一种双频天线馈电系统及双频天线技术方案

本发明专利技术公开了一种双频天线馈电系统。该馈电系统包括双频合路器和双频馈源；双频合路器包括公共波导、平衡式正交模耦合器、高频段输入圆波导；公共波导为与低频段适配的圆波导，其一端通过圆锥形过度波导与高频段输入圆波导相连接；平衡式正交模耦合器用于将水平和垂直极化方向的低频段信号分别等分为两路，并通过公共波导侧壁上两两相对的四个正交端口分别馈入公共波导；双频馈源包括波纹喇叭；公共波导的腔体中设置有一根两端均呈圆锥状的绝缘电介质棒，其一端过盈配合地插入高频段输入圆波导，另一端沿波纹喇叭的轴线向外延伸至喇叭口之外。本发明专利技术还公开了一种双频天线。本发明专利技术可使E频段与常用低频段共用天线，增加通信容量，降低系统成本。

【技术实现步骤摘要】
一种双频天线馈电系统及双频天线
本专利技术涉及一种双频天线，尤其涉及一种双频天线馈电系统。
技术介绍
E-band（E频段）是指频率收发频段为71--76GHz/81--86GHz的一段频谱资源，由于其具有很宽的频带宽度，其频谱资源非常丰富，特别适合用于高速数据传输通信系统，因而是目前通信领域的一个热门的研究方向，成熟的E--band通信系统逐渐应用于商业领域。发展E--band通信系统，则该频段的天线是必须发展的一个关键部件。如果单独发展一套E-band系统的天线，势必会造成天线塔台的资源更加紧张，增加电磁兼容的难度，而且还会给通信运营商增加额外的塔台租借费用，增加整个运营的成本和消费者的负担。若能够设计一种双频天线，将E--band频段天线和目前点对点通信的常用频段天线整合为一个天线，将会是一个非常好的选择。该双频天线将两个频段的天线合二为一，可以有效提高系统的集成度，降低对塔台资源的需求，降低运营商的运营费用，是未来微波通信的发展方向。目前包括华为、NEC、爱立信在内的各大通信设备制造商都开展相关E--band双频天线方面的研究。在卫星通信和跟踪雷达领域有很多双频甚至多频天线的运用实例，例如S波段和Ku波段合用双频天线，Ku波段和Ka波段合用双频天线等。但是现有双频天线最多只工作到Ka频段，频率越高对天线设计制造要求越高。目前还没有任何一款进入实际运用阶段的包含E--band频段的双频天线。双频天线通常包括主反射面、副反射面、天线罩和馈电系统，而其中的馈电系统的设计往往是关键所在。对于可工作于E—band的双频天线而言，其馈电系统的设计难点在于：1、E--band频率很高，高于常用的点对点通信频率的4倍甚至5倍以上，相差如此大的两个频段实现合路器非常困难，用常用的双工器方案，低频对E—band频率信号的低通滤波器常规方式无法实现；2、常用点对点通信的馈电圆波导的直径尺寸远大于能够抑制E--band高次模产生的波导最大尺寸，因此普通圆波导中传输E--band频段信号时必然会激励起复杂的高次模，高次模的存在会严重降低天线馈源的效率，同时会在E—band频段内形成很多的谐振点，在谐振点处信号完全无法传输，形成传输零点，在该频率点处完全无法工作，且过多的高次模还会降低天线辐射方向图的性能，使其不能达到class-3的标准；3：E--band的频率非常高，需要很高的设计精度和加工精度，如果采用同轴波导的形式，则内波导导体由于尺寸小，加工精度高，很难在实际的工程应用中实现。综上可知，亟需一种可使E-band和常用微波点对点通信频段共用同一天线的馈电系统，以增加天线的通信容量，降低整个系统的成本。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种双频天线馈电系统，可使E-band或更高频段和常用微波点对点通信频段共用同一天线，从而增加天线的通信容量，降低整个系统的成本。本专利技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题：一种双频天线馈电系统，包括用于合成高频段和低频段信号的双频合路器，以及用于辐射高、低频段信号的双频馈源；所述高频段为E波段或更高频段；所述双频合路器包括公共波导、平衡式正交模耦合器、高频段输入圆波导；所述公共波导为与所述低频段适配的圆波导，其一端通过圆锥形过度波导与所述高频段输入圆波导相连接；所述平衡式正交模耦合器用于将水平极化方向的低频段信号和垂直极化方向的低频段信号分别等分为两路，并将这四路信号通过公共波导侧壁上两两相对的四个端口分别馈入公共波导，两组相对端口间的两条连线均经过公共波导的轴线且两条连线正交，相对的两个端口馈入同一极化方向的两路信号；所述双频馈源包括与所述低频段适配的波纹喇叭，该波纹喇叭与公共波导的另一端连接；所述公共波导的腔体中设置有与公共波导同轴的一根两端均呈圆锥状逐渐变尖的绝缘电介质棒，该绝缘电介质棒的一端过盈配合地插入所述高频段输入圆波导，该绝缘电介质棒的另一端沿所述波纹喇叭的轴线向外延伸至波纹喇叭的喇叭口之外。优选地，所述绝缘电介质棒的介电常数为3.0～4.5。优选地，所述波纹喇叭具有至少两道深度为低频段信号四分之一波长的波纹。优选地，所述平衡式正交模耦合器分别通过一个矩形波导H面方向的T型节将水平极化方向的低频段信号和垂直极化方向的低频段信号分别等分为两路。进一步地，所述T型节的竖向矩形波导的两侧壁在与横向矩形波导交接处分别向内凹。