CN107634344A - 一种带有轴向波纹过渡段的小张角喇叭赋形天线 - Google Patents

Abstract

一种带有轴向波纹过渡段的小张角喇叭赋形天线，圆极化器、轴向波纹过渡段、小张角喇叭，所述圆极化器与轴向波纹过渡段与小张角喇叭依次连接；所述圆极化器通过连接同轴波导转换器接收一同轴电缆传输的电磁波，所述电磁波经所述圆极化器、所述轴向波纹过渡段、所述小张角喇叭向外部空间辐射，产生所需的特定波束赋形，圆极化器通过连接同轴波导转换器接收同轴电缆传输过来的电磁波，经圆极化器、轴向波纹过渡段、小张角喇叭向外部空间辐射，并在喇叭轴向±25°方向具有大于10dB的增益。本发明采用具有轴向波纹过渡段的小张角喇叭的方式解决了特定波束范围内赋形方向图要求，有效提高了特定波束范围内增益指标。

Description

一种带有轴向波纹过渡段的小张角喇叭赋形天线

技术领域

本发明涉及一种适用于深空探测器传输X波段无线电波的通信天线，尤其涉及一种带有轴向波纹过渡段的小张角喇叭赋形天线。

背景技术

目前，公知的一般定向波束天线辐射方向图呈现轴向增益较高，在轴向两侧增益随偏离角度增加，增益呈现逐渐降低现象。在特定波束(±25°)范围内增益可实现7.5～8.5dB。

公知的赋形宽波束天线(短杯多模同轴喇叭、双臂螺旋、四臂螺旋)辐射方向图在波束宽度为±25°范围内增益低于8dB。

在深空探测中，由于轨道位置需求，要求在特定波束(±25°)内增益大于10dB。上述公知的天线方案均无法满足指标要求。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明提供一种带有轴向波纹过渡段的小张角喇叭赋形天线，以解决在深空探测中现有技术不能满足指标的问题，

为了达到上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种带有轴向波纹过渡段的小张角喇叭赋形天线，其特征在于，所述带有轴向波纹过渡段的小张角喇叭波束赋形天线包括：圆极化器、轴向波纹过渡段、小张角喇叭，所述圆极化器(1)连接在轴向波纹过渡段(2)底面的中部，所述小张角喇叭(3)连接在轴向波纹过渡段(2)的顶部；

其中，所述圆极化器通过连接同轴波导转换器接收一同轴电缆传输的电磁波，所述电磁波经所述圆极化器、所述轴向波纹过渡段、所述小张角喇叭向外部空间辐射，产生所需的特定波束赋形。

优选的，所述轴向波纹过渡段由两层波纹组成，置于所述圆极化器的输出端；所述两层波纹由内向外分别为第一波纹和第二波纹，所述第一波纹与第二波纹轴向起点位置一致；所述小张角喇叭轴向起点位于所述波纹过渡段中所述第二波纹的顶部，所述波纹过渡带可在小张角喇叭的基础上进一步提高特定波束内增益指标，进一步提高辐射的集中程度。

优选的，所述馈电波导口面直径为Ф27.78mm、所述第一波纹内径为55mm～67mm，深度为16mm～21mm，所述第一波纹起点位置距离波导口面中心为12mm～14mm，所述第二波纹内径为115mm～125mm，深度为35mm～44mm，所述第二波纹与所述第一波纹起点位置一致，所述小张角喇叭为锥形环，底部内径为105mm～121mm，顶部内径为104mm～122mm，深度为12mm～14mm，张角为6°～10°，小张角喇叭起点设置在第二波纹顶点。

优选的，所述轴向波纹喇叭的波导内径为27.78mm，所述第一波纹内径为61.78mm，深度为18.5mm，所述第二波纹内径为104mm，深度为39mm；所述小张角喇叭为锥形环，底部内径为116mm，顶部内径为117.78mm，深度为13mm，张角为7.8°；所述第一波纹起点位置距离波导口面中心为13mm，在±25°范围内增益高于标准圆波导±25°处的增益。

本发明通过使用以上技术手段，使其具有以下有益效果：采用小张角喇叭结构，使辐射方向得到初步控制；通过增加轴向波纹过渡段特殊设计，进一步集中了辐射的波束，取得了在±25°波束范围内提高增益目的有益成果。经测试，本发明天线在±25°波束范围内增益大于10.3dB实现了天线的特定波束赋形增益要求。

