一种用于制造技术

本发明专利技术公开了一种用于

【技术实现步骤摘要】
一种用于Ka波段的高效率透镜加载的喇叭天线


[0001]本专利技术涉及喇叭天线
，尤其是一种用于
Ka
波段的高效率透镜加载的喇叭天线
。

技术介绍

[0002]喇叭天线是一种常见的宽带高增益天线，其结构简单
、
宽带
、
波束指向性强，既可作为发射
/
接收天线，也可以作为透射阵
、
反射阵等阵面天线的馈源
。
根据形状结构，喇叭天线可分为角锥喇叭天线
、
圆锥喇叭天线
、
加脊喇叭天线
、
隔膜喇叭天线
、
波纹喇叭天线；根据极化特性，喇叭天线可分为单极化
、
双极化
、
圆极化喇叭天线
。
[0003]喇叭天线的增益主要由其物理尺寸决定，要想增大喇叭天线的增益，往往需要增加天线的尺寸，包括喇叭的长度
、
口径，但这在一定程度上限制了天线的应用范围
。
此外，当喇叭天线口径增加到一定程度时，由于路径差引起的口面相位抵消反而会降低天线增益
。
为了进一步提高喇叭天线的增益，近年来有学者提出了一些介质透镜加载的喇叭天线
。
通过在喇叭天线口径面加载介质透镜，实现了对喇叭口径面上的电磁场的相位调控，使得喇叭天线辐射出的电磁波相位更加均匀，从而提高天线的定向性，即增益提高
。
[0004]但是，常见的喇叭天线其增益受口径尺寸限制，要实现高增益就不可避免增大天线口径，而且当口径增大到一定程度时反而会降低增益
。
相对于传统的喇叭天线，介质透镜加载的喇叭天线能减小喇叭天线的波束宽度
、
提升天线的定向性，但这类天线存在介质损耗，且功率容量低，也在一定程度上限制了应用范围
。
因此，需要需要对现有技术进行改进，提高透镜喇叭天线的口径效率，保证天线高增益的同时，也要使其具备良好的综合性能
。

技术实现思路

[0005]为解决上述现有技术问题，本专利技术提供一种用于
Ka
波段的高效率透镜加载的喇叭天线，首先设计了四脊波导单元作为透镜单元，使其能够在
Ka
波段提供相位补偿，实现相位调控
。
然后设计了一个工作在
Ka
波段的角锥喇叭
。
根据相位补偿原理，可以计算得到喇叭口径面上每个透镜单元所需要补偿的相位，从而得到每个单元的对应的结构尺寸
。
为了能够提供足够的相位补偿，并控制天线整体重量和体积
。
兼顾二者，本专利技术加载的金属透镜由
10x10
共
100
个单元组成，喇叭的口径同时也由此决定
。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种用于
Ka
波段的高效率透镜加载的喇叭天线，其特征在于，包括：
[0008]喇叭；
[0009]透镜；
[0010]所述透镜由多个透镜单元构成；
[0011]所述透镜单元由一个方形波导和四个位于方形波导内表面的脊构成，且所述不同透镜单元中脊的长度根据其所在位置设置，以此补偿不同透镜单元所在位置需要的相位；
[0012]所述透镜和喇叭的口径面连接
。
[0013]优选的，所述脊由上下两段过渡结构和中间段连接组成，且中间段长度可调整，连接后的脊呈梯形结构
。
[0014]优选的，所述透镜单元中脊的长度为
20mm
‑
45mm。
[0015]优选的，所述喇叭为角锥喇叭
。
[0016]优选的，所述角锥喇叭呈轴对称及中心对称结构，以及四个位于方形波导内表面的脊呈轴对称且中心对称分布
。
[0017]优选的，所述透镜单元数量为
100
个，按照
10x10
的排列方式组成透镜，且角锥喇叭口径面尺寸等于透镜底部面的尺寸
。
[0018]优选的，所述透镜单元为全金属结构
。
[0019]优选的，所述口径面尺寸为
72mmx72mm。
[0020]优选的，所述的一种用于
Ka
波段的高效率透镜加载的喇叭天线，还包括：
[0021]法兰盘；
[0022]正交模耦合器；
[0023]所述法兰盘位于角锥喇叭下方，且法兰盘与正交模耦合器连接
。
[0024]优选的，所述透镜和角锥喇叭结构为一体化金属结构
。
[0025]本专利技术的有益效果体现在：
[0026]该天线为新型的金属透镜加载结构，相比于介质加载而言没有介质损耗，功率容量高；得益于加载的金属透镜，该喇叭天线的喇叭口径效率非常高，能以较小的口径实现高增益辐射性能；该天线喇叭
、
金属透镜均为双极化结构，是一个双极化天线；该天线加载的透镜和喇叭是一体化结构，简化了加工流程
、
减少了装配误差
。
附图说明
：
[0027]图1四脊波导单元结构图；
[0028]图2四脊波导单元剖面图；
[0029]图3四脊波导单元的透射相位响应图；
[0030]图4四脊波导单元的透射幅度响应图；
[0031]图5喇叭相位中心近似原理图；
[0032]图6金属透镜加载的喇叭透镜天线结构图；
[0033]图7加载的金属透镜结构图；
[0034]图8本专利技术的天线回波损耗图；
[0035]图9对于沿
x
轴极化的激励，天线在
30GHz
的方向图；
[0036]图
10
对于沿
x
轴极化的激励，天线在
33GHz
的方向图；
[0037]图
11
对于沿
x
轴极化的激励，天线在
36GHz
的方向图；
[0038]图
12
对于沿
y
轴极化的激励，天线在
30GHz
的方向图；
[0039]图
13
对于沿
y
轴极化的激励，天线在
33GHz
的方向图；
[0040]图
14
对于沿
y
轴极化的激励，天线在
36GHz
的方向图；
[0041]图
15
本专利技术的天线的峰值增益图；
[0042]图
16
本专利技术的天线的口径效率图；
具体实施方式
[0043]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于
Ka
波段的高效率透镜加载的喇叭天线，其特征在于，包括：喇叭；透镜；所述透镜由多个透镜单元构成；所述透镜单元由一个方形波导和四个位于方形波导内表面的脊构成，且所述不同透镜单元中脊的长度根据其所在位置设置，以此补偿不同透镜单元所在位置需要的相位；所述透镜和喇叭的口径面连接
。2.
根据权利要求1所述的一种用于
Ka
波段的高效率透镜加载的喇叭天线，其特征在于：所述脊由上下两段过渡结构和中间段连接组成，且中间段长度可调整，连接后的脊呈梯形结构
。3.
根据权利要求2所述的一种用于
Ka
波段的高效率透镜加载的喇叭天线，其特征在于：所述透镜单元中脊的长度为
20mm
‑
45mm。4.
根据权利要求3所述的一种用于
Ka
波段的高效率透镜加载的喇叭天线，其特征在于：所述喇叭为角锥喇叭
。5.
根据权利要求4所述的一种用于
Ka
波段的高效率透镜加载的喇叭天线，其特征在于：所述角锥喇叭呈轴对称及中心对称结构，四个位于方形波导...

【专利技术属性】
技术研发人员：董元旦，王熙，程洋，马增红，杨涛，
申请(专利权)人：成都频岢微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：