根据相同的专利技术思路还可以得到以下技术方案：一种双频天线，包括如上任一技术方案所述馈电系统。相比现有技术，本专利技术技术方案具有以下有益效果：本专利技术实现了E频段或更高频段与较低的常用微波点对点通信频段共用同一天线的目的，馈电系统中高频段信号与低频段信号互不干扰，并可克服双频天线中常见的偏焦的问题，从而获得性能良好的双频天线。本专利技术结构简单紧凑，实现成本低，有利于大规模推广应用。附图说明图1为本专利技术馈电系统的原理示意图；图2为本专利技术馈电系统一个优选实施例的结构示意图；图3为优选实施例中双频合路器的结构示意图；图4为优选实施例中双频馈源的结构示意图；图5为优选实施例中双频馈源的剖面示意图；图6为低频信号的馈源场分布图；图7为高频信号的馈源场分布图；图8为低频信号的馈源辐射方向图；图9为高频信号的馈源辐射方向图。图中包括以下附图标记：1、双频馈源，11、波纹喇叭，2、双频合路器，21水平极化方向低频信号输入端口，22、垂直极化方向低频信号输入端口，23、公共波导，24、高频段输入圆波导，25、绝缘电介质棒，26、矩形波导，27、凹陷部。具体实施方式针对E频段或更高频段与较低的常用微波点对点通信频段共用同一天线所存在的馈电问题，本专利技术提出了一种馈电系统，其包括用于合成高频段和低频段信号的双频合路器，以及用于辐射高、低频段信号的双频馈源；所述高频段为E波段或更高频段；所述双频合路器包括公共波导、平衡式正交模耦合器、高频段输入圆波导；所述公共波导为与所述低频段适配的圆波导，其一端通过圆锥形过度波导与所述高频段输入圆波导相连接；所述平衡式正交模耦合器用于将水平极化方向的低频段信号和垂直极化方向的低频段信号分别等分为两路，并将这四路信号通过公共波导侧壁上两两相对的四个端口分别馈入公共波导，两组相对端口间的两条连线均经过公共波导的轴线且两条连线正交，相对的两个端口馈入同一极化方向的两路信号；所述双频馈源包括与所述低频段适配的波纹喇叭，该波纹喇叭与公共波导的另一端连接；所述公共波导的腔体中设置有与公共波导同轴的一根两端均呈圆锥状逐渐变尖的绝缘电介质棒，该绝缘电介质棒的一端过盈配合地插入所述高频段输入圆波导，该绝缘电介质棒的另一端沿所述波纹喇叭的轴线向外延伸至波纹喇叭的喇叭口之外。所述绝缘电介质棒的介电常数优选为3.0～4.5。与现有双频天线馈电系统类似，本专利技术馈电系统同样包括双频合路器和双频馈源，双频合路器用于将高频段和低频段信号合成到一个公共波导中，双频馈源用于将高、低频段信号向主反射面或副反射面辐射。然而，由于需要传输低频信号，因此该公共波导必然要与低频信号相适配，其尺寸必然远大于E--band所能抑制高次模的尺寸，因此如果只是简单将E—band这样的高频信号馈入公共波导，则会激发很多的高次模，这些高次模会严重影响天线的性能；由于双频合路器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双频天线馈电系统，包括用于合成高频段和低频段信号的双频合路器，以及用于辐射高、低频段信号的双频馈源；其特征在于，所述高频段为E波段或更高频段；所述双频合路器包括公共波导、平衡式正交模耦合器、高频段输入圆波导；所述公共波导为与所述低频段适配的圆波导，其一端通过圆锥形过度波导与所述高频段输入圆波导相连接；所述平衡式正交模耦合器用于将水平极化方向的低频段信号和垂直极化方向的低频段信号分别等分为两路，并将这四路信号通过公共波导侧壁上两两相对的四个端口分别馈入公共波导，两组相对端口间的两条连线均经过公共波导的轴线且两条连线正交，相对的两个端口馈入同一极化方向的两路信号；所述双频馈源包括与所述低频段适配的波纹喇叭，该波纹喇叭与公共波导的另一端连接；所述公共波导的腔体中设置有与公共波导同轴的一根两端均呈圆锥状逐渐变尖的绝缘电介质棒，该绝缘电介质棒的一端过盈配合地插入所述高频段输入圆波导，该绝缘电介质棒的另一端沿所述波纹喇叭的轴线向外延伸至波纹喇叭的喇叭口之外。

【技术特征摘要】
1.一种双频天线馈电系统，包括用于合成高频段和低频段信号的双频合路器，以及用于辐射高、低频段信号的双频馈源；其特征在于，所述高频段为E波段或更高频段；所述双频合路器包括公共波导、平衡式正交模耦合器、高频段输入圆波导；所述公共波导为与所述低频段适配的圆波导，其一端通过圆锥形过度波导与所述高频段输入圆波导相连接；所述平衡式正交模耦合器用于将水平极化方向的低频段信号和垂直极化方向的低频段信号分别等分为两路，并将这四路信号通过公共波导侧壁上两两相对的四个端口分别馈入公共波导，两组相对端口间的两条连线均经过公共波导的轴线且两条连线正交，相对的两个端口馈入同一极化方向的两路信号；所述双频馈源包括与所述低频段适配的波纹喇叭，该波纹喇叭与公共波导的另一端连接；所述公共波导的腔体中设置有与公共波导同轴的一根两端均呈圆锥...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷实，江顺喜，周方平，梁国春，彭海璐，赵媛媛，项显，
申请(专利权)人：江苏贝孚德通讯科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32