本发明专利技术公开了一种宽带毫米波圆极化开口波导天线，该阵列天线包括由外部金属包裹的一个E面馈电波导、一个E面波导阻抗变换器、一个波导辐射单元和两个辐射槽；E面馈电波导包括一个输入端口和一个输出端口，输出端口处连接E面波导阻抗变换器；E面波导阻抗变换器的输出端与波导辐射单元较宽的侧壁相连；波导辐射单元的上方开路形成辐射口径；在波导辐射单元较宽的两个侧壁分别加载两个辐射槽。电磁波由E面馈电波导经由E面波导阻抗变换器输入到波导辐射单元，之后由辐射口径和辐射槽向外辐射。本发明专利技术同时具有单层圆极化可实现、低耗、宽阻抗带宽、宽轴比带宽、易构建阵列且成本低等优点。点。点。
【技术实现步骤摘要】
一种宽带毫米波圆极化开口波导天线
[0001]本专利技术属于毫米波天线领域，特别是一种宽带毫米波圆极化开口波导天线。
技术介绍
[0002]圆极化天线在各种无线系统中都受到广泛关注。它具有3个优势：圆极化天线可吸收任意极化的来波，且其辐射波也可由任何极化天线收到；圆极化天线具有旋向正交性；极化波入射到对称目的时旋向逆转，不同旋向的电磁波具有较大数值的极化隔离。关于天线的圆极化性能已经有了很多研究。从馈电端口数量来看，可分为单端口和双端口两种结构。对于双端口圆极化天线来说，一般通过两个端口激发具有相等幅度但相位相差90
°
的正交电场分量，来实现圆极化性能。然而，在实际应用中，为了简单起见，单馈结构被广泛使用。例如，由微带线馈电的贴片天线通过将形状更改为方形环或在贴片中心切割倾斜槽来实现圆极化性能。然而，这些天线的轴比(AR)带宽不够宽，而且由于介电损耗，增益也不高。一些圆极化天线使用交叉偶极子作为天线单元。一般来说，这种天线的增益较低，因此需要增加人工导磁体等方法来提高增益。耦合器通常用于圆极化耦合天线的馈电层，以提供所需的激励幅度和相位。在这些结构中，上层的单元和下层的耦合器需要分开设计，设计过程相对复杂。此外，基片集成波导技术还可用于圆极化天线。
[0003]为了更容易激励起正交电场，许多结构在设计天线单元时使用L型探针来实现圆极化性能。但是，对于L型探头馈电的天线结构，很难进一步构建单端口的低耗阵列。除上述带L型探头的波导天线研究外，其他研究如锥形缝隙天线、带短截线的开放式圆形波导、开放式矩形波导与开环谐振器组合、具有锥形椭圆波导的喇叭天线和圆极化间隙波导天线也被提出。
[0004]虽然这些波导结构具有低损耗的优点，但它们有些存在阻抗带宽和轴比带宽不够宽等问题，有些存在难以构建易于集成和低耗的天线阵列等问题。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种宽带毫米波圆极化开口波导天线。
[0006]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种宽带毫米波圆极化开口波导天线，该天线包括由外部金属包裹的一个E面馈电波导、一个E面波导阻抗变换器、一个截面为矩形的波导辐射单元和两个辐射槽；E面馈电波导包括一个输入端口和一个输出端口，输出端口处连接E面波导阻抗变换器；E面波导阻抗变换器的输出端与波导辐射单元的一个长边侧壁相连；波导辐射单元的上方开路形成辐射口径；在波导辐射单元两个长边的侧壁上分别加载第一辐射槽和第二辐射槽，其中第一辐射槽与E面馈电波导异侧，并沿着靠近波导E面馈电波导的方向偏离波导辐射单元中心一定位置，第二辐射槽与E面馈电波导同侧，并沿着远离E面馈电波导的方向偏离波导辐射单元中心一定位置；电磁波由E面馈电波导经由E面波导阻抗变换器输入到波导辐射单元，之后由辐射口径和辐射槽向外辐射。
[0007]进一步地，所述波导辐射单元上与第二辐射槽的相交位置两侧向内凹陷，形成波导阻抗变换器，凹陷处的形状是与波导辐射单元高度一致的长方体。
[0008]进一步地，所述第二辐射槽相对于凹陷部位的位置可调，第二辐射槽的加载位置随波导辐射单元的凹陷移动。
[0009]进一步地，在水平面上建立参考平面xoy，所述E面馈电波导的波导宽面与参考平面xoy垂直，波导窄面与参考平面xoy平行；同样地，所述E面波导阻抗变换器的波导宽面也与参考平面xoy垂直，波导窄面也与参考平面xoy平行，且波导高度等于E面馈电波导的高度h，h的取值在半个波长到一个波长之间；所述E面波导阻抗变换器与波导辐射单元的波导宽面相互垂直且相交面与参考平面xoy垂直。
[0010]进一步地，所述辐射口径超出E面馈电波导和E面波导阻抗变换器的高度为d，辐射口径的宽长分别为L和W，高度d和横截面尺寸L和W共同构成上层的口径部分，其中W＞L，且W取值介于半个波长到一个波长之间；波导辐射单元除去口径部分的余下腔体部分的宽度为L，长度为W1，W1＜W。
