CN109066048B - 一种高增益圆极化天线 - Google Patents

Abstract

一种高增益圆极化天线，包括横向的安装板，安装板顶面开设多个均匀分布的圆孔，圆孔上端均设有第一筒体，第一筒体内部为上端大下端小的喇叭形腔体，第一筒体的下端均设有第二筒体，第二筒体的上端插入到对应的圆孔内，第二筒体的下端均设有第三筒体，位于同一竖直方向的第一筒体、第二筒体、第三筒体三者同轴，第二筒体内部为低频谐振腔，第三筒体内部为高频谐振腔，低频谐振腔和高频谐振腔均为椭圆柱形状。通过相配合的两个半圆盖板将喇叭形腔体上端口随时进行关闭可以避免外界的杂质进入到低频谐振腔和高频谐振腔而影响本发明的信号发出的稳定性，本发明通过模块化设计使得加工工艺更加简单，制造难度降低，降低了生产成本。

Description

一种高增益圆极化天线

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体地说是一种高增益圆极化天线。

背景技术

目前在通信频段越来越向高频段发展，尤其在Ku、Ka波段，其频率决定带宽比工作在L、S波段的天线，工作在此频段的要求天线具有尺寸小、增益高、点波束的特性，尤其，其收发工作频段距离较远，需要天线双频工作，且需要圆极化辐射，实现上述性能的天线主要有以下几种天线形式，但各有优缺点。

1、波导缝隙天线：该形式天线是在波导宽边或窄边进行开缝，通常有行波、驻波两种阵列形式，但辐射单元缝隙的增益相对较低，通常只有7dB左右，由于为串馈形式，带宽内出现频扫现象，随着工作频率的增高，要求加工精度也越高，需借助较高的焊接工艺加工制造，成品率较低，导致成本较高，且实现双频圆极化共口径辐射，难度较大。

2、微带贴片天线，该天线形式具有轮廓低、可集成有源器件、可实现辐射单元与网络一体化设计的，但天线的介质损耗较大，且存在漏波效应，天线单元增益低、馈电网络损耗大，不利用实现高增益天线设计。

3、反射面天线，该形式天线在Ka频段具有很好的射频性能，差损低、辐射效率高、实现圆极化辐射相对技术较为简单，但该形式天线物理尺寸较大，不适用在一些空间狭小的场合。

4、透镜天线，该天线形式与反射面天线类似，通常采用馈源照射介质球、介质饼等，使波束聚焦，实现高增益照射的目的，但与反射面天线同样具有天线体积尺寸过大，无法实现波束调整的功能。

申请号为201610099961 .1的发明专利基本解决了上述问题，但是该申请中的装置为一体化设计，制造时工艺要求较高，加工难度大而且不方便平面阵列辐射单元的快速组装。

