一种Ka波段锥状波束天线制造技术

本发明专利技术公开了一种Ka波段锥状波束天线，包括中心轴线位于同一直线上，且依次相连的滤波单元、波同转换单元及圆波导喇叭；滤波单元，用于对输入的电磁能量进行滤波处理，得到滤波后预设频率的电磁波；波同转换单元，用于将滤波后预设频率的电磁波中的TE

【技术实现步骤摘要】
一种Ka波段锥状波束天线


[0001]本专利技术属于天线
，特别涉及一种Ka波段锥状波束天线。

技术介绍

[0002]天线作为无线通信系统的关键器件，起到导行电磁波与辐射电磁波之间能量转换的作用；锥状波束天线由于其最大辐射方向位于与法线呈预设倾角的锥面上，且其辐射方向图和极化均具有轴向对称性，因而被广泛应用于地面卫星通信终端、室内WLAN微基站、无线电引信系统以及导航系统中。
[0003]目前，现有的锥状波束天线大多采用螺旋天线或贴片天线；其中，螺旋天线能够通过对称激励两组平衡模，以产生径向反向电流进而产生锥状波束；采用平面印刷电路板制作的贴片天线，能够通过激励TM
n1
模式实现锥状波束；螺旋天线或贴片天线具有天线剖面低，易于与其他设备共形等优势；但现有的锥状波束天线在毫米波频段存在效率较低，功率容量较小的问题；同时，由于现有的锥状波束天线未集成设计用于滤波的结构部件，无法实现滤波功能，导致天线的抗干扰能力较差。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了一种Ka波段锥状波束天线，以解决现有的锥状波束天线在毫米波频段存在效率较低，功率容量较小，且天线的抗干扰能力较差的技术问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]本专利技术提供了一种Ka波段锥状波束天线，包括中心轴线位于同一直线上，且依次相连的滤波单元、波同转换单元及圆波导喇叭；
[0007]所述滤波单元，用于对输入的电磁能量进行滤波处理，得到滤波后预设频率的电磁波；
[0008]所述波同转换单元，用于将滤波后预设频率的电磁波中的TE
10
模式电磁波转换为同轴TEM模式的电磁波；
[0009]所述圆波导喇叭，用于响应所述同轴TEM模式的电磁波，激励出TM
01
模式辐射，并在天线远场辐射出锥形波束方向图。
[0010]进一步的，所述滤波单元，包括波导法兰盘、输入耦合结构、第一球形谐振腔、电感耦合膜片、第二球形谐振腔及输出耦合结构；
[0011]所述输入耦合结构的一端与所述波导法兰盘相连，所述输入耦合结构的另一端与所述第一球形谐振腔的一端相连；所述第一球形谐振腔的另一端与电感耦合膜片的一端相连，所述电感耦合膜片的另一端与所述第二球形谐振腔的一端相连，所述第二球形谐振腔的另一端与所述输出耦合结构的一端相连，所述输出耦合结构的另一端与所述波同转换单元的输入端相连。
[0012]进一步的，所述第一球形谐振腔的一端开设有输入耦合窗，所述输入耦合窗用于
与输入耦合结构相连；所述第一球形谐振腔的另一端开设有第一谐振腔耦合窗，所述第一谐振腔耦合窗用于与所述电感耦合膜片的一端相连；
[0013]所述第一球形谐振腔的两侧侧壁分别设置有第一球形凹陷，两个第一球形凹陷位于所述第一球形谐振腔的纵向中心面的两侧，且两个第一球形凹陷的法线重合；其中，第一个第一球形凹陷的法线与所述第一球形谐振腔的纵向中心面上端部夹角为45
°
，第二个第一球形凹陷的法线与所述第一球形谐振腔的纵向中心面下端部夹角为45
°
。
