本发明专利技术提供了一种4~50GHz双脊喇叭天线，包括矩形喇叭、同轴双脊波导转换、短路背板和射频连接器。通过同轴波导变换结合双脊波导进行馈电，并采用指数形式的脊曲线来设计脊片，实现了良好的驻波、增益和辐射方向图特性，尺寸小，指标优秀，可以广泛应用到电子对抗、材料测试和5G通信等相关领域。测试和5G通信等相关领域。测试和5G通信等相关领域。
【技术实现步骤摘要】
一种4～50GHz双脊喇叭天线
[0001]本专利技术属于通信
，具体的是一种4～50GHz双脊喇叭天线。
技术介绍
[0002]目前5G通信、电子对抗、电子侦察、材料测试等技术的快速发展，天线要求频带增宽已成为必然趋势，上述领域要求天线能够在较宽频率范围内发射和接收电波信号。
[0003]标准增益喇叭天线由于其增益高，方向性稳定，在上述领域能够得到充分应用及发展，一般情况下，可以用来作为独立的天线或者馈源使用。然而，现有普通喇叭天线的工作频段由于受到波导管尺寸的影响，为了能使喇叭天线在宽频带下工作，需要对普通喇叭天线加以改进，一般情况下采用加脊的方式。
技术实现思路
[0004]本专利技术提供了一种4～50GHz双脊喇叭天线，通过同轴波导变换结合双脊波导进行馈电，并采用指数形式的脊曲线来设计脊片，实现了良好的驻波、增益和辐射方向图特性。
[0005]本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案为：
[0006]一种4～50GHz双脊喇叭天线，包括矩形喇叭、同轴双脊波导转换、短路背板和射频连接器；所述短路背板与矩形喇叭的小口径处连接，与矩形喇叭形成短路背腔；所述同轴双脊波导转换包括矩形波导、脊片一和脊片二，所述脊片一和脊片二均固定在矩形喇叭的内表面，所述矩形波导位于矩形喇叭的小口径处，且套装于脊片一和脊片二的外部；所述脊片一上开设有通孔，所述射频连接器的内导体穿过相邻脊片一的通孔，连接至对向的脊片二内。
[0007]进一步地，所述矩形喇叭的口径为48mm
×<br/>32mm。
[0008]进一步地，所述矩形喇叭分为平直段和喇叭段，所述喇叭段的垂直截面为矩形，四个喇叭壁面为金属面；其中，一对与脊片一和脊片二相连接的金属面为电场壁，另一对为磁场壁。
[0009]进一步地，所述磁场壁削去一部分壁面，用以减轻天线重量，且不影响天线性能。
[0010]进一步地，所述脊片一和脊片二的厚度为1.5～2mm。
[0011]进一步地，所述脊片一上开设的通孔为阶梯形通孔，所述射频连接器的内导体与阶梯形通孔构成阶梯形同轴阻抗变换。
[0012]进一步地，所述脊片一和脊片二具有相同的脊曲线，沿所述矩形喇叭口径扩张方向，所述脊曲线依次包括直线段和指数渐变段。
[0013]进一步地，所述指数渐变段的脊曲线方程为：
[0014]y＝αe
βL
+kL；
[0015]其中，L为矩形喇叭的长度，α值为0.45～0.6之间，β值为0.002～0.003之间，k值为0.015～0.03之间。
[0016]进一步地，所述脊片一和脊片二的底端均进行台阶设计，通过调节台阶的高度，获
得较优的驻波比；其中，台阶高度的调节范围为：0.3～0.7mm。
[0017]进一步地，所述短路背板内设有空腔，通过调节空腔的深度，获得较好的低频驻波比；其中，空腔深度的调节范围为：0.8～1.4mm。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0019]1、通过矩形喇叭、同轴双脊波导转换、短路背板和射频连接器组成的双脊喇叭天线能够得到超宽频带内良好的阻抗匹配，和良好的隔离度。
[0020]2、在矩形喇叭形状尺寸固定的情况下，通过调整脊片的脊线方程，在天线所能发射和接收超宽带的无线电波情况下，使天线的输入阻抗变化很小，从而使所述超宽频带天线能在很宽的频率范围内发射和接收无线电波。
[0021]3、尺寸小：天线尺寸仅为70mm
×
48mm
×
32mm(长
×
宽
×
高)；重量轻：磁场壁削去一部分壁面，减轻天线重量，且不影响天线性能。
[0022]4、指标优秀：天线在4～50GHz驻波比典型值小于2。
[0023]5、应用广泛：广泛应用到电子对抗、材料测试和5G通信等相关领域。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的整体结构示意图；
[0025]图2为内部天线的剖视图；