发明内容

本发明提供一种高增益圆极化天线，用以解决现有技术中的缺陷。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种高增益圆极化天线，包括横向的安装板，安装板顶面开设多个均匀分布的圆孔，圆孔上端均设有第一筒体，第一筒体内部为上端大下端小的喇叭形腔体，第一筒体的下端均设有第二筒体，第二筒体的上端插入到对应的圆孔内，第二筒体的下端均设有第三筒体，位于同一竖直方向的第一筒体、第二筒体、第三筒体三者同轴，第二筒体内部为低频谐振腔，第三筒体内部为高频谐振腔，低频谐振腔和高频谐振腔均为椭圆柱形状，低频谐振腔的上端口与喇叭形腔体的下端口相连，高频谐振腔的上端口与低频谐振腔的下端口相连，第二筒体的上端面两侧及第三筒体的上端面两侧均固定安装竖向的插杆，第一筒体下端面及第二筒体的下端面对应插杆处均开设插孔，插杆与对应的插孔插接配合，第一筒体顶面左右两侧对称开设盲孔，第一筒体底面对应盲孔处均开设第一螺纹孔，第一螺纹孔的上端与对应的盲孔相通，安装板顶面位于圆孔两侧对应第一螺纹孔处均开设第二螺纹孔，第二螺纹孔内均配合安装螺杆，螺杆的上端与对应的第一螺纹孔螺纹配合，螺杆靠近下端处均套装套管，螺杆侧壁上开设长条导向槽，套管内壁上固定安装插块，插块插入到对应的长条导向槽内部，套管均通过轴承座安装在第三筒体的侧部，第三筒体的下端固定安装盖板，盖板下端面中间通过轴承安装竖轴，竖轴的上端固定套装第一齿轮，套管的下端均固定套装第二齿轮，第二齿轮均与对应的第一齿轮啮合配合，相邻的两个第二筒体之间均设有连接柱，连接柱的上端与安装板底面固定连接，连接柱的下端均固定安装传动齿轮，竖轴的下端均固定安装第三齿轮，第三齿轮均与对应的传动齿轮啮合配合，低频谐振腔的侧壁上固定安装低频极化探针，高频谐振腔侧壁上固定安装高频极化探针，低频极化探针与低频谐振腔的椭圆长轴共线，高频极化探针与高频谐振腔的椭圆长轴共线，低频谐振腔的椭圆长轴与高频谐振腔的椭圆长轴在两个腔体的交界面相垂直，第一筒体上端两侧对称铰接安装半圆盖板，同一个第一筒体上端的两个半圆盖板处于水平状态时能组合成一个完整的圆形盖板并将该第一筒体的上端口关闭，半圆盖板底面均开设导向槽轨，导向槽轨内均配合安装滑块，盲孔内均设有竖杆，竖杆的上端与对应的滑块底部铰接连接，竖杆的下端均固定安装柱状块，柱状快能沿对应的盲孔上下滑动，螺杆上均套装内螺纹套，内螺纹套与对应的第三筒体侧部之间均通过连接块固定连接。

如上所述的一种高增益圆极化天线，所述的插杆的上端外周固定安装环形凸条，插孔内壁上开设环形凹槽，环形凸条为可形变材质。

如上所述的一种高增益圆极化天线，所述的竖杆上套设弹簧，弹簧的上端与对应盲孔内侧壁固定连接，弹簧的下端与对应柱状快的上端固定连接。

如上所述的一种高增益圆极化天线，所述的导向槽轨为T型槽，滑块为T型滑块。

如上所述的一种高增益圆极化天线，所述的安装板的右端底部通过轴承活动安装主动轴，主动轴的下端固定安装第四齿轮，第四齿轮与位于最右侧的第三齿轮啮合配合，安装板底部固定安装电机，电机的输出轴上固定主动齿轮，主动轴的上端固定安装从动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合配合。

