本发明专利技术涉及一种双频馈源，应用于环焦双反射面天线，工作于S和X双频段，S/X双频馈源采用嵌套同轴喇叭的形式，S频段为同轴喇叭，X频段为五段的变张角多模喇叭并作为S频段同轴喇叭的内导体。创造性解决了同轴喇叭在大口径条件下的波束等化和阻抗匹配问题，使双频馈源在S频段和X频段具有相同的照射锥削，40度时照射锥削为-10～-13dB，并且在两个频段具有近乎一直的相位中心，在S频段和X频段的效率分别高达45％和65％，是一种高效率的双频馈源。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种双频馈源，应用于环焦双反射面天线，可以在S频段和X频段工作，属于天线领域。
技术介绍
上世纪70年代Kraus和Profera等人对同轴波导的辐射特性和波束等化进行了研究，发现在同轴辐射口面加径向的电抗膜片可以实现波束的等化和降低副瓣，TrevorS. Bird等人则对同轴馈源的阻抗匹配进行了研究，提出了实现同轴馈源宽带匹配的方法，以上研究奠定了同轴馈源的理论基础。由于同轴馈源可以通过嵌套实现双频或多频共用，此后同轴馈源开始有了很多实际的应用，同轴馈源波束等化的方法也多样化。同轴馈源虽然得到了很多应用，但基本用作单反正馈反射面天线的馈源，未见到用于双反射面天线的报道，这主要是由同轴本身的特性决定的。当用于单反正馈反射面天线馈源时，照射半张角约60 80度，此时要求的同轴口径小(小于一个波长)，当用于双反射面天线馈源时，照射半张角一般小于40度，此时要求的同轴口径大(大于两个波长)。同轴线高次模的截止条件有别于矩形波导和圆波导，同轴口径太大时，同轴内能激励起来的高次模太多，难以控制，而天线的波束等化正是通过合理的配置同轴各模式的模比达到合适的口面场分布实现。另外，有研究表明，当同轴口径变大到一定程度时，方向图副瓣会急剧上升，降低了馈源的照射效率。基于以上原因，当同轴馈源用于双反射面天线的馈源时，其大口径下的波束等化一直没有得到好的解决。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供了一种双频馈源，本专利技术的同轴嵌套喇叭工作于s/χ双频段，作为环焦双反射面天线的馈源，解决了同轴大口径下的波束等化问题。本专利技术的技术方案为一种双频馈源，可以工作在S频段和X频段，包括S频段同轴喇叭5和X频段多模喇叭4，X频段多模喇叭4嵌套在S频段同轴喇叭5内并且作为S频段同轴喇叭5的内导体；S频段同轴喇叭5包括开口辐射段6、锥变段7、馈电段8、膜片11和扼流槽12 ；开口辐射段6和馈电段8均为圆筒状且开口辐射段6的直径大于馈电段8的直径，锥变段7为锥面状且用于将开口辐射段6和馈电段8连接为一个整体，开口辐射段6的内壁沿圆周等间距分布多个径向的膜片11，开口辐射段6的外侧有扼流槽12 ；X频段多模喇叭4包括开口圆柱段17、多模喇叭锥变段18和馈电圆柱段19，开口圆柱段17的直径大于馈电圆柱段19，多模喇叭锥变段18用于连接开口圆柱段17和馈电圆柱段19 ；X频段多模喇叭4的内腔包括馈电圆波导段16和五段变张角段20，馈电圆波导段16为圆柱状腔体，与五段变张角段20连接在一起，五段变张角段20由内径逐级变大的五段圆腔组成；在X频段多模喇叭4的馈电圆柱段19外壁有第一圆盘膜片13和第二圆盘膜片14，在X频段多模喇叭4的开口圆柱段17的侧壁上，有均为轴向的S频段扼流槽9和X频段扼流槽10，S频段扼流槽9靠近所述X频段多模喇叭4开口圆柱段17侧壁的外壁方向，X频段扼流槽10靠近X频段多模喇叭4开口圆柱段17侧壁的内壁方向；S频段同轴喇叭5由四个正交分布的同轴探针15馈电，同轴探针15与第一圆盘膜片13相接，相对的两个探针相位相差180度；X频段多模喇叭4采用馈电圆波导段16馈H1^ ο所述扼流槽12的深度为S频段工作波长的1/4，扼流槽12槽口端在轴向距离S频段同轴喇叭5 口面的距离为S频段工作波长的1/8到1/2之间。所述膜片11为三角形。所述S频段同轴喇叭5和X频段多模喇叭4辐射的主模均为TE11模。