一种基于斜面轴向波纹结构的W频段馈源喇叭天线制造技术

一种基于斜面轴向波纹结构的W频段馈源喇叭天线，包括自下而上依次设置的矩形波导、矩

【技术实现步骤摘要】
一种基于斜面轴向波纹结构的W频段馈源喇叭天线


[0001]本专利技术属于天线
，特别涉及一种基于斜面轴向波纹结构的W频段馈源喇叭天线，可用于紧缩场测量系统。

技术介绍

[0002]随着毫米波雷达，太赫兹探测和隐身技术的发展，传统的远场和近场测试已经不再适用于这些领域的天线测试。紧缩场测量是通过在较小的空间内产生准平面波对待测天线进行测量的一种天线测量方式，由于它其具有尺寸小，耗时较短，对准简单，保密性强，对气候要求低等优势，因此对于一些毫米波和更高频的天线进行测试时，往往选择使用紧缩场测试系统。
[0003]紧缩场测试系统通常由馈源和反射面组成，馈源作为整个系统的一个重要组成部分它的性能好坏将直接影响到整个测量系统的性能。通常对于馈源，我们希望它的振幅方向图具有旋转对称的辐射性能。同时，还需要较低的电压驻波比，稳定的增益，稳定的半功率波束宽度以及较高的交叉极化鉴别度。
[0004]目前，轴向波纹喇叭天线是紧缩场馈源的最常见形式，2017年，K.Sambasivarao设计了一款高性能紧缩场馈源，该馈源采用轴向波纹的波纹形式，共有七圈波纹，增益14dBi，在工作频率范围内，增益存在1dBi的波动，半功率波瓣宽度在32
°
～41
°
之间，存在9
°
波动，交叉极化鉴别度优于50dB，此馈源的增益和半功率波瓣宽度在工作频率范围内存在较大波动；MVG公司生产的W波段紧缩场馈源同样采用轴向波纹的波纹形式，半功率波瓣宽度为34
°
～40<br/>°
，相较于K.Sambasivarao设计的高性能紧缩场馈源具有更稳定的半功率波瓣宽度，但是交叉极化鉴别度只有37dB。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于斜面轴向波纹结构的W频段馈源喇叭天线，主要解决现有紧缩场馈源的增益和半功率波束宽度不够稳定，交叉极化鉴别度低等问题，从改善馈源性能的角度去提升整个紧缩场测试系统的测试性能。所设计的馈源喇叭天线在75GHz～110GHz的频率范围内，实现了稳定的增益，高交叉极化鉴别度，稳定的半功率波瓣宽度以及旋转对称的辐射特性。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种基于斜面轴向波纹结构的W频段馈源喇叭天线，包括自下而上依次设置的矩形波导、矩
‑
圆转换结构和圆波导，其中：
[0008]所述圆波导的内壁加载有波纹槽结构，所述波纹槽结构由若干个环形的波纹槽组成，所述波纹槽刻在圆波导内壁，所述波纹槽结构用于改善馈源喇叭天线的交叉极化鉴别度；
[0009]所述圆波导的辐射口面处加载有波纹结构，所述波纹结构位于波纹槽结构的上方，由多圈波纹组成，除最外一圈波纹外，其余各圈波纹的外侧壁均采用具有一定倾角的斜
面结构，所述外侧壁为每圈波纹远离中心轴线一侧的波纹壁，所述倾角为波纹外侧壁与水平面的夹角，所述波纹结构用于稳定馈源喇叭天线的增益和改善馈源喇叭天线的旋转对称辐射特性。
[0010]在一个实施例中，所述矩
‑
圆转换结构为阶梯型形状，用于矩形波导与圆波导之间的过渡，自下而上由多级宽边不变窄边递增的等高矩形波导构成，所述宽边，指沿矩形波导的口面的宽边方向，所述窄边，指沿矩形波导的口面的窄边方向。
[0011]在一个实施例中，所述矩
‑
圆转换结构自下而上，依次为第一级阶梯到第五级阶梯，各级阶梯窄边长度依次为b1、b2、b3、b4、b5，且满足：1.27mm&lt;b1&lt;b2&lt;b3&lt;b4&lt;b5&lt;2.69mm，第一级阶梯到第五级阶梯的宽边长度均与所述矩形波导的口面的宽边长度保持一致；第一级阶梯到第四级阶梯的内部的直角侧边均有圆角结构，圆角半径介于0.2mm～0.3mm之间，第五级阶梯内部的直角侧边的圆角尺寸与圆波导的半径保持一致。
[0012]在一个实施例中，所述波纹槽结构的波纹槽共有三圈，各圈波纹槽的尺寸相同，波纹槽半径为r，1.65mm&lt;r&lt;2mm，电尺寸在0.4λ
c
～0.5λ
c
之间，λ
c
为截止频率对应的波长。
[0013]在一个实施例中，各圈所述波纹槽的轴向高度相同，为h，相邻波纹槽的间距为l，且满足l＝h，其中最下方的波纹槽与圆波导底面的距离为f，1mm&lt;f&lt;5.7mm。
