基于K、Ka波段的高隔离度双圆极化天线制造技术

本发明专利技术公开一种基于K、Ka波段的高隔离度双圆极化天线，包括宽带隔板阶梯双圆极化器、第一带通滤波器(17.7GHz～21GHz)、第二带通滤波器(27.5GHz～31GHz)。所述隔板阶梯双圆极化天线轴比带宽高，辐射性能好。基于消失模结构的第一带通滤波器和第二带通滤波器具有两端对称、易于加工、通带内损耗小、带外抑制优异等特点。所述完整的基于K、Ka波段的高隔离度双圆极化天线结构简单，在卫星通信的接收频段和发射频段，具有

【技术实现步骤摘要】
基于K、Ka波段的高隔离度双圆极化天线


[0001]本专利技术属于微波
，具体涉及一种基于K、Ka波段的高隔离度双圆极化天线，可应用于5G毫米波通信系统，K、Ka波段卫星通信系统等领域。

技术介绍

[0002]天线作为接收和发送无线电波的基本装置，是无线通信系统必不可少的组成部分。圆极化天线因其不会因为天线的偏转出现极化失配、具有旋向正交特性，左右圆极化互相不干扰、在反射时会旋向逆转，具有更高的抗多径干扰等特性广泛应用于雷达、遥感遥测、卫星通信、电子对抗等方面。在卫星通信中，K、Ka波段天线要求体积小，收发均为圆极化，左右旋向可选。其中接收频段(下行)17.7GHz～20GHz，发射频段(上行)27.5～30GHz。如何在有限的空间内实现信息的同时收发一直是研究人员尝试的目标，以解决近年来由于信息数据交换需求的爆炸性增长。
[0003]一种支持极化复用特性的天线系统，实现方式为支持双圆极化的馈源天线，配合一个介质透镜，实现正交圆极化复用的高增益收发天线。这种方式的核心技术在于馈源天线的设计。一般采用基于阶梯隔板结构的极化器。其中，波导输入的线极化波经过极化器，转化成左旋/右旋圆计划波，然后通过级联的公共端口辐射出去。对于通信系统来说，天线整体需要满足高隔离度，否则发送端与接收端会产生干扰。但它们由于传统阶梯隔板圆极化器的性能瓶颈，天线往往很难同时实现好的圆极化性能、高的隔离度以及匹配特性。
[0004]综上所述，基于阶梯隔板圆极化器的高隔离度双圆极化馈源天线，在5G通信、卫星通信等方面有很大的应用前景。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术中存在的问题，提供了一种基于阶梯隔板圆极化器的K、Ka波段高隔离度双圆极化天线，其工作在卫星通信接收频段(下行)17.7GHz～20GHz，发射频段(上行)27.5～30GHz，隔离度高。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供的高隔离度双圆极化天线包括从输入至输出依次设置的带通滤波器、宽带隔板阶梯双圆极化器；
[0007]所述宽带隔板阶梯双圆极化器包括从输入至输出依次设置的第一波导、第二波导；所述第一波导包括两个相同的子波导、以及位于两个子波导间的隔板；子波导的输入端作为所述宽带隔板阶梯双圆极化器的其中一个输入端，输出端与所述第二波导的输入端连通；
[0008]所述隔板为一体成型结构，包括矩形隔板和台阶状隔板；所述矩形隔板的一端与带通滤波器的输出端连接，另一端与所述台阶状隔板连接；所述台阶状隔板为5级台阶，从矩形隔板侧开始，5级台阶的高度逐级降低；所述矩形隔板的高度H11大于与所述矩形隔板连接的台阶。
[0009]作为优选，所述矩形隔板的高度L6为0.73λ，宽度t为0.07λ，其中λ为以25GHz为中
心频率的波长。
[0010]作为优选，从输出端侧开始，所述5级台阶分别是第一至第五台阶；所述第一台阶的高度H1为0.29λ，宽度L1为0.08λ；所述第二台阶的高度H2为0.37λ，宽度L2为0.15λ；所述第三台阶的高度H3为0.28λ，宽度L3为0.24λ；所述第四台阶的高度H4为0.28λ，宽度L4为0.36λ；所述第五台阶的高度H5为0.14λ，宽度L5为0.53λ；其中λ为以25GHz为中心频率的波长。
[0011]所述带通滤波器包括频段在17.7GHz～21GHz的第一带通滤波器、频段在27.5GHz～31GHz的第二带通滤波器。
[0012]所述第一带通滤波器包括隔板为4阶滤波器，包括与第二带通滤波器共用的隔板、4个等宽度的金属块、第一消失模波导；所述4个金属块M呈轴对称分布，包括从输入至输出依次设置的第一金属块M1、第二金属块M2、第三金属块M3、第四金属块M4，第一金属块M1和第四金属块M4结构相同，第二金属块M2、第三金属块M3结构相同。所述第一金属块M1的部分结构位于所述第一消失模波导外侧。
[0013]所述第一消失模波导为一体成型结构，从上至下包括第一矩形波导、第二矩形波导、第三矩形波导；所述第一矩形波导和第三矩形波导结构、尺寸相同，且宽度大于所述第二矩形波导；所述第二矩形波导位于所述金属块M与所述隔板之间。所述第二矩形波导与所述金属块M的宽度之和等于所述第一矩形波导的宽度。
[0014]所述第一矩形波导和第三矩形波导分别位于所述金属块的上下端，位于所述第一带通滤波器侧壁与所述隔板之间。
[0015]所述第一金属块M1与第二金属块M2间的间隙与第二金属块M2与第三金属块M3间的间隙不相等；
[0016]作为优选，所述第一金属块M1与第二金属块M2间的间隙H9为0.23λ，第二金属块与第三金属块间的间隙H8为0.28λ。
