一种宽带高增益双极化平板天线制造技术

本发明专利技术公开了一种宽带高增益双极化平板天线，通过对辐射网络和馈电网络进行改进，馈电网络与辐射网络整体兼顾了低剖面、宽带宽与高增益的优异特征，当采用全金属馈电方式进行馈电时，由于没有介质填充从而没有介质损耗，从而产生了高增益；当采用悬置带状线馈电方式进行馈电时，虽然相对于全金属馈电方式其增益有所降低，但是相比于传统的微带线馈电方式，它具有更少的介质损耗，从而也能产生较高的增益，同时，相比于全金属馈电方式，它能实现更低的剖面；优点是能够实现宽带宽、高效率以及低剖面的兼容，具有极强的实用价值。具有极强的实用价值。具有极强的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种宽带高增益双极化平板天线


[0001]本专利技术涉及双极化平板天线，尤其是涉及一种宽带高增益双极化平板天线。

技术介绍

[0002]与使用两个分离的单极化天线相比，双极化天线能够节省无线通信系统的成本和空间。当前，双极化天线在无线通信系统中发挥着重要的作用。全金属双极化天线消除了介电损耗从而具有高增益和高效率的特性，因此在远程无线通信场景中需求很高，如高速率点对点无线通信、卫星通信等。
[0003]抛物线天线由于其低成本和结构简单的特性，是双极化天线设计时的一种较为普遍的选择，但是，抛物线天线体积庞大，难以实现低剖面。公告号为CN106356640B的中国专利技术专利中公布了一种宽带双圆极化平板波导阵列天线，该天线包括从上往下依次层叠的辐射口径、谐振腔、馈电方波导、圆极化器、双极化馈电网络和标准波导过渡接口，其中心带宽较窄，仅为16％，天线效率约为60％，还有较大的提升空间，采用了圆极化器等，导致其整体剖面较高。公开号为CN107871935A的中国专利申请中公布了一种双极化收发共用波导阵列天线，该天线从上往下依次为辐射波导喇叭、垂直极化波导馈电网络、水平极化波导馈电网络和正交模转化器，虽然该天线整体效率较高，但该天线工作带宽相对较窄，采用了正交模转换器，导致整体轮廓高度也不尽如人意，剖面也较高。
[0004]上述两种全金属双极化天线难以实现宽带宽、高效率以及低剖面的兼容，性能仍有待提高。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够实现宽带宽、高效率以及低剖面的兼容的宽带高增益双极化平板天线。
[0006]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种宽带高增益双极化平板天线，包括从上至下层叠的辐射网络和馈电网络；所述的馈电网络采用全金属馈电方式或者带状线馈电方式进行馈电；所述的辐射网络包括第一金属板、设置在所述的第一金属板上完全相同的M*N个波导辐射端口、第二金属板以及设置在所述的第二金属板上的M*N/4个四脊波导结合体，M为大于等于2的偶数，N为大于等于2的偶数，*为乘运算符号，/为除运算符号，所述的第二金属板层叠在所述的第一金属板的下方；所述的第一金属板为矩形板，将所述的第一金属板的长度方向沿前后方向，将前后方向定义为x轴方向，宽度方向沿左右方向，将左右方向定义为y轴方向，M*N个波导辐射端口按照M行N列均匀间隔分布形成波导辐射端口阵列，其中所述的波导辐射端口阵列的行方向沿x轴方向，列方向沿y轴方向，所述的波导辐射端口阵列用于辐射x轴极化方向电磁波以及y轴极化方向电磁波，每个所述的波导辐射端口均通过在所述的第一金属板上开设镂空的辐射槽实现，每个所述的波导辐射端口的上端面与所述的第一金属板的上端面齐平，每个所述的辐射槽的下端面与所述的第一金属板的下端面齐平；所述的波导辐射端口阵列中，从第1行第1列、第1行第2列、第2行第1列
