一种宽带双极化四脊馈电圆波导喇叭馈源制造技术

本发明专利技术涉及一种宽带双极化四脊馈电圆波导喇叭馈源，其中馈电腔电尺寸较小，实现高次模抑制，脊波导部分配合馈电腔的外壁且采用脊曲线加两个过渡段的结构，可以有效地拓展工作带宽，降低电压驻波比；馈电探针采用两个标准同轴接头连接的同轴电缆；馈电腔到馈源辐射段的圆波导过渡段采用较小的喇叭张角，进一步减小了高频口面场的相位差；馈源使用轴向槽的喇叭设计，可以实现具有宽带等化的波束、稳定的相位中心和低交叉极化，优化后馈源全频段实现电压驻波比小于1.5。该四脊喇叭馈源具有结构简单、体积小、质量轻、低成本的突出优点。低成本的突出优点。低成本的突出优点。

【技术实现步骤摘要】
一种宽带双极化四脊馈电圆波导喇叭馈源


[0001]本专利技术涉及紧缩场馈源的
，具体涉及一种宽带双极化四脊馈电圆波导喇叭馈源。

技术介绍

[0002]随着紧缩场技术的不断发展，紧缩场对于馈源小型化的需求不断升高。原有的标准波段馈源采用波导同轴过渡再经过矩圆过渡连接馈源辐射段的方案，这种方案由于在低频段物理尺寸过大，不能满足紧缩场测量的需求。未来对于馈源宽带小型化是发展的必然方向。现在虽然备选的小型化馈源种类有很多，其中脊波导馈源具有较宽的阻抗带宽，客观上具有作为紧缩场馈源的潜力，但是由于紧缩场需要馈源有足够宽的波束宽度，而脊波导喇叭馈源的波束宽度会随着频率的升高而下降，因此脊波导喇叭馈源无法直接应用。所以针对紧缩场对馈源的要求做精细设计是非常有必要的。
[0003]馈源是反射面天线的核心部件，反射面天线具有系统简单、成本低和容易实现超高增益的优点，随着国民经济领域和军事国防领域对于宽频带、高效率的反射面天线系统的需求越来越迫切，对于研究超宽带的馈源有着巨大的理论和工程意义。本专利技术提出的宽带双极化馈源主要由波纹喇叭和四脊喇叭两个部分组成。波纹喇叭最早由A.J.Simons和R.E.Lawrie等学者于1966年提出的，对波纹喇叭天线研究发现，其具有低副瓣电平、低交叉极化、幅度相位关于天线结构具有轴对称性等优异性能。四脊喇叭馈源是在传统喇叭馈源内部插入两对互相垂直的脊片，从而改变喇叭馈源的内部场分布，降低主模截至频率实现超宽频带工作。四脊喇叭馈源具有工作带宽较宽、馈电方式简单等特点。但是传统的四脊喇叭馈源在口面位置喇叭截面尺寸较大，在馈电位置喇叭截面尺寸较小，这主要是因为四脊波导在张开过程中必须配合喇叭尺寸的增加才能保证主模在宽带处于非截止状态。本专利技术提出的馈源为了保证馈源波束宽度，在四脊波导过渡结束位置，喇叭的口面不会明显增加，这给设计带来的很大困难。