[0017]作为优选，所述第一金属块M1和第四金属块M4为一体成型的相同结构，其截面均包括长方形和直角三角形；所述直角三角形的斜边靠近第一消失模波导侧，其中一直角边与长方形的一边连接；
[0018]更为优选，所述长方形的宽度L12为1.79λ，长度H11
‑
H10为0.14λ。所述直角三角形的与长方形的连接直角边长度L14为0.68λ，另一直角边长度H10为0.29λ。
[0019]作为优选，所述第二金属块M2与第三金属块M3为相同结构，其宽度L13为0.18λ，长度为0.15λ。
[0020]作为优选，4个金属块M的厚度L7为0.15λ。
[0021]作为优选，所述第一金属块的位于所述第一消失模波导外侧部分长度为0.25λ。
[0022]作为优选，所述第一消失模波导的高度小于第一波导的高度，且其中轴线与第一波导的中轴线重合；
[0023]作为优选，所述第一消失模波导的高度L10为0.5λ。
[0024]所述第二带通滤波器包括与第一带通滤波器共用的隔板、4个等高等宽的金属块S、第二消失模波导；所述4个金属块S为轴对称结构，包括从输入至输出依次设置的第一金属块S1、第二金属块S2、第三金属块S3、第四金属块S4，第一金属块S3和第四金属块S4呈轴对称关系，第二金属块、第三金属块结构相同。
[0025]所述第一金属块S1与第二金属块S2间的间隙和第二金属块S2与第三金属块S3间的间隙不相等；
[0026]所述第二消失模波导为一体成型结构，从上至下包括第一消失模子波导、第二消失模子波导、第三消失模子波导；所述第一消失模子波导和第三消失模子波导结构、尺寸相同，且宽度大于所述第二消失模子波导；所述第二消失模子波导位于所述金属块S与所述隔板之间。所述第二消失模子波导与所述金属块S的宽度之和小于所述第二消失模子波导的宽度。
[0027]所述第一消失模子波导和第三消失模子波导分别位于所述金属块S的上下端，位于所述第二带通滤波器侧壁与所述隔板之间。
[0028]所述第二带通滤波器与其连通的子波导间存在一个台阶。
[0029]作为优选，4个金属块S的厚度L15为0.09λ，宽度L11为0.12λ；
[0030]作为优选，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于K、Ka波段的高隔离度双圆极化天线，其特征在于包括从输入至输出依次设置的带通滤波器、宽带隔板阶梯双圆极化器；所述宽带隔板阶梯双圆极化器包括从输入至输出依次设置的第一波导、第二波导；所述第一波导包括两个相同的子波导、以及位于两个子波导间的隔板；子波导的输入端作为所述宽带隔板阶梯双圆极化器的其中一个输入端，输出端与所述第二波导的输入端连通；所述隔板为一体成型结构，包括矩形隔板和台阶状隔板；所述矩形隔板的一端与带通滤波器的输出端连接，另一端与所述台阶状隔板连接；所述台阶状隔板为5级台阶，从矩形隔板侧开始，5级台阶的高度逐级降低；所述矩形隔板的高度H11大于与所述矩形隔板连接的台阶；所述带通滤波器包括频段在17.7GHz～21GHz的第一带通滤波器、频段在27.5GHz～31GHz的第二带通滤波器；所述第一带通滤波器包括隔板为4阶滤波器，包括与第二带通滤波器共用的隔板、4个等宽度的金属块、第一消失模波导；所述4个金属块M呈轴对称分布，包括从输入至输出依次设置的第一金属块M1、第二金属块M2、第三金属块M3、第四金属块M4，第一金属块M1和第四金属块M4结构相同，第二金属块M2、第三金属块M3结构相同；所述第一金属块M1的部分结构位于所述第一消失模波导外侧；所述第一消失模波导为一体成型结构，从上至下包括第一矩形波导、第二矩形波导、第三矩形波导；所述第一矩形波导和第三矩形波导结构、尺寸相同，且宽度大于所述第二矩形波导；所述第二矩形波导位于所述金属块M与所述隔板之间；所述第二矩形波导与所述金属块M的宽度之和等于所述第一矩形波导的宽度；所述第一矩形波导和第三矩形波导分别位于所述金属块的上下端，位于所述第一带通滤波器侧壁与所述隔板之间；所述第一金属块M1与第二金属块M2间的间隙与第二金属块M2与第三金属块M3间的间隙不相等；所述第一消失模波导的高度小于第一波导的高度，且其中轴线与第一波导的中轴线重合；所述第二带通滤波器包括与第一带通滤波器共用的隔板、4个等高等宽的金属块S、第二消失模波导；所述4个金属块S为轴对称结构，包括从输入至输出依次设置的第一金属块S1、第二金属块S2、第三金属块S3、第四金属块S4，第一金属块S3和第四金属块S4呈轴对称关系，第二金属块、第三金属块结构相同；所述第一金属块S1与第二金属块S2间的间隙和第二金属块S2与第三金属块S3间的间隙不相等；所述第二消失模波导为一体成型结构，从上至下包括第一消失模子波导、第二消失模子波导、第三消失模子波导；所述第一消失模子波导和第三消失模子波导结构、尺寸相同，且宽度大于所述第二消失模子波导；所述第二消失模子波导位于所述金属块S与所述隔板之间；所述第二消失模子波导与所述金属块S的宽度之和小于所述第二消失模子波导的宽度；所述第一消失模子波导和第三消失模子波导分别位于所述金属块S的上下端，位于所述第二带通滤波器侧壁与...

【专利技术属性】
技术研发人员：范奎奎，何平，范潇飞，李英明，罗国清，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：