一种基于波束可重构阵列馈电的超宽带高效率反射面天线制造技术

本发明专利技术公开了一种基于波束可重构阵列馈电的超宽带高效率反射面天线，涉及无线通信

【技术实现步骤摘要】
circular and squarewaveguide radiators[C].1973Antennas and Propagation Society International Symposium,Boulder 1973:391
‑
394.)
的研究中，发现四脊波导的
TE21
模会分裂成
TE21L
以及
TE21U
两个模式，其中会导致方向图畸变的
TE21L
模的截止频率会随着脊间距的减小而降低，进而不断接近主模
TE11
的截止频率，影响天线的远区场辐射特性
。
针对这一问题，学者们分别在四脊喇叭天线的研究中提出了模式抑制环加载以及差分馈电等方法来对有害的高次模能量进行抑制
。
前者在圆形四脊喇叭天线馈电点附近增加了一个薄金属环结构，使得主模
TE11
在通过时几乎不受影响，但高次模
TE21L
的截止频率则由于金属环较小的内直径而被移出了工作频段
。
后者可以使天线结构具有旋转轴对称特性，并依据对称激励下不会激发四脊波导中具有非对称场分布的高阶模式的结论，可以判断出该手段拥有抑制部分高次模
、
强化主模的特点
。
尽管不少四脊喇叭天线设计能够实现数个倍频程乃至十数个倍频程的阻抗带宽，但是它们对天线远区场辐射特性的考虑较少
。
[0007]在文献三
(van der Merwe P H,Odendaal J W,Joubert J.A dual
‑
polarized ridged horn antenna[C].2012IEEE
‑
APS Topical Conference on Antennas and Propagation in Wireless Communications(APWC),Cape Town,South Africa,September 2
‑
7,2012:595
‑
597.)
中公开的四脊喇叭天线虽然具有约
15.7
倍频程的工作带宽，但却没有考虑远区场辐射特性
。
此外，这些设计普遍存在辐射方向图的高低频波束宽度差异过大的问题，其根源在于天线的有效辐射口面的电尺寸会随着频率的升高而变大，进而使得天线的增益变高
、
波束宽度变窄
。
若将此类天线用作反射面馈源，将会面临反射面天线在高
、
低频处产生最佳照射波束宽度不一致的难题
。
针对这一难题，众多学者围绕如何使四脊喇叭天线获得近似恒定波束宽度特性的课题开展了相关研究，主要手段包括调节金属脊与金属壁以及介质加载
。
第一类手段中比较具有代表性的是，通过调节四脊喇叭天线的四脊与金属壁结构，在接近4个倍频程的工作带宽内实现了近似恒定波束宽度特性
。
该馈源样机在美国戈达德地球物理天文观测站的
12m
射电望远镜上进行了实测，结果显示反射面天线在馈源设计的恒波束带宽内具有较高的口径效率
。
[0008]但是，上述文献公开的手段存在超宽带内模式难以控制的问题，整体表现为辐射方向图
E
面和
H
面的波束宽度随频率波动较大以及两者之间差异较大两个方面，导致反射面天线的口径效率下降
。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于：为了解决现有的混合模喇叭天线存在的超宽带内模式难以控制，整体表现为辐射方向图
E
面和
H
面的波束宽度随频率波动较大以及两者之间差异较大，导致反射面天线的口径效率下降的技术问题，本专利技术一种基于波束可重构紧耦合阵列馈电的超宽带高效率反射面天线
。
以超宽带紧耦合阵列为馈源照射电大尺寸反射面口径，利用紧耦合阵列的波束可重构能力，在超宽频段范围内实现了近似恒定波束宽度特性
、
近似恒定的照射增益
、
以及
E
面
/H
面
/D
面的
12dB
波束宽度等化照射方向图特性等；利用超宽带紧耦合阵列的超宽带波束可重构能力，具备高增益聚焦作用的反射面天线在超宽频段范围内均可得到良好照射，从而在超宽频段范围内均可实现
60
％以上的高孔径效率
。
[0010]本专利技术为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
[0011]本专利技术的第一个方面提供一种基于波束可重构紧耦合阵列馈电的超宽带高效率
反射面天线，包括超宽带紧耦合阵列馈源以及电大尺寸反射面天线，超宽带紧耦合阵列馈源和电大尺寸反射面天线独立设置，且二者之间的位置按焦径比
0.7
～
0.9
布置，超宽带紧耦合阵列馈源的阵面辐射口径随频率可重构，超宽带紧耦合阵列馈源包括若干按阵列排布方式集成在一起的双极化紧耦合天线单元
。
[0012]具体来说，本方案在超宽频段内可实现近似恒定波束宽度
、
近似恒定的照射增益
、
以及
E
面
/H
面
/D
面的
12dB
波束宽度等化照射等特性，超宽频段内辐射性能一致性好；基于超宽带紧耦合阵列馈电的反射面天线，利用紧耦合阵列馈源提供的超宽带恒定照射波束，可在超宽频段范围内均实现
60
％以上的高孔径效率
。
[0013]在一个实施方式中，超宽带紧耦合阵列馈源和电大尺寸反射面天线之间的位置按焦径比
0.8
布置
。
[0014]在一个实施方式中，电大尺寸反射面天线的直径
D
为
7m
，焦距为
5.6m。
[0015]在一个实施方式中，双极化紧耦合阵列单元的工作带宽为
2GHz
～
18GHz。
[0016]在一个实施方式中，若干双极化紧耦合天线单元整体呈矩形阵列分布，且若干双极化紧耦合天线单元整体一体成型
。
[0017]在一个实施方式中，超宽带紧耦合阵列馈源包括
256
个双极化紧耦合天线单元，按
16
×
16
矩形阵列排布，且各双极化紧耦合天线单元均为矩形单元
。
[0018]在一个实施方式中，双极化紧耦合阵列单元的长度尺寸为
9mm
，双极化紧耦合阵列单元的宽度尺寸为
9mm
，双极化紧耦合阵列单元的剖面高度尺寸为
10mm。
[0019]在一个实施方式中，双极化紧耦合天线单元的材质基于微波印制板结构
。
[0020]本专利技术的有益效果如下：
[0021]1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于波束可重构阵列馈电的超宽带高效率反射面天线，其特征在于，包括超宽带紧耦合阵列馈源
(2)
以及电大尺寸反射面天线
(1)
，所述超宽带紧耦合阵列馈源
(2)
和所述电大尺寸反射面天线
(1)
独立设置，且二者之间的位置按焦径比
0.7
～
0.9
布置，所述超宽带紧耦合阵列馈源
(2)
的阵面辐射口径随频率可重构，所述超宽带紧耦合阵列馈源
(2)
包括若干按阵列排布方式集成在一起的双极化紧耦合天线单元
(2.1)。2.
根据权利要求1所述的一种基于波束可重构阵列馈电的超宽带高效率反射面天线，其特征在于，所述超宽带紧耦合阵列馈源
(2)
和所述电大尺寸反射面天线
(1)
之间的位置按焦径比
0.8
布置
。3.
根据权利要求1所述的一种基于波束可重构阵列馈电的超宽带高效率反射面天线，其特征在于，所述电大尺寸反射面天线
(1)
的直径
D
为
7m
，焦距为
5.6m。4.
根据权利要求1所述的一种基于波束可重构阵列馈电的超宽带高效率反射面天线，其特征在于，所述双极化紧耦合天线单元
(2.1)
的工作带宽为
2GHz...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯鹏雨，侯伶利，杨善国，薛金阳，杨俊，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：