一种波束赋形双圆极化天线制造技术

本发明专利技术涉及一种波束赋形双圆极化天线，包括从下到上依次设置的正交模耦合器、矩形波导、喇叭天线、介质罩和金属赋形环：正交模耦合器包括圆形波导腔体、金属膜片、侧向矩形端口和矩圆变换段，侧向矩形端口与圆形波导腔体连通；金属膜片对着侧向矩形端口立设于圆形波导腔体内并位于其下段；矩圆变换段将圆形波导腔体的下端圆形端口沿着轴线向下逐渐过渡为矩形端口；矩形波导绕着圆形波导腔体的轴线顺时针或逆时针旋转后连通设置在圆形波导腔体上；喇叭天线的小口径端连通设置在矩形波导上；介质罩罩设在喇叭天线的大口径端，金属赋形环刻蚀在介质罩的顶端面上。本发明专利技术解决了现有的双圆极化天线结构复杂、且不易调试的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种波束赋形双圆极化天线
本专利技术涉及无线通信
，特别涉及一种波束赋形双圆极化天线。
技术介绍
在卫星通信系统中，为对特定区域进行有效覆盖，减少邻区干扰和提高效率，通常要求天线的波束具有特殊形状，一般情况下通过赋形技术控制天线的辐射特性来满足这种要求。实现赋形的天线通常有反射面天线、阵列天线、喇叭天线等。反射面天线和阵列天线成本较高，实现起来难度较大，而喇叭天线具有成本低、尺寸小的优点，适用于对天线尺寸要求苛刻的卫星通信中。而且，随着通信系统对容量和抗干扰能力要求的不断提升，在频谱资源如此紧张的今天，极化复用技术是提高频谱利用率的一种既实用又经济的方法。同时，由于圆极化天线能消除由电离层法拉第旋转效应引起的电磁波极化畸变效应，因此，具有赋形功能的双圆极化天线就成为卫星通信系统中的一种较佳选择。但是，现有的双圆极化天线结构复杂，且不易调试。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种波束赋形双圆极化天线，以解决现有的双圆极化天线结构复杂、且不易调试的技术问题。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种波束赋形双圆极化天线，包括从下到上依次设置的正交模耦合器、矩形波导、喇叭天线、介质罩和金属赋形环：所述正交模耦合器包括圆形波导腔体、金属膜片、侧向矩形端口和矩圆变换段，所述侧向矩形端口与所述圆形波导腔体连通并位于所述圆形波导腔体的外侧；所述金属膜片对着所述侧向矩形端口立设于所述圆形波导腔体内并位于其下段，将所述圆形波导腔体的下段空间分为二等分；所述矩圆变换段连通在所述圆形波导腔体的下端并将所述圆形波导腔体的下端圆形端口沿着轴线向下逐渐过渡为矩形端口；所述矩形波导绕着所述圆形波导腔体的轴线顺时针或逆时针旋转后连通设置在所述圆形波导腔体上；所述喇叭天线的小口径端为矩形端口，大口径端为圆形端口，所述喇叭天线的小口径端连通设置在所述矩形波导上；所述介质罩罩设在所述喇叭天线的大口径端，所述金属赋形环刻蚀在所述介质罩的顶端面上；工作时，从所述正交模耦合器下端的轴向矩形端口和侧向矩形端口馈入的两种正交线极化波，经所述矩形波导形成圆极化波并馈入所述喇叭天线，所述喇叭天线将所述圆极化波辐射入自由空间，所述金属赋形环对所述喇叭天线的辐射方向图进行赋形。较佳的，所述矩形波导绕着所述圆形波导腔体的轴线顺时针或逆时针旋转的角度不大于90°。较佳的，所述金属膜片为矩形，所述金属膜片嵌设在所述圆形波导腔体的下段，并位于所述圆形波导腔体的轴线上。较佳的，所述金属膜片从下段的矩形状逐渐过渡为上段的锥形状，所述金属膜片嵌设在所述圆形波导腔体的下段，并位于所述圆形波导腔体的轴线上。较佳的，所述圆形波导腔体的上端外壁环向设置第一圆台，所述矩形波导的下端口套设在所述圆形波导腔体的上端口上并与所述第一圆台固定连接。较佳的，所述喇叭天线的上端外壁环形设置第二圆台；所述介质罩为上端有顶、下端无底的圆柱形罩体结构，所述介质罩的下端口套设在所述喇叭天线的上端口上并与所述第二圆台固定连接。较佳的，所述圆形波导腔体与标准圆形波导C120的形状相同。较佳的，所述侧向矩形端口与标准矩形波导BJ100的形状相同。较佳的，所述矩形波导与标准矩形波导BJ100的形状相同。较佳的，所述金属赋形环为环状金属线条。与现有技术相比，本专利技术存在以下技术效果：在本专利技术中，从正交模耦合器下端的轴向矩形端口和侧向矩形端口馈入的两种正交线极化波，经矩形波导形成圆极化波并馈入所述喇叭天线，喇叭天线将所述圆极化波辐射入自由空间，金属赋形环对喇叭天线的辐射方向图进行赋形，本专利技术结构简单，易调试(调试传统的隔板式极化器需要在其波导壁上插入多个销钉，通过调整销钉的插入深度来改善其圆极化性能，而本专利技术只需要旋转矩形波导就可以改善天线的轴比，获得较好的圆极化性能)。