双极化空气波导阵列天线制造技术

本发明专利技术提供了一种双极化空气波导阵列天线，属于空气波导天线技术领域。空气馈电网络包括第一馈电网络、第二馈电网络、第一功分器、第二功分器以及馈电腔；第一馈电网络和第二馈电网络分别接收金属基体不同侧面的电磁能量；第一馈电网络接收的电磁能量传递给第一功分器；第二馈电网络接收的电磁能量传递给第二功分器；第一功分器和第二功分器均连接馈电腔，馈电腔将第一功分器传递的电磁能量或第二功分器传递的电磁能量传递给金属辐射单元。本发明专利技术双极化阵列结构紧凑，且具有较好的宽带特性和辐射特性；整体结构对称性好，两种极化的辐射特性几乎相同；子辐射结构的馈电腔体，具有较宽的工作频带，可同时作为电磁能量分配结构及极化模式分离结构。

【技术实现步骤摘要】
双极化空气波导阵列天线
本专利技术涉及空气波导天线
，具体涉及一种双极化空气波导阵列天线。
技术介绍
毫米波宽带高增益阵列天线具有扩大可用频谱范围，增强通信距离以及结构紧凑等优点，因而在毫米波无线通信系统中起到至关重要的作用。为同时满足高增益和宽频带的工作特性，需采用宽频带且具有稳定辐射特性的金属辐射单元，以及具有低损耗传输特性的馈电网络。申请号为CN201911345567.1的专利技术专利，公开了一种空气波导平面阵列天线，该空气波导平面阵列天线结构紧凑，在复杂的多层金属空腔内部，实现了电磁能量有效分配及高效传输，具有较好的增益、工作带宽、良好且稳定的辐射特性。而采用极化分集技术的双极化天线，可以进一步提高无线信道容量，增强通信系统的可靠性。与线极化天线相比，毫米波高增益双极化阵列天线具有更加复杂的几何形状，其带宽也受限于子阵列馈电腔结构、十字或方形孔径的模式分离器以及同相激励的两套并联馈电网络。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有宽频带、高增益、良好且稳定辐射特性的双极化空气波导阵列天线，以解决上述
技术介绍
中存在的至少一项技术问题。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：本专利技术提供的一种双极化空气波导阵列天线，包括金属基体，金属基体内部设有空气馈电网络，所述金属基体的上表面设金属辐射单元；所述空气馈电网络包括第一馈电网络、第二馈电网络、第一功分器、第二功分器以及馈电腔；所述第一馈电网络和所述第二馈电网络分别接收所述金属基体不同侧面的电磁能量；所述第一馈电网络接收的电磁能量经所述第一馈电网络均匀分配后，传递给所述第一馈电网络末端连接的所述第一功分器；所述第二馈电网络接收的电磁能量经所述第二馈电网络均匀分配后，传递给所述第二馈电网络末端连接的所述第二功分器；所述第一功分器和所述第二功分器均连接所述馈电腔，所述馈电腔将所述第一功分器传递的电磁能量或所述第二功分器传递的电磁能量传递给所述金属辐射单元。优选的，所述第一功分器包括弯折波导，所述第一馈电网络的末端连接所述弯折波导；所述弯折波导的末端连接第一阶梯型渐变结构，所述第一阶梯型渐变结构连接第一渐变波导，所述第一渐变波导的两端分别通过第一弯折结构连接两个第一出口，所述第一出口连接所述馈电腔。优选的，所述第二功分器包括第二阶梯型渐变结构，所述第二馈电网络的末端连接所述第二阶梯型渐变结构，所述第二阶梯型渐变结构连接第二渐变波导，所述第二渐变波导的两端分别通过第二弯折结构连接两个第二出口，所述第二出口连接所述馈电腔。优选的，所述馈电腔设有第一十字型波导，所述馈电腔的上方均匀设有多个第二十字型波导，所述馈电腔的上边沿匹配有第一膜片。所述第一功分器的两个第一出口，与所述第二功分器的两个第二出口，分别位于馈电腔外边缘两侧。优选的，所述金属辐射单元包括多个辐射单体，所述辐射单体包括两个辐射壁和一个辐射柱，4个所述辐射单体对称分布于一个所述第二十字型波导的周围；两个所述辐射壁与所述第二十字型波导的边缘平行，所述辐射单体的顶部为带有辐射开口的方形环。优选的，所述第一馈电网络和所述第二馈电网络均由多级T型连接结构逐次级联构成。优选的，所述第一馈电网络的最后一级T型连接结构的末端的一侧连接所述第一功分器的入口。优选的，所述第二馈电网络的最后一级T型连接结构的末端的一侧连接所述第二功分器的入口。优选的，所述弯折波导匹配有第二膜片。优选的，所述第一馈电网络的入口连接的渐变波导连接台阶型波导，所述台阶型波导的两端连接第二级T型连接结构，所述台阶型波导匹配有第三膜片。本专利技术有益效果：双极化阵列结构紧凑，且具有较好的宽带特性和辐射特性；整体结构对称性好，两种极化的辐射特性几乎相同；子辐射结构的馈电腔体，具有较宽的工作频带，可同时作为电磁能量分配结构及极化模式分离结构。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例所述的双极化空气波导阵列天线的立体结构图。图2为本专利技术实施例所述的双极化空气波导阵列天线的分层结构图。图3为本专利技术实施例所述的一个馈电腔上包含的4个辐射单体的立体结构图。图4为本专利技术实施例所述的一个包含4个辐射单体的馈电腔与第一功分器和第二功分器连接的立体结构图。图5为本专利技术实施例所述的一个包含4个辐射单体的馈电腔与第一功分器和第二功分器连接的主视结构图。图6为本专利技术实施例所述的一个包含4个辐射单体的馈电腔与第一功分器和第二功分器连接的侧视结构图。图7为本专利技术实施例所述的一个包含4个辐射单体的馈电腔与第一功分器和第二功分器连接的俯视结构图。图8为本专利技术实施例所述的一个包含4个辐射单体的馈电腔下方的第一十字型波导的连接结构图。图9为图8的俯视结构图。图10为本专利技术实施例所述的第一功分器的立体结构图。图11为本专利技术实施例所述的第二功分器的立体结构图。图12为本专利技术实施例所述的第二馈电网络的俯视结构图。图13为本专利技术实施例所述的第二馈电网络的立体结构图。图14为本专利技术实施例所述的第一馈电网络的俯视结构图。图15为本专利技术实施例所述的第一馈电网络的立体结构图。图16为本专利技术实施例所述的第一馈电网络中的入口连接的渐变波导连接台阶型波导的立体结构图。图17为本专利技术实施例所述的双极化空气波导阵列天线的仿真S参数和增益曲线示意图。图18为本专利技术实施例所述的Z字型波导、90°弯折波导、90度弯折结构以及方形馈电腔的边沿弯折形状示意图。图19为本专利技术实施例所述的第一十字型波导在馈电腔上设置的结构图。其中：1-金属基体；2-金属辐射单元；2(1)-金属壁；2(2)-方形环；2(3)-金属柱；3-第二十字型波导；4-馈电腔；5-第一功分器；5(1)、6(1)-连接入口；5(2)、5(3)-第一出口；6-第二功分器；6(2)、6(3)-第二出口；7-第二馈电网络；7(1)-右侧端口；8-第一馈电网络；8(1)-左侧端口；9-第一十字型波导；10(1)-第一弯折结构；10(2)-第二弯折结构；11(1)-第一阶梯型渐变结构；11(2)-第二阶梯型渐变结构；12-第二膜片；13-弯折波导；14-T型连接结构；15-第四膜片；16-第五膜片；17-第六膜片；18-渐变波导；19-台阶型波导；20-第三膜片；21(1)-第一渐变波导；21(2)-第二渐变波导；4(1)-第一膜片。具体实施方式下面详细叙述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双极化空气波导阵列天线，包括金属基体(1)，金属基体(1)内部设有空气馈电网络，所述金属基体(1)的上表面设金属辐射单元(2)；其特征在于：所述空气馈电网络包括第一馈电网络(8)、第二馈电网络(7)、第一功分器(5)、第二功分器(6)以及馈电腔(4)；所述第一馈电网络(8)和所述第二馈电网络(7)分别接收所述金属基体(1)不同侧面的电磁能量；/n所述第一馈电网络(8)接收的电磁能量经所述第一馈电网络(8)均匀分配后，传递给所述第一馈电网络(8)末端连接的所述第一功分器(5)；/n所述第二馈电网络(7)接收的电磁能量经所述第二馈电网络(7)均匀分配后，传递给所述第二馈电网络(7)末端连接的所述第二功分器(6)；/n所述第一功分器(5)和所述第二功分器(6)均连接所述馈电腔(4)，所述馈电腔(4)将所述第一功分器(5)传递的电磁能量或所述第二功分器(6)传递的电磁能量经由第二十字型波导(3)传递给所述金属辐射单元(2)。/n

