CN104505591B - 一种宽频带双线极化或双圆极化馈源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了无线通信及射电天文学领域中的一种宽频带双线极化或双圆极化馈源，这种宽频带馈源由4组辐射振子、2个阻抗匹配印制板以及圆极化电桥组成。辐射振子为对数周期偶极子阵列，通过与呈正交放置的两个阻抗匹配印制板连接，使阻抗匹配印制板金属微带线宽端的阻抗值为辐射振子左引脚和右引脚之间的阻抗值的1/4，从而使馈电简单化，性能优良化。本发明结构简单、馈电损耗小、馈电效率高、结构紧凑、加工成本低，特别适用于工作在宽频带双线极化或双圆极化应用情况下的馈源或天线的馈电网络。

Description

一种宽频带双线极化或双圆极化馈源
技术领域
本发明涉及通信、宽带测向、遥测、遥感和射电天文技术领域的一种宽频带馈源。
背景技术
宽频带馈源能够大大减少馈源数量，减小天线口径，具有多功能、多用途、综合集成等技术特点。正是因为有这些优点，所以其在军事、民用以及天文学领域都有着广泛的需求。
目前宽带馈源主要有如下几种：对数螺旋馈源、行波谐振(TWR)馈源、对数周期馈源、SINUOUS馈源等。但这几种馈源应用都有一定局限，体现在：
对数螺旋馈源：单旋向宽带接收，无法实现双旋向同时接收；
行波谐振(TWR)馈源：宽带双圆极化接收，辐射方向图随频率变化大；
对数周期馈源：宽带合成圆极化难度较大，相位中心随频率变化大；
SINUOUS馈源：天线为双向辐射，作为馈源使用，需增加背腔实现单向辐射，背腔设计困难大，频带宽度不够，且相位中心随频率变化较大。
因此研究一种相位中心不随频率变化的馈源很有必要，而难点就在于馈电方式的选择。
目前针对相位中心恒定的宽带馈源，有多种馈电方式。一种是通过同轴电缆直接馈电，这种馈电的优势在于结构简单，易于操作，但是由于随频率变化阻抗变化较大，不能应用在高频段馈电。另一种是国外已经应用的馈电网络，这种馈电网络通过8个或4个馈电巴伦馈电，馈电网络较复杂，后端低噪放成本高、相位一致性难以保证，且覆盖频率范围不够宽，这在专利CN103151602中有所陈述。
因此，研究一种既能使馈电网络尽可能简单，降低成本，又能保证相位一致性的馈电方式是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种宽频带馈源，能通过垂直极化阻抗匹配印制板、水平极化阻抗匹配印制板完成4Z0～Z0的阻抗变换，使8端口的天线简化为2端口输出，特别适用于工作在宽频带双线极化或双圆极化应用情况下的馈源或天线的馈电网络。
本发明所采取的技术方案为：
一种宽频带双线极化或双圆极化馈源，包括辐射振子和馈电网络，其特征在于：所述的辐射振子为两组且相对设置成V字型，每组辐射振子分别设置有左引脚和右引脚；所述的馈电网络包括一个阻抗匹配印制板；阻抗匹配印制板的正面设置有渐变状的金属微带线、两个左馈电端口和两个右馈电端口，阻抗匹配印制板的背面设置有渐变状的金属微带地线，两个左馈电端口均与金属微带线的窄端相连接，两个右馈电端口均与金属微带地线的窄端相连接；两组辐射振子的各左引脚分别与两个左馈电端口一一对应连接，两组辐射振子的各右引脚分别与两个右馈电端口一一对应连接。
所述的辐射振子为对数周期偶极子阵列。
所述的辐射振子为垂直极化辐射振子，所述的阻抗匹配印制板为垂直极化阻抗匹配印制板。
还包括两组相对设置成V字型的水平极化辐射振子和一个水平极化阻抗匹配印制板，两组水平极化辐射振子与两组垂直极化辐射振子结构相同且呈正交放置，水平极化阻抗匹配印制板与垂直极化阻抗匹配印制板结构相同且呈正交放置，两组水平极化辐射振子的左引脚和右引脚分别与水平极化阻抗匹配印制板的左馈电端口和右馈电端口对应连接。
还包括一个圆极化电桥，水平极化阻抗匹配印制板的金属微带线的宽端与圆极化电桥的水平极化端口相连，垂直极化阻抗匹配印制板的金属微带线的宽端与圆极化电桥的垂直极化端口相连。
水平极化阻抗匹配印制板与垂直极化阻抗匹配印制板之间为绝缘设置。
两个左馈电端口连接后通过孔化与金属微带地线的窄端相连接。
辐射振子左引脚和右引脚之间的阻抗值为阻抗匹配印制板金属微带线宽端的阻抗值的四倍。
印制板阻抗匹配印制板通过90度渐变折弯后与圆极化电桥相连。
本发明所取得的有益效果为：
通过上下两层匹配印制板实现了较宽频带内的阻抗匹配，使所设计的馈源在较宽频带内具有比较等化的10dB波束宽度、相对稳定的相位中心，这些优点能够大大减少馈源数量，减小天线口径，在射电天文、自跟踪等领域均有较广泛的应用。
附图说明：
图1为馈源总体结构示意图
图2为一组V字型垂直极化辐射振子。
图3为一组V字型水平极化辐射振子。
图4为垂直极化阻抗匹配印制板的正面俯视图。
图5为垂直极化阻抗匹配印制板的反面俯视图。
图6为水平极化阻抗匹配印制板的正面俯视图。
图7为水平极化阻抗匹配印制板的反面俯视图。
图8为绝缘设置的示意图。
图9为圆极化电桥的示意图。
具体实施方式
下面，结合图1至图9对本发明作进一步说明。
本发明包括辐射振子1、馈电网络2和圆极化电桥7。辐射振子1为两组且正交设置成V字型，垂直极化辐射振子11的上引脚11a和垂直极化阻抗匹配印制板21的上端口21a对应连接，垂直极化辐射振子11的下引脚11b和垂直极化阻抗匹配印制板21的下端口21b对应连接，垂直极化阻抗匹配印制板21通过90度渐变折弯金属微带线的宽端21c与圆极化电桥7的垂直极化端口7a相连；水平极化辐射振子12的左引脚12a和水平极化阻抗匹配印制板22的左端口22a对应连接，水平极化辐射振子12的右引脚12b和水平极化阻抗匹配印制板22的右端口22b对应连接，水平极化阻抗匹配印制板22通过90度渐变折弯金属微带线的宽端22c与圆极化电桥7的水平极化端口7b相连；垂直极化阻抗匹配印制板21与水平极化阻抗匹配印制板22之间为绝缘设置5，垂直极化阻抗匹配印制板21的左金属带线21a和右金属带线21b连接有无源匹配网络61。水平极化阻抗匹配印制板22的左金属带线22a和右金属带线22b连接有无源匹配网络62。
本发明的简要工作原理：
通过阻抗匹配印制板的四个馈电端口与两组V字型辐射振子的左右引脚连接，正交放置的另外一个阻抗匹配印制板与另外两组V字型辐射振子的左右引脚连接，均实现1：4阻抗转换，两个阻抗匹配印制板引出的信号直接输出垂直极化和圆极化信号，通过接入圆极化电桥实现双圆极化。

