一种带有隔离结构的低轴比圆极化天线制造技术

本发明专利技术公开一种带有隔离结构的低轴比、高功率容量圆极化天线，属于高功率微波测量技术领域。本发明专利技术在天线圆极化产生结构和馈电结构之间增加隔离结构来抑制天线后端不同连接结构的影响。典型隔离结构为一个向后扩张的金属面，一方面通过适当的倾角设计，较好地抑制了隔离结构自身的前向反射，减小了对前端圆极化产生结构的影响，保证了低轴比特性；另一方面采取适当的深度和尺寸设计，有效抑制了表面电流后向传输和后端金属面反射，降低了后端连接结构对天线低轴比特性的影响，最终实测验证得到了具有超低轴比的圆极化天线。本发明专利技术增加的隔离结构在不影响天线低轴比特性的基础上，有效抑制了表面电流后向传输和后端金属面反射抑制。抑制。抑制。

【技术实现步骤摘要】
一种带有隔离结构的低轴比圆极化天线


[0001]本专利技术属于高功率微波测量
，具体涉及一种带有隔离结构的低轴比圆极化天线。

技术介绍

[0002]天线作为无线通信系统的关键组成部分，在信号发射和接收两端发挥着重要作用。对于线极化天线而言，其对收发系统的极化匹配情况要求较为严格，当收发系统极化方向存在夹角时，接收到的信号就会产生一定损失；当收发系统极化方向垂直时，收发两端会被完全隔离。根据极化理论，任意线极化波可以被分解为两个旋向相反、幅度相等的圆极化波，因此圆极化天线可实现对任意线极化波的有效接收，在解决极化失配问题上优势明显，特别是当圆极化天线的轴比足够低时，无论线极化来波方向如何变化，接收到的信号强度始终保持不变。
[0003]理想的圆极化天线对任意方向线极化波的极化损失系数恒定，能够实现对任意方向线极化波的接收而避免了极化失配问题。实际圆极化天线受加工误差、使用环境等因素影响，通常表现为具有一定轴比的椭圆极化特性，当用于未知极化方向的高功率微波信号精确测量时，如何提高圆极化天线的轴比特性，抑制使用环境影响，同时满足高功率容量需求，是圆极化天线设计需要重点考虑的问题。
[0004]目前，国内外已经开展了许多关于低轴比圆极化天线的研究工作，比较典型的有基于圆极化转换器、波纹喇叭、波导缝隙结构等设计的圆极化天线。但相关文献或实例中给出的圆极化天线通常为轴比0.5dB
‑
3dB的椭圆极化天线，轴比实测结果通常比仿真结果高1dB以上，分析其原因主要为：设计者只关注天线本身性能，忽略了实际使用过程中后端连接结构、使用测试环境对天线轴比特性的影响。因此，仍缺乏一种实用、有效的低轴比圆极化天线设计方案，以满足对未知极化方向高功率微波信号的高精度测量需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种带有隔离结构的低轴比圆极化天线，通过隔离结构实现对表面电流后向传输和后端金属面反射的有效抑制，解决当前实用圆极化天线受加工误差、使用环境等因素影响，轴比特性差、散射抑制不佳等问题，同时具有高功率容量的特点，适用于不同应用场景下对未知极化方向高功率微波信号精确测量的需求。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种带有隔离结构的低轴比圆极化天线，包括圆极化馈电结构、圆极化产生结构、安装法兰，还包括隔离结构；
[0008]隔离结构为向后扩张的金属发射面，位于圆极化产生结构后方l2处，嵌套在圆极化馈电结构上，通过调节隔离结构倾角θ和隔离结构发射面尺寸(a1、b1)，其中θ为隔离结构的发射面与圆极化产生结构形成的倾角，a1为发射面的长，b1为发射面的宽；用以保证天线低轴比特性的同时有效抑制表面电流后向传输和后端金属面反射；
[0009]隔离结构和圆极化产生结构之间的距离为l2，设计隔离结构能够在圆极化产生结构上前后滑动，用以实现圆极化天线的调频功能；隔离结构发射面尺寸(a1、b1)在大于后端金属反射面尺寸或大致相当的情况下，反射抑制效果较好，其尺寸设计根据应用场景进行适配；隔离结构倾角θ由隔离结构段的长度l3和发射面尺寸(a1、b1)共同决定，在保持发射面尺寸(a1、b1)不变的情况下，隔离结构倾角越大，圆极化天线轴比波束宽度越窄，为获得较好的宽波束特性，隔离结构倾角应在小于适配应用场景的条件下取值；
[0010]圆极化馈电结构后端连接标准法兰用于天线安装固定，前端连接圆极化产生结构产生圆极化波，综合圆极化产生结构和隔离结构实现低轴比、宽波束、高功率容量技术指标。
[0011]进一步的，隔离结构采用棱台型、圆台型或其他适合应用场景类型。