附图说明图1为本专利技术优选实施例所述的一种波束赋形双圆极化天线的装配图；图2为本专利技术优选实施例所述的一种波束赋形双圆极化天线的拆分图；图3为本专利技术优选实施例所述的通过优化金属赋形环的尺寸和距离喇叭天线口面的距离，获得类似“门”型的平顶方向图；图4为本专利技术优选实施例所述的经由正交模耦合器轴向矩形端口辐射的右旋圆极化波主极化和交叉极化方向图；图5为本专利技术优选实施例所述的右旋圆极化波的轴比图；图6本专利技术优选实施例所述的经由正交模耦合器的侧向矩形端口辐射的左旋圆极化波主极化和交叉极化方向图；图7为本专利技术优选实施例所述的左旋圆极化波的轴比图。具体实施方式以下结合附图，举一具体实施例加以详细说明。请参考图1和图2，一种波束赋形双圆极化天线，包括从下到上依次设置的正交模耦合器1、矩形波导2、喇叭天线3、介质罩4和金属赋形环5：所述正交模耦合器1包括圆形波导腔体101、金属膜片102、侧向矩形端口103和矩圆变换段104，所述圆形波导腔体101的侧面开槽，所述侧向矩形端口103连通设置在此槽的外侧，此侧向矩形端口103为水平的矩形端口。所述金属膜片102对着所述侧向矩形端口103立设于所述圆形波导腔体101内并位于其下段，所述金属膜片102将所述圆形波导腔体101的下段空间分为二等分。作为一种实施例，所述金属膜片102为矩形，所述金属膜片102嵌设在所述圆形波导腔体101的下段，并位于所述圆形波导腔体101的轴线上。作为另外一种实施例，所述金属膜片102的下段为矩形，上段为锥形，所述金属膜片102嵌设在所述圆形波导腔体101的下段，所述金属膜片102从下段的矩形状逐渐过渡为上段的锥形状并位于所述圆形波导腔体101的轴线上。金属膜片102具有两个作用，一是将轴向馈入的线极化波先分离后合并，二是将其与侧壁波导馈入的正交极化波进行隔离，提高极化隔离度。所述矩圆变换段104同轴连通在所述圆形波导腔体101的下端并将所述圆形波导腔体101的下端圆形端口沿着轴线向下且向外逐渐过渡为矩形端口，即矩圆变换段104的上端为圆形端口，此圆形端口与圆形波导腔体101的下端圆形端口的内径大小相同，矩圆变换段104的下端为矩形端口。所述矩形波导2绕着所述圆形波导腔体101的轴线顺时针或逆时针旋转一定角度后连通设置在所述圆形波导腔体101上；本专利技术对所述矩形波导2绕着所述圆形波导腔体101的轴线顺时针或逆时针旋转的角度不做限制，本实施例优选此旋转角度不大于90°。在本专利技术中，矩形波导2以矩形波导2的四条边分别与矩圆变换段104的矩形端口的四条边分别对应且平行时为基准进行旋转。所述矩形波导2的旋转方向决定正交模耦合器1的两个矩形端口(矩圆变换段104下端的矩形端口和侧向矩形端口103)发射/接收电磁波的极化：若矩形波导2绕正交模耦合器1轴向顺时针旋转，那么，经由轴向矩形端口(矩圆变换段104下端的矩形端口)馈入的电磁波经由喇叭天线3向自由空间辐射右旋圆极化波，经由侧向矩形端口103馈入的电磁波向自由空间辐射左旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种波束赋形双圆极化天线，其特征在于，包括从下到上依次设置的正交模耦合器、矩形波导、喇叭天线、介质罩和金属赋形环：/n所述正交模耦合器包括圆形波导腔体、金属膜片、侧向矩形端口和矩圆变换段，所述侧向矩形端口与所述圆形波导腔体连通并位于所述圆形波导腔体的外侧；所述金属膜片对着所述侧向矩形端口立设于所述圆形波导腔体内并位于其下段，将所述圆形波导腔体的下段空间分为二等分；所述矩圆变换段连通在所述圆形波导腔体的下端并将所述圆形波导腔体的下端圆形端口沿着轴线向下逐渐过渡为矩形端口；/n所述矩形波导绕着所述圆形波导腔体的轴线顺时针或逆时针旋转后连通设置在所述圆形波导腔体上；/n所述喇叭天线的小口径端为矩形端口，大口径端为圆形端口，所述喇叭天线的小口径端连通设置在所述矩形波导上；/n所述介质罩罩设在所述喇叭天线的大口径端，所述金属赋形环刻蚀在所述介质罩的顶端面上；/n工作时，从所述正交模耦合器下端的轴向矩形端口和侧向矩形端口馈入的两种正交线极化波，经所述矩形波导形成圆极化波并馈入所述喇叭天线，所述喇叭天线将所述圆极化波辐射入自由空间，所述金属赋形环对所述喇叭天线的辐射方向图进行赋形。/n

