CN102842765A - 一种新型高隔离度同频双极化喇叭天线 - Google Patents

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葛俊祥
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Abstract

本发明公开了一种新型高隔离度同频双极化喇叭天线，包括第一馈电端口（1）、矩形波导-圆波导转换器（2）、圆形喇叭（5），其中，第一馈电端口（1）由矩形波导构成，第一馈电端口（1）与矩形波导-圆波导转换器（2）的一端连接，矩形波导-圆波导转换器（2）的另一端圆形喇叭（5）相连接，在矩形波导-圆波导转换器（2）上设置有第二馈电端口（3），所述第二馈电端口（3）由矩形波导和阻抗匹配螺栓（4）构成。本发明采用正交场馈电技术，使得天线可以工作在同频双极化，隔离度优于50dB，驻波比小于1.3:1，增益约为20dBi，天线效率大于65%。

Description

一种新型高隔离度同频双极化喇叭天线
技术领域
本发明涉及高隔离度同频双极化喇叭天线，具体地说是一种新型高隔离度同频双极化喇叭，属于喇叭天线领域。
背景技术
在现代气象探测中，关于云的探测是目前气象雷达探测的研究热点。由于云中成分比较复杂，有呈近似球体的水粒子，也有不规则外形的冰粒子，所以云对单个极化方向的入射电磁波会产生不同极化的反射回波。为探测这些反射回波，这就要求在测云雷达的接收天线中能够实现同频双极化接收，通过检测退极化比进而可以反演出云中颗粒的具体形态。同频双极化天线以往都是通过贴片天线等实现，增益较低，不宜用在测云雷达中。抛物面等赋形反射面天线虽然具有较高的增益，但要实现同频双极化同时，实现高隔离度对该类天线的馈源提出了较高的要求，实现起来具有较大的难度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的缺陷，提出一种新型高隔离度同频双极化喇叭天线，采用正交场馈电技术，使得天线可以工作在同频双极化，隔离度高。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种新型高隔离度同频双极化喇叭天线，包括第一馈电端口、矩形波导-圆波导转换器、圆形喇叭，其中，第一馈电端口由矩形波导构成，第一馈电端口与矩形波导-圆波导转换器的一端连接，矩形波导-圆波导转换器的另一端圆形喇叭相连接，在矩形波导-圆波导转换器上设置有第二馈电端口，所述第二馈电端口由矩形波导和阻抗匹配螺栓构成。
进一步的，本发明的一种新型高隔离度同频双极化喇叭天线，第一馈电端口与第二馈电端口之间的距离大于天线工作波长的二分之一。
进一步的，本发明的一种新型高隔离度同频双极化喇叭天线，第一馈电端口和第二馈电端口相互垂直放置，并且第二馈电端口的矩形波导短边与第一馈电端口的矩形波导长边平行，使得在天线中激励起2个相互正交的电磁辐射场。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
通过调节阻抗匹配螺栓，可以对第二馈电端口的输入阻抗进行调节，进而减小馈电端口的电压驻波比，提高天线的效率。同时，由于2个馈电端口所激励的场是相互正交的，可以极大的提高2个馈电端口的隔离度。
本发明采用正交场馈电技术，使得天线可以工作在同频双极化，隔离度优于50dB，驻波比小于1.3:1，增益约为20dBi，天线效率大于65%。
附图说明
图1是本发明的天线结构立体示意图。
图2 是第一馈电端口为P1端口、第二馈电端口为P2端口情况下的S参数曲线图。
图3 是第一馈电端口为P1端口、第二馈电端口为P2端口情况下的电压驻波比（VSWR）参数曲线图。
图4是天线辐射方向图。
图中标号解释：1-第一馈电端口，2-矩形波导-圆波导转换器，3-第二馈电端口，4-阻抗匹配螺栓，5-圆形喇叭。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
如图1所示，本发明的高隔离度同频双极化喇叭天线，包括第一馈电端口1，由矩形波导构成、以及与第一馈电端口1相连的矩形波导-圆波导转换器2。其中，在矩形波导-圆波导转换器2上设置有第二馈电端口3。
第二馈电端口3由矩形波导与阻抗匹配螺栓4构成。通过调节阻抗匹配螺栓4在矩形波导内部的长度，可以对第二馈电端口的输入阻抗进行调节，进而减小馈电端口的电压驻波比，提高天线的效率。不同的工作波长需要对螺栓进行不同的设置，如工作频率为94GHz，螺栓在第二馈电端口中的长度为1.95mm。
第一馈电端口1与第二馈电端口3之间的距离大于二分之一工作波长，这样可以提高2个端口的隔离度。
矩形波导-圆波导转换器2的另一端连接有圆形喇叭5。
第一馈电端口1和第二馈电端口3相互垂直放置，并且第二馈电端口3的矩形波导短边与第一馈电端口1的矩形波导长边平行，使得在天线中激励起2个相互正交的电磁辐射场。由于所激励的场是相互正交的，可以极大的提高2个馈电端口的隔离度。
参照图1，第一馈电端口1为矩形波导，可以采用标准件。第二馈电端口3中的矩形波导可以采用标准件，矩形波导-圆波导转换器2、阻抗匹配螺栓4以及圆形喇叭5可以通过数控机床的精加工制成，材料可以用铜、铝等金属材料。
参照图1，首先将第一馈电端口与矩形波导-圆波导转换器2进行焊接，然后在矩形波导-圆波导转换器2上特定的位置切割出矩形口，尺寸与第二馈电端口3中的矩形波导一致，并保持矩形的短边与第一馈电端口1的矩形波导长边平行，然后将第二馈电端口3与矩形波导-圆波导转换器2焊接，最后将矩形波导-圆波导转换器2的另外一端与圆形喇叭焊接。
图2给出了第一馈电端口为P1端口、第二馈电端口为P2端口情况下的S参数曲线图，从图中可以看到两个端口在工作频率为94GHz时，隔离度优于50dB。
图3给出了是第一馈电端口为P1端口、第二馈电端口为P2端口情况下的电压驻波比（VSWR）参数的仿真曲线图，从图中可以看到工作频段在94GHz时，VSWR均小于1.3:1。
图4给出了天线的辐射方向图，从图中可以看出天线的增益为20dBi。

Claims (3)

1. 一种新型高隔离度同频双极化喇叭天线，其特征在于：包括第一馈电端口（1）、矩形波导-圆波导转换器（2）、圆形喇叭（5），其中，第一馈电端口（1）由矩形波导构成，第一馈电端口（1）与矩形波导-圆波导转换器（2）的一端连接，矩形波导-圆波导转换器（2）的另一端圆形喇叭（5）相连接，在矩形波导-圆波导转换器（2）上设置有第二馈电端口（3），所述第二馈电端口（3）由矩形波导和阻抗匹配螺栓（4）构成。
2. 根据权利要求1所述的一种新型高隔离度同频双极化喇叭天线，其特征在于：第一馈电端口（1）与第二馈电端口（3）之间的距离大于天线工作波长的二分之一。
3.根据权利要求1所述的一种新型高隔离度同频双极化喇叭天线，其特征在于：第一馈电端口（1）和第二馈电端口（3）相互垂直放置，并且第二馈电端口（3）的矩形波导短边与第一馈电端口（1）的矩形波导长边平行，使得在天线中激励起2个相互正交的电磁辐射场。
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