本发明专利技术提供了一种在卫星通信中运用于抛物面天线等天线系统中的Ku/Ka频段线圆极化一体化收发馈源天线。它采用同轴嵌套的紧凑结构，同时工作于Ku、Ka频段。该馈源的基本结构包括加载尖锥状介质杆的圆波导、法兰盘、同轴波导、对称的SMA接头对、圆极化器和正交模耦合器。其中Ka频段的馈源工作于双圆极化，具有旋转对称的辐射方向图，在Ka双频段内圆极化轴比小于-2dB，收发隔离度小于-70dB等优良的性能；其中Ku频段的馈源工作于双线极化，具有旋转对称的辐射方向图，小于-40dB的交叉极化电平，良好的收发隔离度和反射损耗等优异的辐射性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线通信中馈源设计的
，它特别涉及卫星通信系统中馈源设 计的Ku/Ka频段收发四频段、线圆极化一体化等技术。
技术介绍
随着卫星通信事业的发展，现有的C频段卫星资源已不能满足日益增长的卫星通 信需求，开发Ku、Ka波段势在必行。卫星通信事业的蓬勃发展对其地面站天线提出了新的 要求，例如高增益、宽频带或多频段、低交叉极化、多波束、多极化等等。馈源是整个天线系统的心脏，高性能馈源是高性能天线系统的首要条件。如何在 Ku、Ka频段设计同时工作在宽频带或多频段，具有低交叉极化、高隔离度的特性，并能实现 收发双极化或多极化的馈源，以较好满足龙伯透镜天线、抛物面天线等其他天线系统对馈 源的要求。高效紧凑的Ku/Ka波纹喇叭馈源能有效利用同一个辐射口面，使天线能同时工作 在四个不同的频段，使得天线的利用率提高了三倍。在波纹喇叭馈源天线馈电时，四种不同 频段、四种不同极化的信号就可以同时传输。即在这四个个频段之内，天线可以同时发送两 种信号，同时接收两种信号，信号之间产生的干扰我们可以通过收发高隔离度和极化分离 进行解决。中国电子科技集团公司第五十四研究所的杜彪等人在专利CN1438733中公开了 一种双槽结构双频段共用波纹喇叭馈源，它由有害高次模抑制器、双槽结构波纹槽模变换 器、双槽深波纹结构频率变化、角度变化过渡段和双槽深波纹结构辐射段构成。适合用作L/ C、S/C、S/X和C/Ku等双频段共用卫星通信和测控天线的馈源。在专利CN1317884中杨可 忠等人公开了一种改善偏置抛物面天线交叉极化特性的波纹喇叭馈源，它由双模波纹喇叭 和由高次模传播及截止光壁圆波导、耦合腔、耦合孔构成的激励器组成。特别适合Ku频段 小焦距直径比的卫星通信单偏置抛物面天线做馈源装置。中国电子科技集团公司第三十八 研究所的万笑梅等人在专利CN1016^113中题为“双圆极化和差波束宽带波纹喇叭馈源天 线”公开了一种双圆极化和差波束宽带波纹喇叭馈源天线，它的结构包括天线本体和同轴 探针，天线本体为圆柱状，其上部为波纹部分，下部为馈电部分。可用于高频段的宽带双极 化单脉冲馈源，在60 %的频带范围内可实现良好的圆极化轴比。信息产业部电子第二十九 研究所的唐益民等人在专利号CN1331502中公开了一种宽带、大功率、高隔离度的正交极 化馈源。正交极化馈源在满足宽频带、大功率容量的同时，主路、侧路的隔离度有了质的提 高，达到42dB以上。以上国内公开的这些关于馈源方面的专利，它们的设计普遍都是双频 段的，一些满足高功率的要求，一些满足宽带的或是高隔离度的要求，实现天线系统有效的 辐射特性。而本专利技术的馈源工作于Ku、Ka频段，能同时进行线圆极化的收发工作，在天线系 统中不需要多个馈源就能单独覆盖四个频段，解决多个馈源放置时波束偏焦的问题。同时 在Ku频段和Ka频段收发工作时，馈源有优异的辐射特性和高的隔离度。美国专业专利技术者Jos印h A. Preiss在公开专利号60055 中题为“Dual Band Feedwith Integrated Mode Transducer”阐述了一种馈源结构是中间介质杆加载，外围是用 轴向槽的波纹喇叭来嵌套，实现在两个频段的辐射特性，但是由于轴向开槽对工艺的要求 较高，力卩工成本较大° 2006 年 Stephen D. Tafgonski ￠: IEEE Transactions on Antennas and Propagation,October 2006, Vol. 54,No. 10,p. 2862-2868^^"A Multiband Antenna for Satellite Communications on the Move”。介绍了一种三频段的馈源，它工作在 20. 2-21. 2GHz (K 频段)，30-3 IGHz (Ka 频段)，43. 5-45. 5GHz (Q 频段)。