[0014]进一步的，所述第二球形谐振腔的一端开设有第二谐振腔耦合窗，所述第二谐振腔耦合窗用于与所述电感耦合膜片的另一端相连；所述第二球形谐振腔的另一端开设有输出耦合窗，所述输出耦合窗用于与所述输出耦合结构相连；
[0015]所述第二球形谐振腔的两侧侧壁分别设置有第二球形凹陷，两个第二球形凹陷位于所述第二球形谐振腔的纵向中心面的两侧，且两个第二球形凹陷的法线重合；其中，第一个第二球形凹陷的法线与所述第二球形谐振腔的纵向中心面下端部夹角为45
°
，第二个第二球形凹陷的法线与所述第二球形谐振腔的纵向中心面上端部夹角为45
°
。
[0016]进一步的，所述电感耦合膜片采用十字椭圆形耦合膜片；所述十字椭圆形耦合膜片置于第一球形谐振腔与所述第二球形谐振腔的中心连线处；
[0017]所述十字椭圆形耦合膜片包括呈十字交叉设置的横向椭圆形耦合膜片及纵向椭圆形耦合膜片；其中，所述横向椭圆形耦合膜片的长轴与所述第一球形谐振腔的纵向中心面垂直设置，所述纵向椭圆形耦合膜片的长轴与所述第一球形谐振腔的纵向中心面平行设置。
[0018]进一步的，所述波同转换单元包括转换腔体、阻抗变换结构及同轴结构；
[0019]所述转换腔体设置在所述滤波单元的输出端与所述圆波导喇叭的馈电端之间；所述转换腔体的一端中心开设有矩形空腔，所述转换腔体的另一端开设有同轴安装孔；所述阻抗变换结构设置在所述矩形空腔中，所述阻抗变换结构的底部与所述矩形空腔的底板相连；所述同轴结构同心设置在所述同轴安装孔内，所述同轴结构的一端与所述阻抗变换结构相连，所述同轴结构的另一端与所述圆波导喇叭的馈电端相连。
[0020]进一步的，所述阻抗变换结构包括沿所述矩形空腔的长轴中心线方向依次设置的第一阶梯结构、第二阶梯结构及第三阶梯结构；
[0021]所述第一阶梯结构、第二阶梯结构及第三阶梯结构的底面均与所述矩形空腔的底板相连，所述第一阶梯结构、第二阶梯结构及第三阶梯结构的顶面朝所述矩形空腔的顶板方向延伸；
[0022]所述第一阶梯结构、第二阶梯结构及第三阶梯结构均为长方体结构，且高度依次增大；所述第三阶梯结构的顶面开设有矩形凹槽，所述矩形凹槽靠近所述同轴安装孔一侧设置。
[0023]进一步的，所述同轴结构包括同轴设置的圆柱状内导体及圆柱筒外导体，所述圆柱筒外导体同心穿设在所述同轴安装孔中，所述圆柱筒内导体同心设置在所述圆柱筒外导体中；其中，所述圆柱状内导体与所述圆柱筒外导体之间采用空气填充。
[0024]进一步的，所述圆波导喇叭包括圆波导结构、开口圆喇叭及探针结构；所述圆波导结构与所述开口圆喇叭同心相连；其中，所述圆波导结构的一端与所述波导转换单元相连，所述圆波导结构的另一端与所述开口圆喇叭相连；
[0025]所述探针结构同心插设在所述圆波导结构的中心，所述探针结构的一端与所述波同转换单元的输出端相连，所述探针结构的另一端向所述开口圆喇叭一端延伸。
[0026]进一步的，所述Ka波段锥状波束天线的制作过程，具体如下：
[0027]按照所述的Ka波段锥状波束天线的设计要求，采用光固化成型增材制造工艺，加工得到天线基体；
[0028]利用化学镀铜方法，对所述天线基体进行表面金属化处理，得到所述Ka波段锥状波束天线。
[0029]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0030]本专利技术提供了一种Ka波段锥状波束天线，采用滤波单元对输入的电磁能量进行滤波处理，实现对天线的阻抗带宽控制，能够显著提高频带外抑制能力，以使天线的增益在频带外的衰减显著，有效提高了天线的抗干扰能力；通过设置波同转换单元，有效提高了天线的功率容量，并保证天线具有较高的辐射效率。
