CN103066392A - 一种毫米波段的多模波纹喇叭 - Google Patents
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Abstract
一种毫米波段的多模波纹喇叭，其包括：圆波导段和波纹辐射段，圆波导末端与波纹辐射段喉部口径之间设有突变，其形成一个台阶形式的高次模激励结构，圆波导传输基模电磁波，电磁波从圆波导进入波纹辐射段时激励出高次模，基模和高次模在波纹辐射段中形成多混合模，最后经波纹辐射段传播到空间。本发明用波导突变产生多模的方式在波纹喇叭中引入了高次模，解决了一般毫米波段波纹喇叭喉部的1/2波长波纹槽深难以加工的问题，同时又取得了电性能优良等有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及喇叭天线技术，尤其涉及尤其是一种用于卫星微波遥感天线系统的毫米波段馈源。
背景技术
目前，公知的用于卫星微波遥感天线系统的馈源，多采用传统的波纹喇叭。包括由1/2波长槽深逐渐过渡到1/4波长槽深的波纹过渡段和1/4波长槽深的波纹辐射段。它的缺点是：在毫米波或更高频段，由于喇叭尺寸较小，波纹过渡段的加工难度很大，一般90GHz毫米波馈源喇叭的圆波导半径为1.3~2mm，波纹喇叭喉部的波纹槽深约为1.68mm（1/2波长），这使得过渡段靠近喇叭喉部的波纹槽很难加工，尺寸不好保证，加工时容易发生断裂。
发明内容
本发明旨在提供一种能够方便加工的毫米波段的多模波纹喇叭。
本发明提供了一种毫米波段的多模波纹喇叭，其包括：圆波导段和波纹辐射段，圆波导末端与波纹辐射段喉部口径之间设有突变，其形成一个台阶形式的高次模激励结构，
圆波导传输基模电磁波，电磁波从圆波导进入波纹辐射段时激励出高次模，基模和高次模在波纹辐射段中形成多混合模 ，最后经波纹辐射段传播到空间。
一些实施例中，其还包括用以保证馈源喇叭的相位中心在反射面天线焦点上的安装法兰。
一些实施例中，圆波导的口径取值范围为波长/1.71~波长/1.31。
一些实施例中，波纹辐射段中的所有波纹槽深都相同，每个波长内设计2~4个波纹周期结构，其中，槽宽、齿宽的比率固定，比率取值范围是2~5。
一些实施例中，纹辐射段中的所有波纹槽深1/4波长。
一些实施例中，圆波导内传输的电磁波模式为 
模，经突变台阶激励出
模，在波纹结构中形成多混合模
模。
本发明为解决其技术问题采用了复合波纹喇叭的技术方案。该装置包括：圆波导段和具有近1/4波长槽深的波纹辐射段，圆波导末端与波纹辐射段喉部构成突变台阶。圆波导传输基模电磁波，电磁波从圆波导进入波纹辐射段时激励出高次模，基模和高次模在波纹辐射段中形成多混合模，最后经波纹辐射段传播到空间。
本发明毫米波多模波纹喇叭，通过圆波导末端与喇叭喉部输入口的突变台阶激励出高次模，通过控制结构尺寸，产生有益的高次模，在波纹辐射段中形成合适的多混合模电磁波，可以优化喇叭的辐射性能。这解决了一般波纹喇叭喉部过渡段的加工问题，同时也取得了馈源喇叭电性能优良的有益效果。经测试，本发明毫米波多模波纹喇叭达到了馈源喇叭的照射要求，喇叭尺寸在加工中容易保证，较好地满足了型号的需要。
本发明可以作为馈源应用于各种毫米波段的卫星天线系统中。
结合附图，根据下文的通过示例说明本发明主旨的描述可清楚本发明的其他方面和优点。
附图说明
结合附图，通过下文的述详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点，其中：
图1是本发明毫米波多模波纹喇叭的结构图；
图2是典型的毫米波多模波纹喇叭辐射方向图。
具体实施方式
参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。
图1是本发明毫米波多模波纹喇叭的结构图。本发明的装置包括：圆波导1，传输基模电磁波；波纹辐射段4，产生波纹结构特有的混合模并控制电磁波的辐射方向和范围，为反射面天线提供有效照射，完成天线馈源喇叭的作用；在1和4之间，形成突变台阶2，激励高次模。安装法兰3，保证馈源喇叭的相位中心在反射面天线的焦点上。