技术实现思路

[0004]本专利技术技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种宽带双极化四脊馈电圆波导喇叭馈源，在脊波导曲线基础上，加入两个过渡段，显著改善了宽带驻波匹配，保障了整个馈源在宽频带的宽波束辐射且具有结构简单、回波损耗小，体积小，成本低等优点。
[0005]本专利技术采用的技术方案为：一种宽带双极化四脊馈电圆波导喇叭馈源，包括短路板、馈电腔体、四个采用特定脊曲线的脊、两个采用SMA接头和轴向圆波导双槽波纹喇叭；馈电腔体的圆壁前端与轴向圆波导双槽波纹喇叭相互连接；四个采用特定脊曲线的脊分别安装在馈电腔体的圆壁上，两个采用SMA接头依次穿过馈电腔体和四个采用特定脊曲线的脊中的垂直的两脊，并且与四个采用特定脊曲线的脊中另外相对的两个脊接触；通过四脊加双槽喇叭的设计实现低驻波比，较好的波束宽度(大于48
°
)，所述低驻波比指传输线波腹电压与波谷电压幅度之比。本专利技术馈源工作频率为2.6
‑
3.95GHz,为宽带，双极化即垂直和水
平极化，通过两个sma接口和四脊完成双极化。
[0006]其中，所述的宽带双极化四脊馈电圆波导喇叭馈源中，喇叭部分为轴向圆波导双槽波纹喇叭，长度在0.65～0.85λ
c
之间，其中λ
c
为最低工作频率对应的波长，轴向圆波导双槽波纹喇叭内壁直径在0.65～0.85λ
c
之间；馈电腔体张角在3
°
～6
°
，宽度在2.15～2.35λ
c
之间，腔体壁前端与喇叭配合前端圆直径与喇叭相同，馈电腔体后腔(非张角部分)宽度在0.22～0.31λ
c
之间。
[0007]其中，所述的宽带双极化四脊馈电圆波导喇叭馈源中，脊波导脊的厚度在0.065～0.085λ
c
mm之间，喇叭脊波导部分两脊的间距在0.02～0.04λ
c
之间，两个采用SMA接头连接的半刚同轴电缆馈电接头距离短路板的距离分别为0.13～0.2λ
c
之间。
[0008]其中，所述的宽带双极化四脊馈电圆波导喇叭馈源中，如图3所示的脊，其中脊曲线分为a和b两部分。其中a为指数曲线部分，其方程为：y＝1.75e^(0.016*x)+0.04x。b部分为过渡段，分为两段，其总长在0.6～0.7λ
c
之间，其中c长度在0.3～0.4λ
c
之间，d宽度在0.01～0.1λ
c
之间。
[0009]其中，所述的宽带双极化四脊馈电圆波导喇叭馈源中，脊(如图1中的4
‑
1和4
‑
2)距离短路板(1)靠近脊一侧的平面的距离为0.1～0.16λ
c
之间，脊(如图2中的4
‑
3和4
‑
4)距离短路板(1)靠近脊一侧的平面的距离为0.11～0.17λ
c
之间。
[0010]其中，所述的宽带双极化四脊馈电圆波导喇叭馈源中，金属选自：铝，铁，锡，铜，银，金，铂，以及上述金属的合金。
[0011]本专利技术的原理在于：本专利技术是一种针对紧缩场测试的宽频带馈源的专利技术。该馈源通过特定的脊曲线(包括指数曲线和过渡段)和腔体的张角，可以使得脊波导的主模特性阻抗与同轴线的特性阻抗达到非常好的匹配效果，有效降低主模的截至频率，将喇叭的回波损耗大大降低，从而提高了喇叭的驻波性能，扩大了喇叭的工作带宽；并且整个馈电部分为机械加工件，使得成本大大降低。通过设置脊片曲线参数(脊曲线方程的参数和过渡段的尺寸)，实现最大限度地减小天线的长度，有效地减小天线的体积。馈电探针采用两个SMA接头连接的半钢同轴电缆电接头，同时对于馈电探针内导体进行改良，改变内导体伸出直径和长度，便于馈源加工和组装。两个馈电探针垂直安装，分别对应馈源的两个极化。
[0012]本专利技术与现有技术相比的优点在于：
[0013](1)、本专利技术结合紧缩场对于馈源天线的要求引入了特定形状(特定脊曲线和过渡段配合)的脊曲线的四脊片，展宽了四脊喇叭馈源的工作频带，大大降低驻波。现在大部分馈源天线采用指数型曲线的脊曲线，驻波比较高。
[0014](2)、本专利技术通过在馈源天线设计中引入四脊圆波导波纹喇叭方案，实现了在2.6～3.95GHz频率范围内的双极化低驻波工作，大大提高了测试效率，现有馈源大部分是单极化，双极化的驻波达不到测试需求。
附图说明
[0015]图1为本专利技术宽带双极化四脊馈电圆波导喇叭馈源的结构竖向剖面示意图；
[0016]图2为本专利技术宽带双极化四脊馈电圆波导喇叭馈源的结构横向剖面示意图；
[0017]图3为本专利技术宽带双极化四脊馈电圆波导喇叭馈源的脊片结构示意图；
[0018]图中的附图标记含义为：
[0019]1为短路板，2
‑
1、2
‑
2分别为两个SMA接头，3为馈电腔体，4
‑
1、4
‑
2、4
‑
3、4<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽带双极化四脊馈电圆波导喇叭馈源，其特征在于：包括短路板(1)、馈电腔体(3)、四个采用特定脊曲线的脊(4
‑
1，4
‑
2，4
‑
3，4
‑
4)、两个SMA接头(2
‑
1、2
‑
2)和轴向圆波导双槽波纹喇叭(5)；馈电腔体(3)的圆壁前端与轴向圆波导双槽波纹喇叭(5)相互连接；四个采用特定脊曲线的脊(4
‑
1，4
‑
2，4
‑
3，4
‑
4)分别安装在馈电腔体(3)的圆壁上，两个SMA电接头(2
‑
1、2
‑
2)依次穿过馈电腔体(3)和四个采用特定脊曲线的脊(4
‑
1，4
‑
2，4
‑
3，4
‑
4)中的垂直的两脊(4
‑
1，4
‑
2)，并且与四个采用特定脊曲线的脊(4
‑
1，4
‑
2，4
‑
3，4
‑
4)中另外相对的两个脊(4
‑
3，4
‑
4)接触。2.根据权利要求1所述的宽带双极化四脊馈电圆波导喇叭馈源，其特征在于：所述轴向圆波导双槽波纹喇叭(5)的长度范围为0.65～0.85λ
c
，轴向圆波导双槽波纹喇叭内壁的直径范围为0.65～0.85λ
c
，λ
c
为最低工作频率对应的波长。3.根据权利要求1所述的宽带双极化四脊馈电圆波导喇叭馈源，其特征在于：馈电腔体(3)的张角范围为3
°
～6
°
，长度为2.15～2.35λ
c

【专利技术属性】
技术研发人员：王正鹏，胡岐杰，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：