和第2行第2列开始，将按照2行2列排列的每相邻四个波导辐射端口作为一个波导辐射端口组，所述的波导辐射端口阵列中具有按照M/2行N/2列均匀间隔分布的M/2*N/2个波导辐射端口组；所述的四脊波导阵列设置在所述的第二金属板上，所述的四脊波导阵列包括完全相同的M*N/4个四脊波导结合体，M*N/4个四脊波导结合体按照M/2行N/2列均匀间隔分布，其中所述的四脊波导阵列的行方向沿x轴方向，列方向沿y轴方向，每个所述的四脊波导结合体均具有一个输入端口以及一个输出端口，M*N/4个四脊波导结合体与M/2*N/2个波导辐射端口组一一对应对接，相对应的一个四脊波导结合体和一个波导辐射端口组中，该四脊波导结合体的输出端口与该波导辐射端口组的四个波导辐射端口均连接；每个所述的四脊波导结合体均由多个四脊波导按照从上到下顺序依次层叠形成，每个四脊波导均具有输入端口和输出端口，当多个四脊波导从上到下依次层叠形成一个四脊波导结合体时，每个四脊波导的输出端口位于上方，输入端口位于下方，位于上一层的四脊波导的输入端口和位于其下一层的四脊波导的输出端口对接，位于最上层的四脊波导的输出端口为该四脊波导结合体的输出端口，位于最下层的四脊波导的输入端口为该四脊波导结合体的输入端口，且下一层四脊波导沿着x轴方向的脊的深度大于上一层四脊波导沿着x轴方向的脊的深度，下一层四脊波导沿着y轴方向的脊的深度大于上一层四脊波导沿着y轴方向的脊的深度，每个四脊波导均设置为沿前后方向方向对称，多个四脊波导且沿前后方向的对称面位于同一平面，每个所述的四脊波导上均开设有上下贯穿的方形槽，该方形槽的沿前后方向的对称面与其所在的四脊波导的沿前后方向的对称面重合，该方形槽的中心与其所在的四脊波导的中心重合，从下至上，上一层四脊波导上的方形槽的横截面的边长小于下一层四脊波导上的方形槽的横截面的边长，且最下层四脊波导上的方形槽的横截面的边长小于最上层四脊波导沿左右方向的深度和沿前后方向的深度；
[0007]当所述的馈电网络采用全金属馈电方式进行馈电时，所述的馈电网络包括第三金属板、第四金属板、x轴极化馈电网络、y轴极化馈电网络、波导转双脊波导阵列以及单脊波导转双脊波导阵列；所述的第三金属板和所述的第四金属板均为矩形板，且其长度方向沿x轴方向，宽度方向沿y轴方向，所述的第三金属板和所述的第四金属板从上往下依次层叠，所述的第三金属板层叠在所述的第二金属板的下方；所述的x轴极化馈电网络以及所述的波导转双脊波导阵列设置在所述的第三金属板上，所述的x轴极化馈电网络包括一个一分M*N/2功分器，将该一分M*N/2功分器称为第一一分M*N/2功分器，所述的第一一分M*N/2功分器采用波导结构实现，所述的第一一分M*N/2功分器具有一个输入端口和M*N/2个输出端口；所述的波导转双脊波导阵列包含完全相同的M*N/2个波导转双脊波导转接头，所述的M*N/2个波导转双脊波导转接头按照M行N/2列均匀间隔分布，所述的波导转双脊波导阵列的行方向沿x轴方向，列方向沿y轴方向，每个所述的波导转双脊波导转接头均具有一个输入端口与一个输出端口，从所述的波导转双脊波导阵列的第1行第1列和第2行第1列开始，每两个相邻的波导转双脊波导转接头构成一个波导转双脊波导转接头组，由此得到按照M/2行N/2列均匀间隔分布的M*N/4个波导转双脊波导转接头组，位于第k行第j列的波导转双脊波导转接头组与位于第k行第j列的四脊波导结合体上下对应，k＝1，2，
…
，M/2，j＝1，2，
…
，N/2，位于第k行第j列的波导转双脊波导转接头组中的两个波导转双脊波导转接头相对于位于第k行第j列的四脊波导结合体上的方形槽沿左右方向的对称面呈前后对称，且位于第k行第j列的波导转双脊波导转接头组中的两个波导转双脊波导转接头的输出端口均与位