本发明毫米波段多模波纹喇叭各部件的尺寸根据不同要求采用以下范围：圆波导的口径（图中的Dt）取值范围是波长/1.71~波长/1.31。波纹辐射段中的所有波纹槽深（图中的h）都相同，近1/4波长。每个波长内设计2~4个波纹周期结构，其中，槽宽（图中的w）、齿宽（图中的d）的比率固定，比率取值范围是2~5。喇叭半张角θ为6~8°。喇叭长度及总波纹槽数视具体应用环境而定。
本馈源喇叭的电接口是毫米波段圆波导口，喇叭的机械安装接口可以根据需要确定。
图2是典型馈源喇叭方向图，表明本发明要达到的效果。天线馈源喇叭是结构件产品，通过不同的结构形式，达到不同的电性能要求，实现特定的功能。如图2所示的是满足卫星遥感仪器反射面天线照射需求的馈源喇叭方向图，观测目标的辐射电磁波经过反射面汇聚入馈源喇叭，完成遥感观测。
下面以新一代多通道扫描微波成像探测仪反射面天线90GHz馈源喇叭为一实施例，进一步描述本发明。
该馈源喇叭的要求为：波束在±9°范围内锥削-12dB，旁瓣小于-25dB，交叉极化小于-20dB。喇叭轴向尺寸150mm内。
本发明实施例中，馈源喇叭圆波导的口径（Dt）为3.7mm、波纹辐射段喉部口径（Di）为4.3mm、波纹槽深（h）为0.77 mm、槽宽（W）为1mm、齿宽（d）为0.3mm、喇叭半张角（θ）为6.8°。波纹槽数为76个，喇叭总长为117mm。
本发明实施例的测试结果：方向图在规定的区域(±9°范围)内锥削-12dB，旁瓣-30dB，交叉极化-22dB，较好地满足了工程应用的需要。
本发明具有如下优点：
本发明毫米波多模波纹喇叭，通过圆波导末端与喇叭喉部输入口的突变台阶激励出高次模，通过控制结构尺寸，产生有益的高次模，在波纹辐射段中形成合适的多混合模电磁波，可以优化喇叭的辐射性能。这解决了一般波纹喇叭喉部过渡段的加工问题，同时也取得了馈源喇叭电性能优良的有益效果。
因本技术领域的技术人员应理解，本发明可以以许多其他具体形式实现而不脱离本发明的精神或范围。尽管业已描述了本发明的实施例，应理解本发明不应限制为这些实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本发明精神和范围之内作出变化和修改。
Claims (6)
1.一种毫米波段的多模波纹喇叭，其特征在于，其包括：圆波导段和波纹辐射段，圆波导末端与波纹辐射段喉部口径之间设有突变，其形成一个台阶形式的高次模激励结构，
圆波导传输基模电磁波，电磁波从圆波导进入波纹辐射段时激励出高次模，基模和高次模在波纹辐射段中形成多混合模 ，最后经波纹辐射段传播到空间。
2.如权利要求１所述的毫米波段的多模波纹喇叭，其特征在于，其还包括用以保证馈源喇叭的相位中心在反射面天线焦点上的安装法兰。
3.如权利要求1所述的毫米波段的多模波纹喇叭，其特征在于：圆波导的口径取值范围为波长/1.71~波长/1.31。
4.如权利要求1或３所述的毫米波段的多模波纹喇叭，其特征在于：波纹辐射段中的所有波纹槽深都相同，每个波长内设计2~4个波纹周期结构，其中，槽宽、齿宽的比率固定，比率取值范围是2~5。
5.如权利要求４所述的毫米波段的多模波纹喇叭，其特征在于：纹辐射段中的所有波纹槽深1/4波长。
6.根据权利要求1所述的毫米波段的多模波纹喇叭，其特征在于：圆波导内传输的电磁波模式为 
模，经突变台阶激励出
模，在波纹结构中形成多混合模
模。
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| CN201310025511.4A CN103066392B (zh) | 2013-01-22 | 2013-01-22 | 一种毫米波段的多模波纹喇叭 |
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