【技术特征摘要】
1.一种双极化空气波导阵列天线，包括金属基体(1)，金属基体(1)内部设有空气馈电网络，所述金属基体(1)的上表面设金属辐射单元(2)；其特征在于：所述空气馈电网络包括第一馈电网络(8)、第二馈电网络(7)、第一功分器(5)、第二功分器(6)以及馈电腔(4)；所述第一馈电网络(8)和所述第二馈电网络(7)分别接收所述金属基体(1)不同侧面的电磁能量；
所述第一馈电网络(8)接收的电磁能量经所述第一馈电网络(8)均匀分配后，传递给所述第一馈电网络(8)末端连接的所述第一功分器(5)；
所述第二馈电网络(7)接收的电磁能量经所述第二馈电网络(7)均匀分配后，传递给所述第二馈电网络(7)末端连接的所述第二功分器(6)；
所述第一功分器(5)和所述第二功分器(6)均连接所述馈电腔(4)，所述馈电腔(4)将所述第一功分器(5)传递的电磁能量或所述第二功分器(6)传递的电磁能量经由第二十字型波导(3)传递给所述金属辐射单元(2)。


2.根据权利要求1所述的双极化空气波导阵列天线，其特征在于：所述第一功分器(5)包括弯折波导(13)，所述第一馈电网络(8)的末端连接所述弯折波导(13)；所述弯折波导(13)的末端连接第一阶梯型渐变结构，所述第一阶梯型渐变结构连接第一渐变波导，所述第一渐变波导的两端分别通过第一弯折结构连接两个第一出口，所述第一出口连接所述馈电腔。


3.根据权利要求1所述的双极化空气波导阵列天线，其特征在于：所述第二功分器包括第二阶梯型渐变结构，所述第二馈电网络(7)的末端连接所述第二阶梯型渐变结构，所述第二阶梯型渐变结构连接第二渐变波导，所述第二渐变波导的两端分别通过第二弯折结构连接两个第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：李雨键，孙凡淇，王均宏，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11