所述S频段扼流槽9的槽深为S频段工作波长的1/4，所述X频段扼流槽10的槽深为X频段工作波长的1/4。所述馈电圆波导段16的半径小于所述X频段多模喇叭4最大工作波长的1/2. 62。所述五段变张角段20的各级张角均不大于7°。所述五段变张角段20内径逐级变大的方向为由X频段多模喇叭4的多模喇叭锥变段18指向开口圆柱段17的方向。本专利技术与现有技术相比的优点在于本专利技术的S/X双频馈源采用同轴嵌套喇叭的形式，相对于已有的同轴喇叭辐射口径大，达到两个波长，创造性的解决了同轴喇叭大口径条件下的波束等化和阻抗匹配。s/χ双频馈源由内导体和外导体构成，内导体为X频段的多模喇叭，且作为为S频段同轴喇叭的内导体。通过在S频段同轴喇叭口面加三角形膜片和外壁加扼流槽共同实现了 S频段的波束等化，其扼流槽深度为S频段工作波长的四分之一；通过同轴锥变段和X多模喇叭外壁两个圆盘膜片实现了 S频段阻抗匹配，S频段同轴喇叭由四个正交分布的同轴探针馈电，相对探针相位相差180度，后接圆极化网络可以实现S频段辐射波束圆极化。X频段多模喇叭为五段变张角的多模喇叭，各段张角不大于7°，在多模喇叭侧壁加有S频段扼流槽和X频段扼流槽，S频段扼流槽槽深为S频段工作波长的四分之一，X频段扼流槽槽深为X频段工作波长的四分之一，减小了 S频段同轴喇叭和X频段多模喇叭之间的相互影响，最终实现S频段和X频段辐射波束的等化。本专利技术首次将同轴喇叭作为环焦双反射面天线的馈源，其在两个频段具有近乎一致的相位中心，是一种高效率馈源。附图说明图1为环焦反射面天线示意 图2为S/Χ双频馈源结构图；图3为S/Χ双频馈源剖面图；图4为同轴及其TEll模示意图；图5为S频段圆极化形成网络示意图6为S频段45度面幅度方向图；图7为X频段45度面幅度方向图；图8为S频段相位方向图；图9为X频段相位方向图。具体实施例方式如图1所示，为环焦双反射面天线的示意图。环焦双反射面天线由主反射面1、副反射面2、和馈源3构成。主反射面1和副反射面2分别为抛物线和椭圆的一部份绕天线轴线旋转而成，馈源相位中心位于天线轴线的副反射面椭圆焦点上，馈源辐射出的电磁波照射副反射面并由副反射面照射主反射面，最终由主反射面辐射出去。其中馈源为天线的关键部件，直接影响整个天线的电性能，为使反射面天线的效率最大化要求馈源具有合适的副反边缘照射锥削电平和照射角度内相位起伏小。一般情况下，综合考虑馈源照射效率(减小漏射)和反射面天线的口径利用效率，选择馈源对副反射面的照射锥削为-10 -13dB，此时可以实现天线效率最大化，获得最大增益。当馈源双频共用时，则要求馈源在两个频段具有一致的相位中心和具有相同的照射锥削，如果相位中心不一致，引起其中一个频段的馈源纵向偏焦，会降低该频段的天线效率。双频馈源方案选择时基于的考虑主要有双频间距、馈源重量和馈源对反射面的遮挡等，当频率比< 2. 4时可以考虑采用同一喇叭在双频点实现，当频比> 2. 4时就需要考虑采用组合馈源实现，馈源组合的方式也多种多样，可以采用同轴嵌套喇叭、介质棒加载圆锥喇叭、以及喇叭和阵列组合等形式。对于S和X双频馈源，其频率比约为4，宜采用组合馈源，本专利技术采用同轴喇叭的形式实现S/X的双频共用，解决了同轴喇叭在大口径条件下的波束等化和阻抗匹配问题，使双频馈源在S频段和X频段具有相同的照射锥削，40度时照射锥削为-10 -13dB，并且在两个频段具有近乎一直的相位中心，是一种高效率的双频馈源。S/X双频馈源如图2所示，由内导体4和外导体5构成，内导体4为X频段的多模喇叭，且X频段的多模喇叭为S频段同轴喇叭(外导体5)的内导体。如图3所示，本专利技术双频馈源的结构组成如下可以工作在S频段和X频段，包括S频段同轴喇叭5和X频段多模喇叭4，X频段多模喇叭本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：敬红勇，柏宏武，薛兆璇，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。