于第k行第j列的四脊波导结合体的输入端口连接；所述的第一一分M*N/2功分器的M*N/2个输出端口与M*N/2个波导转双脊波导转接头的输入端口一一对应连接；所述的y轴极化馈电网络以及单脊波导转双脊波导阵列设置在所述的第四金属板上，所述的y轴极化馈电网络包括一个一分M*N/2功分器，将该一分M*N/2功分器称本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽带高增益双极化平板天线，包括从上至下层叠的辐射网络和馈电网络；其特征在于所述的馈电网络采用全金属馈电方式或者带状线馈电方式进行馈电；所述的辐射网络包括第一金属板、设置在所述的第一金属板上完全相同的M*N个波导辐射端口、第二金属板以及设置在所述的第二金属板上的M*N/4个四脊波导结合体，M为大于等于2的偶数，N为大于等于2的偶数，*为乘运算符号，/为除运算符号，所述的第二金属板层叠在所述的第一金属板的下方；所述的第一金属板为矩形板，将所述的第一金属板的长度方向沿前后方向，将前后方向定义为x轴方向，宽度方向沿左右方向，将左右方向定义为y轴方向，M*N个波导辐射端口按照M行N列均匀间隔分布形成波导辐射端口阵列，其中所述的波导辐射端口阵列的行方向沿x轴方向，列方向沿y轴方向，所述的波导辐射端口阵列用于辐射x轴极化方向电磁波以及y轴极化方向电磁波，每个所述的波导辐射端口均通过在所述的第一金属板上开设镂空的辐射槽实现，每个所述的波导辐射端口的上端面与所述的第一金属板的上端面齐平，每个所述的辐射槽的下端面与所述的第一金属板的下端面齐平；所述的波导辐射端口阵列中，从第1行第1列、第1行第2列、第2行第1列和第2行第2列开始，将按照2行2列排列的每相邻四个波导辐射端口作为一个波导辐射端口组，所述的波导辐射端口阵列中具有按照M/2行N/2列均匀间隔分布的M/2*N/2个波导辐射端口组；所述的四脊波导阵列设置在所述的第二金属板上，所述的四脊波导阵列包括完全相同的M*N/4个四脊波导结合体，M*N/4个四脊波导结合体按照M/2行N/2列均匀间隔分布，其中所述的四脊波导阵列的行方向沿x轴方向，列方向沿y轴方向，每个所述的四脊波导结合体均具有一个输入端口以及一个输出端口，M*N/4个四脊波导结合体与M/2*N/2个波导辐射端口组一一对应对接，相对应的一个四脊波导结合体和一个波导辐射端口组中，该四脊波导结合体的输出端口与该波导辐射端口组的四个波导辐射端口均连接；每个所述的四脊波导结合体均由多个四脊波导按照从上到下顺序依次层叠形成，每个四脊波导均具有输入端口和输出端口，当多个四脊波导从上到下依次层叠形成一个四脊波导结合体时，每个四脊波导的输出端口位于上方，输入端口位于下方，位于上一层的四脊波导的输入端口和位于其下一层的四脊波导的输出端口对接，位于最上层的四脊波导的输出端口为该四脊波导结合体的输出端口，位于最下层的四脊波导的输入端口为该四脊波导结合体的输入端口，且下一层四脊波导沿着x轴方向的脊的深度大于上一层四脊波导沿着x轴方向的脊的深度，下一层四脊波导沿着y轴方向的脊的深度大于上一层四脊波导沿着y轴方向的脊的深度，每个四脊波导均设置为沿前后方向方向对称，多个四脊波导且沿前后方向的对称面位于同一平面，每个所述的四脊波导上均开设有上下贯穿的方形槽，该方形槽的沿前后方向的对称面与其所在的四脊波导的沿前后方向的对称面重合，该方形槽的中心与其所在的四脊波导的中心重合，从下至上，上一层四脊波导上的方形槽的横截面的边长小于下一层四脊波导上的方形槽的横截面的边长，且最下层四脊波导上的方形槽的横截面的边长小于最上层四脊波导沿左右方向的深度和沿前后方向的深度。2.根据权利要求1所述的一种宽带高增益双极化平板天线，其特征在于当所述的馈电网络采用全金属馈电方式进行馈电时，所述的馈电网络包括第三金属板、第四金属板、x轴极化馈电网络、y轴极化馈电网络、波导转双脊波导阵列以及单脊波导转双脊波导阵列；所述的第三金属板和所述的第四金属板均为矩形板，且其长度方向沿x轴方向，宽度方向沿y轴方向，所述的第三金属板和所述的第四金属板从上往下依次层叠，所述的第三金属板层
