CN108899617A - 一种平板无源相控阵馈电网络线源 - Google Patents

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王丽君
毛天胜
沈佳骏
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    • H01Q15/24—Polarising devices; Polarisation filters 
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

一种平板无源相控阵馈电网络线源，包括依次相连的功分器、一个或多个极化转换器、功率合成器与平板波导；极化转换器包括通过腔体连接的输入端波导与输出端波导。本发明中，波导极化转换器无需旋转器，结构紧凑，可极大减少转换器的长度并适合标准机械加工；使得线源的结构变得紧凑；减少信号泄露并提高带宽；回波损耗优于20dB，可为平板无源相控阵天线提供完美的馈电信号。

Description

一种平板无源相控阵馈电网络线源
技术领域
本发明属于相控阵天线馈电技术领域，尤其涉及一种平板无源相控阵馈电网络线源。
背景技术
在一个平板无源相控阵天线中，线源是天线的关键部件，其作用是为天线馈电提供一个来自矩形波导口的平面波。线源的实现有几种方式。第一种是以喇叭天线反射馈电构成的线激励源，由于波的反射，它可以将球面波变为平面波，这种线激励源比较笨重；第二种是采用凸透镜或平板透镜将来自喇叭天线的球面波转换为平面波，其线激励源较第一种尺寸更小、重量更轻。然而，凸透镜或平板透镜很难用标准设备加工，并且增加一个匹配层增大了反射损耗。
第三种线源是利用波导功分器和喇叭天线通过波合成的方式在平板波导内产生平面波。传统的波导功分器采用级联多个E平面或H平面的T连接器。相对于H平面功分器，E平面波导功分器更加适合上下结构的对称装置，因为它可沿E面从中切断波导，更便于加工。此外，由于E平面的分切并不会切断电流，这样E平面功分器的信号泄露更少。然而，E平面功分器TE10波的电场分量沿功分器的主面分布并与平面波导的导电层平行，所以它就与平面波导TEM波的电场分量正交。因此，E平面功分器的电磁波的极化需要旋转90°来匹配平面波导的电磁波。
传统的极化转换器有一个沿着传播方向的极化旋转器，它尺寸较长（尤其在低频段），由于形状的特殊性，它不能采用标准铣削工艺进行加工，增大了这种线源设计和制造的复杂度。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种平板无源相控阵馈电网络线源。
一种平板无源相控阵馈电网络的线源，包括依次相连的功分器、一个或多个极化转换器、功率合成器与平板波导；所述极化转换器包括通过腔体连接的输入端波导与输出端波导。
进一步的，所述输入端波导与输出端波导均为矩形波导。
进一步的，所述输入端波导与输出端波导正交。
进一步的，所述极化转换器为面极化转换器。
进一步的，所述输入端波导的输入信号相位相同。
进一步的，所述腔体为蝶形腔体。
进一步的，所述腔体位于输入端波导与输出端波导中部。
进一步的，所述波导功率合成器包括一个或多个相同的波导合成器矩形波导，用于准TEM波的转换。
进一步的，所述波导合成器矩形波导呈直线排列。
进一步的，所述线源工作频段为26.5GHz~31GHz。
本发明的有益效果在于：无须旋转器的紧凑型波导极化转换器，可极大减少转换器的长度并适合标准机械加工；使得线源的结构变得紧凑；减少信号泄露并提高带宽；使回波损耗优于20dB，可为平板无源相控阵天线提供完美的馈电信号。
附图说明
图1是一种平板无源相控阵馈电网络的线源的原理图；
图2是本发明线源的立体图；
图3是本发明的部件详图；
图中标号表示：1-蝶形腔；2-H平面；3-E平面；4-E平面；5-H平面；6-功分器；7-平板波导。
具体实施方式
为使发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种平板无源相控阵馈电网络线源，如图1所示，包括依次相连的功分器、一个或多个极化转换器、功率合成器与平板波导；所述极化转换器包括通过腔体连接的输入端波导与输出端波导。
本实施例提供一种平板无源相控阵馈电网络的线源，如图2、图3所示，包括依次相连的E平面波导八端口功分器6、八个E/H面极化转换器、H平面波导功率合成器与平行平板波导7；E/H面极化转换器包括通过蝶形腔1连接的输入端波导与输出端波导。E平面垂直于H平面，在此线源中同时有效利用E平面和H平面波导的优势，首先，其中的八端口功分器6设计在使用了E平面波导，以减少信号泄露并提高带宽，并便于加工；其次，其中功率合成器设计使用了H平面波导以合成各路矩形波导的电磁波为平行波导的平面波，由于两种波导中的电场分量方向相同，使得从多个H平面波导端口到平行波导的传输变得容易，大大减小功率合成器的尺寸，并降低功率合成器的设计和加工难度。
E/H极化转换器的输入和输出端由两个矩形波导正交组成，并由居中的蝶型腔连接而成。水平极化波进入蝶型腔，经过极化旋转为垂直极化后输出。E/H极化转换器带宽较宽。
八端口H平面波导功率合成器具有八个尺寸相同的矩形波导，各矩形波导与一个平板波导7相连。矩形波导沿着直线排列。调节矩形波导间隔和平板宽度，可实现来自矩形波导的多个TE10波到平板波导7上的准TEM波的转换。
各矩形波导的输入信号相位相同，且幅度分布要求H平面中间端口的较强，边缘端口幅度较弱。在26.5GHz~31GHz宽频段内的回波损耗优于20dB，可为平板无源相控阵天线提供完美的馈电信号。
激励源的每个部分可以分别独立进行设计和优化以获得高带宽，并可通过将这些部分简单的连接来构成该激励源。因此线源的设计得到了极大的简化。

Claims (10)

1.一种平板无源相控阵馈电网络线源，其特征在于，包括依次相连的功分器、一个或多个极化转换器、功率合成器与平板波导；所述极化转换器包括通过腔体连接的输入端波导与输出端波导。
2.根据权利要求1所述一种平板无源相控阵馈电网络线源，其特征在于，所述输入端波导与输出端波导均为矩形波导。
3.根据权利要求1所述一种平板无源相控阵馈电网络线源，其特征在于，所述输入端波导与输出端波导正交。
4.根据权利要求1所述一种平板无源相控阵馈电网络线源，其特征在于，所述极化转换器为面极化转换器。
5.根据权利要求1所述一种平板无源相控阵馈电网络线源，其特征在于，所述输入端波导的输入信号相位相同。
6.根据权利要求1所述一种平板无源相控阵馈电网络线源，其特征在于，所述腔体为蝶形腔体。
7.根据权利要求1所述一种平板无源相控阵馈电网络线源，其特征在于，所述腔体位于输入端波导与输出端波导中部。
8.根据权利要求1所述一种平板无源相控阵馈电网络线源，其特征在于，所述波导功率合成器包括一个或多个相同的波导合成器矩形波导，用于准TEM波的转换。
9.根据权利要求7所述一种平板无源相控阵馈电网络线源，其特征在于，所述波导合成器矩形波导呈直线排列。
10.根据权利要求1所述一种平板无源相控阵馈电网络线源，其特征在于，所述线源工作频段为26.5GHz~31GHz。
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