【技术特征摘要】
1.一种波束赋形双圆极化天线，其特征在于，包括从下到上依次设置的正交模耦合器、矩形波导、喇叭天线、介质罩和金属赋形环：
所述正交模耦合器包括圆形波导腔体、金属膜片、侧向矩形端口和矩圆变换段，所述侧向矩形端口与所述圆形波导腔体连通并位于所述圆形波导腔体的外侧；所述金属膜片对着所述侧向矩形端口立设于所述圆形波导腔体内并位于其下段，将所述圆形波导腔体的下段空间分为二等分；所述矩圆变换段连通在所述圆形波导腔体的下端并将所述圆形波导腔体的下端圆形端口沿着轴线向下逐渐过渡为矩形端口；
所述矩形波导绕着所述圆形波导腔体的轴线顺时针或逆时针旋转后连通设置在所述圆形波导腔体上；
所述喇叭天线的小口径端为矩形端口，大口径端为圆形端口，所述喇叭天线的小口径端连通设置在所述矩形波导上；
所述介质罩罩设在所述喇叭天线的大口径端，所述金属赋形环刻蚀在所述介质罩的顶端面上；
工作时，从所述正交模耦合器下端的轴向矩形端口和侧向矩形端口馈入的两种正交线极化波，经所述矩形波导形成圆极化波并馈入所述喇叭天线，所述喇叭天线将所述圆极化波辐射入自由空间，所述金属赋形环对所述喇叭天线的辐射方向图进行赋形。


2.如权利要求1所述的一种波束赋形双圆极化天线，其特征在于，所述矩形波导绕着所述圆形波导腔体的轴线顺时针或逆时针旋转的角度不大于90°。


3.如权利要求1所述的一种波束赋形双圆极化天线，其特征在于，所述金属膜片为...

【专利技术属性】
技术研发人员：马岩冰，沈千朝，张宇环，李亮，苏醒，渠芬芬，王盛，
申请(专利权)人：上海航天测控通信研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31