[0012]进一步的，在X频段，选择隔离结构为向后扩张的棱台型金属发射面，圆极化馈电结构为矩形波导传输段，选择BJ100型波导；圆极化产生结构为波导开槽段，波导开槽段包括第一异型槽和第二异型槽、两个异型槽为旋转对称结构。
[0013]本专利技术的有益效果如下：
[0014]1、本专利技术提出的基于隔离结构设计的X频段低轴比圆极化天线结构简单、易于实施，增加的隔离结构在不影响天线低轴比特性的基础上，有效抑制了表面电流后向传输和后端金属面反射抑制。
[0015]2、本专利技术仿真结果表明当连接直波导、箱体等不同结构时，天线中心频点处轴比变化小于0.25dB；计算得到天线功率容量为270kW，满足了大功率条件下的使用要求，实现了低轴比、高功率容量圆极化天线的设计；实测结果表明天线中心频点处主轴轴比为0.12dB，0.25dB轴比波束宽度大于20
°
，实现了接近理想圆极化的超低轴比圆极化天线设计。
[0016]3、本专利技术天线主要技术指标实测结果与仿真结果一致，具有极佳的工程应用价值。
附图说明
[0017]图1为本专利技术基于隔离结构设计的低轴比圆极化天线示意图；
[0018]1(a)为本专利技术实施例圆极化天线三维结构；
[0019]1(b)为本专利技术实施例圆极化天线尺寸标注示意图；
[0020]其中，01
‑
矩形波导传输段、02
‑
波导开槽段、03
‑
第一异型槽、04第二异型槽、05
‑
隔离结构、06
‑
安装法兰
[0021]图2为本专利技术实施例增加隔离结构前后圆极化天线连接不同长度波导时轴比变化情况对比分析：
[0022]2(a)波导长度变化对无隔离结构圆极化天线轴比影响；
[0023]2(b)波导长度变化对隔离结构圆极化天线轴比影响；
[0024]图3为本专利技术实施例增加隔离结构前后圆极化天线连接不同尺寸箱体时轴比变化情况对比分析：
[0025]3(a)箱体宽度变化对无隔离结构圆极化天线轴比影响；
[0026]3(b)箱体高度变化对无隔离结构圆极化天线轴比影响；
[0027]3(c)箱体宽度变化对隔离结构圆极化天线轴比影响；
[0028]3(d)箱体高度变化对隔离结构圆极化天线轴比影响；
[0029]图4为本专利技术实施例隔离结构参数对天线轴比特性影响仿真分析结果；
[0030]4(a)隔离结构位置变化对圆极化天线轴比影响；
[0031]4(b)隔离结构发射面尺寸变化对圆极化天线轴比影响；
[0032]4(c)隔离结构倾角变化对圆极化天线轴比影响；
[0033]图5基于隔离结构设计的低轴比圆极化天线实物图。
具体实施方式
[0034]下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的解释和说明。
[0035]本专利技术的设计思路表述如下，本专利技术是在天线圆极化产生结构和馈电结构之间增加隔离结构来抑制天线后端不同连接结构的影响，综合圆极化产生结构和隔离结构设计实现低轴比、宽波束、高功率容量等技术指标。典型隔离结构为一个向后扩张的金属发射面，一方面通过适当的倾角设计，较好地抑制了隔离结构自身的前向反射，减小了对前端圆极化产生结构的影响，保证了低轴比特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带有隔离结构的低轴比圆极化天线，包括圆极化馈电结构、圆极化产生结构、安装法兰，其特征在于，还包括隔离结构；所述隔离结构为向后扩张的金属发射面，位于圆极化产生结构后方l2处，嵌套在圆极化馈电结构上，通过调节隔离结构倾角θ和隔离结构发射面尺寸(a1、b1)，其中θ为隔离结构的发射面与圆极化产生结构形成的倾角，a1为发射面的长，b1为发射面的宽；用以保证天线低轴比特性的同时有效抑制表面电流后向传输和后端金属面反射；所述隔离结构和圆极化产生结构之间的距离为l2，设计隔离结构能够在圆极化产生结构上前后滑动，用以实现圆极化天线的调频功能；隔离结构发射面尺寸(a1、b1)在大于后端金属反射面尺寸或大致相当的情况下，反射抑制效果较好，其尺寸设计根据应用场景进行适配；隔离结构倾角θ由隔离结构段的长度l3和发射面尺寸(a1、b1)共同决...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘修瀚，杨猛，郝文析，晏峰，刘敏，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三六六零部队，
类型：发明
国别省市：