[0014]在一个实施例中，所述波纹结构由五圈不共底面的轴向波纹构成，所述轴向波纹为一种由多圈同轴圆环槽所构成的波纹形式，从内到外依次为第一圈至第五圈波纹，各圈波纹依次升高；
[0015]其中，第一圈波纹至第五圈波纹壁顶部的厚度分别为t1、t2、t3、t4、t5，且满足t1＝t2＝t3＝t4&lt;t5；波纹的槽宽为w
i
，0.25mm&lt;w
i
&lt;0.35mm，所述槽宽即为相邻波纹之间的距离；各圈波纹的深度为d
i
，1.31mm&lt;d
i
&lt;1.41mm。
[0016]在一个实施例中，所述斜面结构的倾角为θ，0
°
&lt;θ&lt;90
°
。
[0017]在一个实施例中，在所述波纹结构的外表面加载有扼流环结构，所述扼流环结构为与波纹结构同轴的圆环槽，所述扼流环结构用于进一步稳定馈源喇叭天线的增益。
[0018]在一个实施例中，所述扼流环结构的口面略低于所述最外一圈波纹的口面。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0020]第一，本专利技术通过在辐射口面处加载轴向波纹结构和扼流环结构，使得馈源喇叭天线的增益在75GHz～110GHz的频率范围内介于13.5dBi～13.9dBi之间，增益上下浮动为0.4dBi，增益稳定性良好。
[0021]第二，本专利技术通过合理的调整扼流环和轴向波纹的波纹槽深度，宽度以及波纹壁厚度等结构参数，使得馈源喇叭天线在75GHz～110GHz的频率范围内的E面半功率波束宽度为35.06
°
～40.47
°
，波动仅为5.41
°
，在H面的半功率波束宽度为35.93
°
～41.6
°
，波动仅为5.67
°
。
[0022]第三，本专利技术通过在圆波导内壁加载波纹槽结构，遏制了高次模的传播和交叉极化，因此改善了交叉极化鉴别度，在75GHz～110GHz的频率范围内，馈源喇叭天线在E面和H面的交叉极化鉴别度均大于50dB。
[0023]第四，本专利技术通过将波纹的侧壁设计为带有一定倾角的斜面结构，在不影响馈源喇叭天线性能的前提下，明显的改善了波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于斜面轴向波纹结构的W频段馈源喇叭天线，包括自下而上依次设置的矩形波导(1)、矩
‑
圆转换结构(2)和圆波导(3)，其特征在于：所述圆波导(3)的内壁加载有波纹槽结构(4)，所述波纹槽结构(4)由若干个环形的波纹槽组成，所述波纹槽刻在圆波导(3)内壁，所述波纹槽结构(4)用于改善馈源喇叭天线的交叉极化鉴别度；所述圆波导(3)的辐射口面处加载有波纹结构(5)，所述波纹结构(5)位于波纹槽结构(4)的上方，由多圈波纹组成，除最外一圈波纹外，其余各圈波纹的外侧壁均采用具有一定倾角的斜面结构(5
‑
1)，所述外侧壁为每圈波纹远离中心轴线一侧的波纹壁，所述倾角为波纹外侧壁与水平面的夹角，所述波纹结构(5)用于稳定馈源喇叭天线的增益和改善馈源喇叭天线的旋转对称辐射特性。2.根据权利要求1所述基于斜面轴向波纹结构的W频段馈源喇叭天线，其特征在于，所述矩
‑
圆转换结构(2)为阶梯型形状，用于矩形波导与圆波导之间的过渡，自下而上由多级宽边不变窄边递增的等高矩形波导构成，所述宽边，指沿矩形波导(1)的口面的宽边方向，所述窄边，指沿矩形波导(1)的口面的窄边方向。3.根据权利要求2所述基于斜面轴向波纹结构的W频段馈源喇叭天线，其特征在于，所述矩
‑
圆转换结构(2)自下而上，依次为第一级阶梯到第五级阶梯，各级阶梯窄边长度依次为b1、b2、b3、b4、b5，且满足：1.27mm&lt;b1&lt;b2&lt;b3&lt;b4&lt;b5&lt;2.69mm，第一级阶梯到第五级阶梯的宽边长度均与所述矩形波导(1)的口面的宽边长度保持一致；第一级阶梯到第四级阶梯的内部的直角侧边均有圆角结构，圆角半径介于0.2mm～0.3mm之间，第五级阶梯内部的直角侧边的圆角尺寸与圆波导(3)的半径保持一致。4.根据权利要求1所述基于斜面轴向波纹结构的W频段馈源喇叭天线，其特征在于，所述波纹槽结构(4)的波纹槽共有三圈，各圈...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪涛，王俊龙，姜文，胡伟，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：