一种Ｋａ频段宽角扫描圆极化阵列天线制造技术

本实用新型专利技术公开了一种Ｋａ频段宽角扫描圆极化阵列天线，包括腔体面（１）、辐射单元（２）和固定螺母（３）；辐射单元（２）由十字交叉振子（４）、对插插座（６）和同轴（８）组成；对插插座（６）带有方台（１１）、方台（１１）下端为螺纹（１２），螺纹（１２）内侧为ＳＭＰ接口（１３）；辐射单元（２）插入腔体面（１）内，通过螺纹（１２）与固定螺母（３）固定；同轴（８）的外导体（９）上带有对称的两个缝隙巴伦（５）；同轴（８）的内导体（７）与十字交叉振子（４）中的一个振子固定连接。本实用新型专利技术使用了带有方台、螺纹和ＳＭＰ接口的辐射单元插座，降低了阵面的装配难度，实现可插拔和可替换，降低了天线整个阵面的研制风险。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于天线
，特别涉及一种Ka频段宽角扫描圆极化阵列天线。
技术介绍
空间站、飞船、飞机和导弹等为了满足远距离通信要求，采用与同步轨道卫星实现 中继。为满足远程通信、高速机动平台、快速捕获跟踪、抗干扰、隐身等要求，采用相控阵天 线。为满足飞行平台小型化、轻量化和抗干扰要求，相控阵采用Ka和EHF频段，为实现波束 快速捷变和宽区域覆盖，要求相控阵天线的能够实现士60 70度二维圆锥扫描。随着目前军事局势的发展变化，机载/弹载的信息传输速率越来越高，要求的作 用距离越来越远，抗干扰能力越来越强，具有很强的隐身能力，对平台机动性能影响小。目 前广泛采用的卫通终端天线，如机械可动反射面、机电混合扫描波导缝隙阵等，均不能满足 机动平台需求。空间站和飞船等高速飞行器为实现数据传输，要求能够快速的建立链路，实 现对中继星和地面站的快速捕获与跟踪，而随着传输速率的逐渐增加，捕获跟踪越来越困 难，同时目前的机械可动反射面终端对平台机动性能有影响。为此，研究Ka频段宽角扫描有源相控阵天线，能够有效的提高高速机动平台的数 据传输能力，增加可靠性和寿命，满足军用飞机、导弹、卫星等各种平台未来应用发展。在国内，宽角扫描相控阵天线要集中在L、S、X等频段，在Ka频段还未见报道。在 国外，Ka频段宽角扫描相控阵天线辐射单元一般采用波导、微带、偶极子、缝隙，微带阵采用 印刷电路形式，加工容易实现，但是损耗和宽角扫描性能较差。同时，开口波导阵需要圆极 化器，需采用螺钉固定，增加了损耗、成本、设计和加工装配难度，并且难以实现可插拔、可 替换，构成较大规模阵列时，研制风险较大；偶极子阵圆极化馈电困难，增加了加工和装配 难度。
技术实现思路
本技术的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、性能可 靠的Ka频段宽角扫描圆极化阵列天线。本技术的技术解决方案是一种Ka频段宽角扫描圆极化阵列天线，包括腔体 面、辐射单元和固定螺母；辐射单元由十字交叉振子、对插插座和同轴组成；对插插座带有 多棱边的方台，方台下端为螺纹，螺纹内侧为SMP接口 ；辐射单元插入腔体面内，通过螺纹 与固定螺母固定；同轴的外导体上带有对称的两个缝隙巴伦；同轴的内导体与十字交叉振 子中的一个振子固定连接。所述缝隙巴伦与十字振子呈36度角。所述十字交叉振子的振子采用矩形结构，振子的宽厚比设计为5 3。本技术与现有技术相比有益效果为(1)本技术采用辐射单元和腔体分立设计，辐射单元方台、螺纹和SMP接口一 体化设计，通过批量生产的辐射单元与腔体的直接对插，实现与相控阵中有源模块(相控阵与阵面相连的分机)的互联，解决了以前螺钉固定和焊接装配方式的缺点，实现了可直 接插拔、可替换，降低了研制难度和成本。(2)本技术通过辐射单元底部对插插座上的多棱边方台，与腔体面的每个腔 体底部的多棱边螺纹腔对插，一方面实现辐射单元在腔体中的固定，另一方面确定各个辐 射单元在阵面中的相对方向，同时解决了在非常小的空间中焊接和螺钉固定空间不足的问 题，满足了 Ka宽角扫描阵面工程可实现性。(3)本技术在同轴外导体上，通过缝隙巴伦位置和方向的改变实现阻抗匹配。 现有技术中，类似单个辐射单元用于低频段时，缝隙巴伦在同轴外导体相邻两个振正中间， 且与振子呈45度。而本技术两个对称缝隙巴伦紧靠四个振子中两个相邻长短振子，且 缝隙与振子呈36度角，使天线口径在小于半波长情况下能得到较好的驻波。