Claims (7)

1.一种宽频带双线极化或双圆极化馈源，包括辐射振子和馈电网络，其特征在于：所述的辐射振子为两组且相对设置成V字型，每组辐射振子分别设置有左引脚和右引脚；所述的馈电网络包括一个阻抗匹配印制板；阻抗匹配印制板的正面设置有渐变状的金属微带线、两个左馈电端口和两个右馈电端口，阻抗匹配印制板的背面设置有渐变状的金属微带地线，两个左馈电端口均与金属微带线的窄端相连接，两个右馈电端口均与金属微带地线的窄端相连接；两组辐射振子的各左引脚分别与两个左馈电端口一一对应连接，两组辐射振子的各右引脚分别与两个右馈电端口一一对应连接；所述的辐射振子为垂直极化辐射振子，所述的阻抗匹配印制板为垂直极化阻抗匹配印制板；
还包括两组相对设置成V字型的水平极化辐射振子和一个水平极化阻抗匹配印制板，两组水平极化辐射振子与两组垂直极化辐射振子结构相同且呈正交放置，水平极化阻抗匹配印制板与垂直极化阻抗匹配印制板结构相同且呈正交放置，两组水平极化辐射振子的左引脚和右引脚分别与水平极化阻抗匹配印制板的左馈电端口和右馈电端口对应连接。
2.根据权利要求1所述的一种宽频带双线极化或双圆极化馈源，其特征在于：所述的辐射振子为对数周期偶极子阵列。
3.根据权利要求1所述的一种宽频带馈源，其特征在于：还包括一个圆极化电桥，水平极化阻抗匹配印制板的金属微带线的宽端与圆极化电桥的水平极化端口相连，垂直极化阻抗匹配印制板的金属微带线的宽端与圆极化电桥的垂直极化端口相连。
4.根据权利要求1所述的一种宽频带双线极化或双圆极化馈源，其特征在于：水平极化阻抗匹配印制板与垂直极化阻抗匹配印制板之间为绝缘设置。
5.根据权利要求1所述的一种宽频带双线极化或双圆极化馈源，其特征在于：两个左馈电端口连接后通过孔化与金属微带地线的窄端相连接。
6.根据权利要求1所述的一种宽频带双线极化或双圆极化馈源，其特征在于：辐射振子左引脚和右引脚之间的阻抗值为阻抗匹配印制板金属微带线宽端的阻抗值的四倍。
7.根据权利要求1所述的一种宽频带双线极化或双圆极化馈源，其特征在于：印制板阻抗匹配印制板通过90度渐变折弯后与圆极化电桥相连。
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