附图说明

图1是本发明一种带有轴向波纹过渡段的小张角喇叭赋形天线的结构图；

图2是典型的增益仿真辐射方向图；

图3是本发明一种带有轴向波纹过渡段的小张角喇叭赋形天线的实测增益辐射方向图。

标号说明：

1-圆极化器；2-轴向波纹过渡段；3-小张角喇叭；21-第一波纹；22-第二波纹；

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

图1是本发明带有轴向波纹过渡段的小张角喇叭赋形天线设计方案的结构图。本发明的装置包括：圆极化器1、轴向波纹过渡段2和小张角喇叭3。首先圆极化器将传输的线极化电磁波转换为圆极化电磁波，通过轴向波纹过渡段2及小张角喇叭3实现特殊赋形增益辐射方向图。

本天线的电接口包括：SMA/TNC型标准高频插座或者采用标准圆波导或矩形波导接口，机械安装接口根据需要确定。

在本实施例中，各部件的尺寸根据不同要求采用以下范围：馈电波导口面直径为Ф27.78mm、第一波纹21内径为55mm～67mm，深度为16mm～21mm，第一波纹21起点位置距离波导口面中心为12mm～14mm，第二波纹22内径为115mm～125mm，深度为35mm～44mm，第二波纹22与第一波纹21起点位置一致，小张角喇叭为锥形环，底部内径为105mm～121mm，顶部内径为104mm～122mm，深度为12mm～14mm，张角为6°～10°，小张角喇叭3D起点与第二波纹22顶点位置一致。

图2是典型的天线增益辐射方向图，表明本发明达到的效果，在±25°波束范围内提高增益。通过不同的结构尺寸，可达到不同的电性能要求，实现提高特定波束内增益功能。

本发明实施例中，天线轴向波纹喇叭波导口径为27.78mm，轴向波纹喇叭的波导口径为27.78mm，第一波纹21内径为61.78mm，深度为18.5mm，第一波纹21起点位置距离波导口面中心为13mm，第二波纹22内径为104mm，深度为39mm，第二波纹22与第一波纹21起点位置一致，小张角喇叭为锥形环，底部内径为116mm，顶部内径为117.78mm，深度为13mm，张角为7.8°。

本发明实施例的测试结果：天线在规定的±25°角度增益大于10.3dB，天线外形尺寸Φ65mm×120mm、天线重量0.28kg，有效满足了型号需求，增加了测控数传链路电平指标余量。

此处公开的仅为本发明的优选实施例，本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，并不是对本发明的限定。任何本领域技术人员在说明书范围内所做的修改和变化，均应落在本发明所保护的范围内。

Claims (4)

1.一种带有轴向波纹过渡段的小张角喇叭赋形天线，其特征在于，所述带有轴向波纹过渡段的小张角喇叭波束赋形天线包括：圆极化器(1)、轴向波纹过渡段(2)、小张角喇叭(3)，所述圆极化器(1)连接在轴向波纹过渡段(2)底面的中部，所述小张角喇叭(3)连接在轴向波纹过渡段(2)的顶部；其中，

所述圆极化器(1)通过连接同轴波导转换器接收一同轴电缆传输的电磁波，所述电磁波经所述圆极化器(1)、所述轴向波纹过渡段(2)、所述小张角喇叭(3)向外部空间辐射，产生所需的特定波束赋形。

2.根据权利要求1所述的一种带有轴向波纹过渡段的小张角喇叭赋形天线，其特征在于，所述轴向波纹过渡段(2)由两层波纹组成，置于所述圆极化器(1)的输出端；所述两层波纹由内向外分别为第一波纹(21)和第二波纹(22)，所述第一波纹(21)与第二波纹(22)的轴向起点位置一致。

3.根据权利要求1所述的一种带有轴向波纹过渡段的小张角喇叭赋形天线，其特征在于，馈电波导口面直径为Ф27.78mm、所述第一波纹(21)内径为55mm～67mm，深度为16mm～21mm，所述第一波纹(21)起点位置距离波导口面中心为12mm～14mm，所述第二波纹(22)内径为115mm～125mm，深度为35mm～44mm，所述第二波纹(22)与所述第一波纹(21)起点位置一致，所述小张角喇叭为锥形环，底部内径为105mm～121mm，顶部内径为104mm～122mm，深度为12mm～14mm，张角为6°～10°，小张角喇叭起点设置在第二波纹(22)顶点。

4.根据权利要求3所述的一种带有轴向波纹过渡段的小张角喇叭赋形天线，其特征在于，所述轴向波纹喇叭的波导内径为27.78mm，所述第一波纹(21)内径为61.78mm，深度为18.5mm，所述第二波纹(22)内径为104mm，深度为39mm；所述小张角喇叭为锥形环，底部内径为116mm，顶部内径为117.78mm，深度为13mm，张角为7.8°；所述第一波纹(21)起点位置距离波导口面中心为13mm，在±25°范围内增益高于标准圆波导±25°处的增益。