这种馈源的优势是 能同时工作在三个频段和多个极化，并且保证较高的口径效率。美国专利专利技术者Robert A. Frosch ^t Jf ^ M 4258366 H 为"Multifrequency Broadband Polarized Horn Antenna”中介绍了一种工作在五频段的馈源，通过一个波纹圆锥转喇叭口辐射所有的信 号，通过正交模结构把信号从公共的传输波导中耦合出来。由于有多个频段的信号共同传 输，馈源在输出接口处需要许多带通滤波器把各个信号分离，增加频带之间的隔离。它在 各个频段辐射的远场方向图等化性较差。2009年，Miattacharyya，A.等在Antennas and Propagation Society International Symposium, 2009. APSURSI' 09. IEEE上发表了题为 "Multiband Feed using coaxial configuration”中论述了一种采用同轴嵌套结构来实现 工作在S、Ku、K、Ka频段的方案。馈源中间变张角的圆波导传播Ku、K、Ka频段的电磁波信 号，而阶梯变张角的同轴波导传播S频段的信号。在高频段处，同轴波导和圆波导之间的多 种耦合对馈源的性能有很显著的影响。文章中提到用一个圆波导来实现三个频段的有效辐 射，但是没有提及在后面馈电网络中各个频带信号之间的隔离。对于所我们要求的同时进 行收发工作是不满足的。与之前提及的专利技术专利和论文相比，本专利技术采用的同轴嵌套结构的线圆极化一体 化四频段馈源保证了各个邻近频段之间的隔离度，能使馈源在Ku双频段，Ka双频段同时进 行收发工作，而不需要额外加滤波器来分离收发信号。馈源的远场辐射方向图轴向对称，交 叉极化低，良好的线圆极化性能和回波损耗。传统的龙伯透镜馈电系统将单个Ku或Ka馈 源并排放置，其最大波束指向都会产生一定角度的偏移，无法实现接收同一颗卫星，这种馈 源很好的解决了波束偏焦的问题，它特别适用于抛物面天线等大型卫星通信天线的馈源系 统中。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种卫星通信中用于抛物面天线等大型天线系统的收 发线圆双极化、四频段高效紧凑的馈源，它工作于Ku/Ka波段，具有旋转对称的辐射方向 图、极低的交叉极化、良好的回波损耗和高的隔离度等优异的性能，并且结构紧凑，实用性强。本文所专利技术的线圆极化四频段Ku/Ka馈源采用同轴嵌套的结构形式，使Ku和Ka 馈源的辐射口面实现在空间上的隔离。它是由法兰盘1、尖锥状介质杆2、内部圆波导3、Ku 馈源发射SMA接头对4、对称的金属短路柱5、Ku馈源接收正交模对6、Ka馈源接收端口 7、 Ka馈源发射端口 8、同轴波导9、圆极化器10、阶梯波导11组成。其中，Ku馈源发射SMA接 头对4采用微波通信中经常使用的50欧姆SMA接头，Ku馈源接收正交模对6外接国家标 准矩形波导BJ140，Ka馈源接收端口 7外接BJ220，Ka馈源发射端口 8外接BJ320，对称的 金属反射柱5通过焊接或打孔固定在同轴波导9当中。本文所专利技术的Ku/Ka馈源工作于Ku、Ka波段，Ku馈源发射SMA接头对4用于发射 频段fT (带宽5% )，Ku馈源接收正交模对6用于接收频段fK (带宽5% ).调整发射SMA接本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于卫星通信的Ｋｕ／Ｋａ频段线圆极化一体化收发馈源天线基于同轴波导嵌套结构，包括法兰盘（１）、尖锥状介质杆（２）、内部圆波导（３）、Ｋｕ馈源发射ＳＭＡ接头对（４）、对称的金属短路柱（５）、Ｋｕ馈源接收正交模对（６）、Ｋａ馈源接收端口（７）、Ｋａ馈源发射端口（８）、同轴波导（９）、圆极化器（１０）、阶梯波导（１１）。其中，Ｋｕ馈源发射ＳＭＡ接头对（４）采用微波通信中经常使用的５０欧姆ＳＭＡ接头，Ｋｕ馈源接收正交模对（６）外接国家标准矩形波导ＢＪ１４０，Ｋａ馈源接收端口（７）外接ＢＪ２２０，Ｋａ馈源接收端口（８）外接ＢＪ３２０，对称的金属反射柱（５）通过焊接或打孔固定在同轴波导（９）当中。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨仕文，滕静华，黄明，聂在平，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：90
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