[0031]进一步的，采用在滤波单元中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ka波段锥状波束天线，其特征在于，包括中心轴线位于同一直线上，且依次相连的滤波单元(1)、波同转换单元(2)及圆波导喇叭(3)；所述滤波单元(1)，用于对输入的电磁能量进行滤波处理，得到滤波后预设频率的电磁波；所述波同转换单元(2)，用于将滤波后预设频率的电磁波中的TE
10
模式电磁波转换为同轴TEM模式的电磁波；所述圆波导喇叭(3)，用于响应所述同轴TEM模式的电磁波，激励出TM
01
模式辐射，并在天线远场辐射出锥形波束方向图。2.根据权利要求1所述的一种Ka波段锥状波束天线，其特征在于，所述滤波单元(1)，包括波导法兰盘(11)、输入耦合结构(12)、第一球形谐振腔(13)、电感耦合膜片(14)、第二球形谐振腔(15)及输出耦合结构(16)；所述输入耦合结构(12)的一端与所述波导法兰盘(11)相连，所述输入耦合结构的另一端与所述第一球形谐振腔(13)的一端相连；所述第一球形谐振腔(13)的另一端与电感耦合膜片(14)的一端相连，所述电感耦合膜片(14)的另一端与所述第二球形谐振腔(15)的一端相连，所述第二球形谐振腔(15)的另一端与所述输出耦合结构(16)的一端相连，所述输出耦合结构(16)的另一端与所述波同转换单元(2)的输入端相连。3.根据权利要求2所述的一种Ka波段锥状波束天线，其特征在于，所述第一球形谐振腔(13)的一端开设有输入耦合窗，所述输入耦合窗用于与输入耦合结构(12)相连；所述第一球形谐振腔的另一端开设有第一谐振腔耦合窗，所述第一谐振腔耦合窗用于与所述电感耦合膜片(14)的一端相连；所述第一球形谐振腔(13)的两侧侧壁分别设置有第一球形凹陷(131)，两个第一球形凹陷(131)位于所述第一球形谐振腔(13)的纵向中心面的两侧，且两个第一球形凹陷(131)的法线重合；其中，第一个第一球形凹陷(131)的法线与所述第一球形谐振腔(13)的纵向中心面上端部夹角为45
°
，第二个第一球形凹陷(131)的法线与所述第一球形谐振腔(13)的纵向中心面下端部夹角为45
°
。4.根据权利要求2所述的一种Ka波段锥状波束天线，其特征在于，所述第二球形谐振腔(15)的一端开设有第二谐振腔耦合窗，所述第二谐振腔耦合窗用于与所述电感耦合膜片(14)的另一端相连；所述第二球形谐振腔(15)的另一端开设有输出耦合窗，所述输出耦合窗用于与所述输出耦合结构(16)相连；所述第二球形谐振腔(15)的两侧侧壁分别设置有第二球形凹陷(151)，两个第二球形凹陷(151)位于所述第二球形谐振腔(15)的纵向中心面的两侧，且两个第二球形凹陷(151)的法线重合；其中，第一个第二球形凹陷(151)的法线与所述第二球形谐振腔(15)的纵向中心面下端部夹角为45
°
，第二个第二球形凹陷(151)的法线与所述第二球形谐振腔(15)的纵向中心面上端部夹角为45
°
。5.根据权利要求2所述的一种Ka波段锥状波束天线，其特征在于，所述电感耦合膜片(14)采用十字椭圆形耦合膜片；所述十字椭圆形耦合膜片置于第一球形谐振腔(13)与所述第二球形谐振腔(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建星，吴思凡，温潇竹，陈娟，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：