[0026]图中，1、矩形喇叭，2a、脊片一，2b、脊片二，3、短路背板，4、射频连接器。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]如图1
‑
2所示，一种4～50GHz双脊喇叭天线，包括矩形喇叭1、同轴双脊波导转换(馈电结构部分)、短路背板3和射频连接器4，短路背板3与矩形喇叭1的小口径处连接，与矩形喇叭1形成短路背腔。同轴双脊波导转换包括矩形波导、脊片一2a和脊片二2b，脊片一2a和脊片二2b均固定在矩形喇叭1的内表面，矩形波导位于矩形喇叭1的小口径处，且套装于脊片一2a和脊片二2b的外部。脊片一2a上开设有通孔，射频连接器4的内导体穿过相邻脊片一2a的通孔，连接至对向的脊片二2b内。
[0029]上述结构中，矩形喇叭1的口径为48mm
×
32mm，矩形喇叭1分为平直段和喇叭段，喇叭段的垂直截面为矩形，四个喇叭壁面为金属面；其中，一对与脊片一2a和脊片二2b相连接的金属面为电场壁，另一对为磁场壁，削去磁场壁的一部分壁面，可以减轻天线重量。
[0030]需要适当考虑脊厚度和脊间距，以及同轴探针的过渡匹配效果，在工作带宽内降低驻波比，综合提高天线的整体性能。本方案中，所述脊片一2a和脊片二2b的厚度为1.5～2mm。
[0031]需要说明的是，脊片一2a上开设的通孔为阶梯形通孔，射频连接器4的内导体与阶梯形通孔构成阶梯形同轴阻抗变换。在本设计中选择双脊波导馈电，并将波导脊底端设计成阶梯形状利于阻抗匹配。采用探针馈电方式，可有效地抑制TE20模的激励。喇叭天线的馈
电部分是内径相等的波导，由于脊波导与匹配块连接部分需要有空隙，采用在匹配块上开锥形槽的办法来满足。同时在脊波导段上(即脊片一2a和脊片二2b的底端)有台阶设计，有台阶的脊波导对天线驻波比有很好的影响，通过调节台阶的高度(高度的调节范围为：0.3～0.7mm)，获得较优的驻波比。
[0032]喇叭段的设计从主模TE
10
阻抗渐变的角度考虑。同轴输入端要与脊波导匹配，喇叭开口端要与自由空间的波阻抗匹配。由于脊波导中脊间距越大，波阻抗越大，因此喇叭段中脊间距随喇叭的张开而逐渐增大，此时脊的顶端将形成一条平滑的脊曲线。为了使同轴馈电点阻抗50Ω能平滑过渡到喇叭口自由空间阻抗377Ω，喇叭段的脊曲线一般也为指数形式。下面的曲线公式中附加的线性项可以拓宽低频带宽，且缩短了喇叭段的轴长；
[0033]y＝αe
βL
+kL
[0034]其中：L为喇叭长度，α值为0.45～0.6之间，β值为0.002～本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种4～50GHz双脊喇叭天线，其特征在于，包括矩形喇叭(1)、同轴双脊波导转换、短路背板(3)和射频连接器(4)；所述短路背板(3)与矩形喇叭(1)的小口径处连接，与矩形喇叭(1)形成短路背腔；所述同轴双脊波导转换包括矩形波导、脊片一(2a)和脊片二(2b)，所述脊片一(2a)和脊片二(2b)均固定在矩形喇叭(1)的内表面，所述矩形波导位于矩形喇叭(1)的小口径处，且套装于脊片一(2a)和脊片二(2b)的外部；所述脊片一(2a)上开设有通孔，所述射频连接器(4)的内导体穿过相邻脊片一(2a)的通孔，连接至对向的脊片二(2b)内。2.根据权利要求1所述的一种4～50GHz双脊喇叭天线，其特征在于，所述矩形喇叭(1)的口径为48mm
×
32mm。3.根据权利要求2所述的一种4～50GHz双脊喇叭天线，其特征在于，所述矩形喇叭(1)分为平直段和喇叭段，所述喇叭段的垂直截面为矩形，四个喇叭壁面为金属面；其中，一对与脊片一(2a)和脊片二(2b)相连接的金属面为电场壁，另一对为磁场壁。4.根据权利要求3所述的一种4～50GHz双脊喇叭天线，其特征在于，所述磁场壁削去一部分壁面，用以减轻天线重量，且不影响天线性能。5.根据权利要求1所述的一种4～50GHz双脊喇叭天线，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄鸿涛，王合义，马凤霞，
申请(专利权)人：南京芯微联电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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