[0011]进一步地，所述第一辐射槽和第二辐射槽为长方体或“L”型结构。
[0012]进一步地，该天线的馈电端即E面馈电波导的输入端采用波导馈电或者同轴转波导馈电方式。
[0013]进一步地，该天线可通过E面并馈波导馈电网络进行横向扩展，形成一维多单元阵列。
[0014]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：
[0015](1)本专利技术实现了宽轴比的圆极化性能，轴比带宽和阻抗带宽均超出了绝大部分的其他技术。
[0016](2)本专利技术与现有技术相比，可通过E面并馈波导馈电网络进行横向扩展，更易于构建低耗阵列。
[0017](3)本专利技术可采用传统机械加工，既避免了复杂的加工工艺，成本低廉，同时不影响波导内部场分布从而无电磁波泄露。
[0018](4)本专利技术同时具有单层圆极化可实现、低耗、宽阻抗带宽、宽轴比带宽、易构建阵列且成本低的优点。
[0019](5)本专利技术作为一种基本结构，可在其基础上实现不同形式、不同程度的扩展创新，应用前景广泛。
[0020](6)本专利技术在一定范围内可适用于不同的频段。
[0021]下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。
附图说明
[0022]图1为实施例1的透视立体图。
[0023]图2为实施例1的前视平面图。
[0024]图3为实施例1的可选方案前视平面图。
[0025]图4为实施例1的俯视平面图。
[0026]图5为实施例1加上馈电结构的整体结构透视图。
[0027]图6为实施例1的反射系数仿真图。
[0028]图7为实施例1的轴比仿真图。
[0029]图8为实施例1的圆极化增益随频率变化仿真图。
[0030]图9为实施例1在28GHz的远场仿真方向图。
[0031]图10为实施例1在38GHz的远场仿真方向图。
[0032]图11为实施例2的俯视平面图。
具体实施方式
[0033]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0034]需要说明，若本专利技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0035]另外，若本专利技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种宽带毫米波圆极化开口波导天线，其特征在于，该天线包括由外部金属(1)包裹的一个E面馈电波导(2)、一个E面波导阻抗变换器(3)、一个截面为矩形的波导辐射单元(4)和两个辐射槽(5)；E面馈电波导(2)包括一个输入端口和一个输出端口，输出端口处连接E面波导阻抗变换器(3)；E面波导阻抗变换器(3)的输出端与波导辐射单元(4)的一个长边侧壁相连；波导辐射单元(4)的上方开路形成辐射口径(6)；在波导辐射单元(4)两个长边的侧壁上分别加载第一辐射槽(5
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1)和第二辐射槽(5
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2)，其中第一辐射槽(5
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1)与E面馈电波导(2)异侧，并沿着靠近波导E面馈电波导(2)的方向偏离波导辐射单元(4)中心一定位置，第二辐射槽(5
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2)与E面馈电波导(2)同侧，并沿着远离E面馈电波导(2)的方向偏离波导辐射单元(4)中心一定位置；电磁波由E面馈电波导(2)经由E面波导阻抗变换器(3)输入到波导辐射单元(4)，之后由辐射口径(6)和辐射槽(5)向外辐射。2.根据权利要求1所述的宽带毫米波圆极化开口波导天线，其特征在于，所述波导辐射单元(4)上与第二辐射槽(5
‑
2)的相交位置两侧向内凹陷，形成波导阻抗变换器，凹陷处的形状是与波导辐射单元(4)高度一致的长方体。3.根据权利要求2所述的宽带毫米波圆极化开口波导天线，其特征在于，所述第二辐射槽(5
‑
2)相对于凹陷部位的位置可调，第二辐射槽(5
【专利技术属性】
技术研发人员：张金栋，张景怡，陈峤羽，吴文，方大纲，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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