叠在所述的第二金属板的下方；所述的x轴极化馈电网络以及所述的波导转双脊波导阵列设置在所述的第三金属板上，所述的x轴极化馈电网络包括一个一分M*N/2功分器，将该一分M*N/2功分器称为第一一分M*N/2功分器，所述的第一一分M*N/2功分器采用波导结构实现，所述的第一一分M*N/2功分器具有一个输入端口和M*N/2个输出端口；所述的波导转双脊波导阵列包含完全相同的M*N/2个波导转双脊波导转接头，所述的M*N/2个波导转双脊波导转接头按照M行N/2列均匀间隔分布，所述的波导转双脊波导阵列的行方向沿x轴方向，列方向沿y轴方向，每个所述的波导转双脊波导转接头均具有一个输入端口与一个输出端口，从所述的波导转双脊波导阵列的第1行第1列和第2行第1列开始，每两个相邻的波导转双脊波导转接头构成一个波导转双脊波导转接头组，由此得到按照M/2行N/2列均匀间隔分布的M*N/4个波导转双脊波导转接头组，位于第k行第j列的波导转双脊波导转接头组与位于第k行第j列的四脊波导结合体上下对应，k＝1，2，
…
，M/2，j＝1，2，
…
，N/2，位于第k行第j列的波导转双脊波导转接头组中的两个波导转双脊波导转接头相对于位于第k行第j列的四脊波导结合体上的方形槽沿左右方向的对称面呈前后对称，且位于第k行第j列的波导转双脊波导转接头组中的两个波导转双脊波导转接头的输出端口均与位于第k行第j列的四脊波导结合体的输入端口连接；所述的第一一分M*N/2功分器的M*N/2个输出端口与M*N/2个波导转双脊波导转接头的输入端口一一对应连接；所述的y轴极化馈电网络以及单脊波导转双脊波导阵列设置在所述的第四金属板上，所述的y轴极化馈电网络包括一个一分M*N/2功分器，将该一分M*N/2功分器称为第二一分M*N/2功分器，所述的第二一分M*N/2功分器采用单脊波导结构实现，所述的第二一分M*N/2功分器具有一个输入端口和M*N/2个输出端口；所述的单脊波导转双脊波导阵列包括完全相同的M*N/2个单脊波导转双脊波导转接头，M*N/2个单脊波导转双脊波导转接头按照M/2行N列均匀间隔分布，所述的单脊波导转双脊波导阵列的行方向沿x轴方向，列方向沿y轴方向，每个所述的单脊波导转双脊波导转接头均具有一个输入端口与一个输出端口，从单脊波导转双脊波导阵列的第1行第1列和第1行第2列开始，每两个相邻的单脊波导转双脊波导转接头构成一个单脊波导转双脊波导转接头组，由此得到按照M/2行N/2列均匀间隔分布的M*N/4个单脊波导转双脊波导转接头组，位于第k行第j列的单脊波导转双脊波导转接头组与位于第k行第j列的四脊波导结合体上下对应，位于第k行第j列的单脊波导转双脊波导转接头组与位于第k行第j列的四脊波导结合体中，位于第k行第j列的单脊波导转双脊波导转接头组中的两个单脊波导转双脊波导转接头相对于位于第k行第j列的四脊波导结合体上的方形槽沿前后方向的对称面呈左右对称，位于第k行第j列的单脊波导转双脊波导转接头组中的两个单脊波导转双脊波导转接头的输出端口均与位于第k行第j列的四脊波导结合体的输入端口连接，所述的第二一分M*N/2功分器的M*N/2个输出端口与M*N/2个单脊波导转双脊波导转接头的输入端口连接；当第一一分M*N/2功分器的输入端口输入电磁波时，第一一分...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡阳，黄季甫，尤清春，黄明健，张汉林，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：