(4)本技术四个振子采用矩形结构，并且振子的宽厚比设计为5 3，解决了 Ka频段小尺寸方形(或圆形)振子加工时，冲压振子容易引起的变形问题，从而保证振子加 工的批次一致性和精度，降低了振子的加工难度。(5)本技术的设计思路不仅可以用于作为Ka频段天线的设计，也可以用于 Ku、K、EHF等频段宽角扫描阵列天线的设计。附图说明图1为本技术阵面结构示意图；图2为辐射单元结构示意图；图3为辐射单元剖视图；图4(A)为本技术辐射单元辐射方向图仿真曲线图；图4(B)为本技术辐射单元轴比仿真曲线；图5(A)为本技术阵列天线的辐射方向图仿真曲线图；图5(B)为本技术阵列天线的辐射单元轴比仿真曲线。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步说明。如图1所示，本技术的阵列天线为64个十字交叉振子装入64个腔体面的Ka 频段圆极化宽角扫描阵列天线。包括腔体面1、辐射单元2和固定螺母3。腔体面1保证天 线的单向辐射，腔体面1和固定螺母3实现64个辐射单元2的装配固定。如图2、3所示，辐射单元2由十字交叉振子4、对插插座6和同轴8构成。对插插 座6带有方台11、方台11下端为螺纹12，螺纹12内侧为SMP接口 13。同轴8的外导体9 上带有对称的两个缝隙巴伦5，缝隙巴伦5紧靠四个振子中两个相邻长短振子，且缝隙与振 子呈36度角。内导体7与交叉振子4通过焊接互联；内导体7与外导体9之间通过介质10支撑 和固定。辐射单元2插入腔体面1内时，通过螺纹12与固定螺母3固定。本技术的十字交叉振子4的振子采用矩形结构，其宽厚比为5 3。本技术的天线通过十字交叉振子4实现圆极化；通过缝隙巴伦5实现阻抗变 换；通过对插插座6完成64个辐射单元2在腔体面1上的装配。对插接头6中的方台11确定辐射单元2的方向，螺纹12对辐射单元2起固定作用，SMP接口 13实现与TR组件的 直接对插。该结构的天线在Ka频段要实现具有宽角(士60 70度的二维圆锥)扫描性能。 辐射单元2的仿真曲线如图3所示；64单元阵列天线在士60度仿真曲线如图4所示。可 以看出本技术具有扫描频率高、扫描角度宽、轴比好等特点。该天线也可以应用到Ku以上阵列天线中，特别是宽角扫描相控阵中。该天线不仅 可以用于阵列天线的馈源，同时该天线本身也是一副性能优良的宽波束、圆极化、单点馈电 的小型化天线，可以应用在机载、弹载、星载等平台中。且由于其体积小、重量轻、特别适合 高速机动平台的应用，同时具有与平台共形、波束捷变灵活，具有较强的抗干扰能力，可以 应用于未来先进战机、无人机等平台中，具有很强的竞争力。当然，对本技术的各组成部件、位置关系及连接方式在不改变其功能的情况 下，进行的等效变换或替代，也落入本技术的保护范围。本技术说明书未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种Ｋａ频段宽角扫描圆极化阵列天线，其特征在于：包括腔体面（１）、辐射单元（２）和固定螺母（３）；辐射单元（２）由十字交叉振子（４）、对插插座（６）和同轴（８）组成；对插插座（６）带有方台（１１）、方台（１１）下端为螺纹（１２），螺纹（１２）内侧为ＳＭＰ接口（１３）；辐射单元（２）插入腔体面（１）内，通过螺纹（１２）与固定螺母（３）固定；同轴（８）的外导体（９）上带有对称的两个缝隙巴伦（５）；同轴（８）的内导体（７）与十字交叉振子（４）中的一个振子固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种Ka频段宽角扫描圆极化阵列天线，其特征在于包括腔体面(1)、辐射单元(2) 和固定螺母(3)；辐射单元O)由十字交叉振子G)、对插插座(6)和同轴(8)组成；对插插 座(6)带有方台(11)、方台(11)下端为螺纹(12)，螺纹(12)内侧为SMP接口 (13)；福射 单元(2)插入腔体面(1)内，通过螺纹(12)与固定螺母(3)固定；同轴(8...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成国，何向辉，牛雪杰，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：实用新型
国别省市：87[中国|西安]