如上所述的一种高增益圆极化天线，所述的：低频谐振腔的椭圆长轴的长度小于喇叭形腔体的馈电端口直径。

本发明的优点是：本发明中的第一筒体与对应的第二筒体、第三筒体、低频极化探针、高频极化探针、盖板组成高增益的双频圆极化天线单元，将每个双频圆极化天线单元进行模块化处理，每个双频圆极化天线单元加工难度更低，便于拆解，拆解后便于运输，同一个双频圆极化天线单元中的第一筒体、第二筒体、第三筒体三者通过插杆与插孔的插接配合进行初步连接，通过螺杆、套管、轴承座、第一螺纹孔、第二螺纹孔的配合可以将同一个双频圆极化天线单元中的第一筒体、第二筒体和第三筒体进行连接并安装在安装板上，转动其中一根竖轴，在第三齿轮与对应的传动齿轮啮合配合作用下所有的竖轴可以同步转动，通过该设计可以进行多个双频圆极化天线单元的同时安装，进行同时安装时首先将每组双频圆极化天线单元进行初步连接，此时螺杆的上端对准对应的第二螺纹孔的下端，然后通过转动其中一根竖轴，此时所有的竖轴同步转动，竖轴通过第二齿轮与第一齿轮啮合配合带动对应的套管转动，套管通过插块与长条导向槽的配合带动对应的螺杆转动，在螺纹配合下螺杆向上旋转移动，螺杆慢慢依次拧入到对应的第二螺纹孔及第一螺纹孔内，该过程既可以完成第一筒体与安装板的连接还可以完成同一个双频圆极化天线单元中的第一筒体、第二筒体、第三筒体的进一步紧固，多个双频圆极化天线单元安装在安装板上组成为平面阵列辐射单元，实现高效率窄波束辐射，继续转动螺杆，螺杆继续上移可以推动对应的柱状块上移，柱状快上移带动对应的竖杆上移，竖杆推动对应的滑块沿对应的导向槽轨中移动可以完成半圆盖板的打开，螺杆翻转即可完成半圆盖板的关闭，通过该设计可以在本发明使用时快速的同步打开所有的半圆盖板，也可以快速的将其进行关闭，适用于需要将天线随时打开与关闭的场合使用，通过相配合的两个半圆盖板将喇叭形腔体上端口随时进行关闭可以避免外界的杂质进入到低频谐振腔和高频谐振腔而影响本发明的信号发出的稳定性，本发明通过模块化设计使得加工工艺更加简单，制造难度降低，降低了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图；图2是图1的A向的透视示意图的放大图；图3是图1的Ⅰ部的局部放大图；图4是图1的Ⅱ部的局部放大图；图5是图1的Ⅲ部的局部放大图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、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。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。

一种高增益圆极化天线，如图所示，包括横向的安装板1，安装板1顶面开设多个均匀分布的圆孔2，圆孔2上端均设有第一筒体3，第一筒体3内部为上端大下端小的喇叭形腔体4，第一筒体3的下端均设有第二筒体5，第二筒体5的上端插入到对应的圆孔2内，第二筒体5的下端均设有第三筒体6，位于同一竖直方向的第一筒体3、第二筒体5、第三筒体6三者同轴，第二筒体5内部为低频谐振腔7，第三筒体6内部为高频谐振腔8，低频谐振腔7和高频谐振腔8均为椭圆柱形状，低频谐振腔7的上端口与喇叭形腔体4的下端口相连，高频谐振腔8的上端口与低频谐振腔7的下端口相连，第二筒体5的上端面两侧及第三筒体6的上端面两侧均固定安装竖向的插杆9，第一筒体3下端面及第二筒体5的下端面对应插杆9处均开设插孔10，插杆9与对应的插孔10插接配合，第一筒体3顶面左右两侧对称开设盲孔11，第一筒体3底面对应盲孔11处均开设第一螺纹孔12，第一螺纹孔12的上端与对应的盲孔11相通，安装板1顶面位于圆孔2两侧对应第一螺纹孔12处均开设第二螺纹孔13，第二螺纹孔13内均配合安装螺杆14，螺杆14的上端与对应的第一螺纹孔12螺纹配合，螺杆14靠近下端处均套装套管15，螺杆14侧壁上开设长条导向槽39，套管15内壁上固定安装插块40，插块40插入到对应的长条导向槽39内部，套管15均通过轴承座16安装在第三筒体6的侧部，第三筒体6的下端固定安装盖板17，盖板17下端面中间通过轴承安装竖轴18，竖轴18的上端固定套装第一齿轮19，套管15的下端均固定套装第二齿轮20，第二齿轮20均与对应的第一齿轮19啮合配合，相邻的两个第二筒体5之间均设有连接柱21，连接柱21的上端与安装板1底面固定连接，连接柱21的下端均固定安装传动齿轮22，竖轴18的下端均固定安装第三齿轮23，第三齿轮23均与对应的传动齿轮22啮合配合，低频谐振腔7的侧壁上固定安装低频极化探针24，高频谐振腔8侧壁上固定安装高频极化探针25，低频极化探针24与低频谐振腔7的椭圆长轴共线，高频极化探针25与高频谐振腔8的椭圆长轴共线，低频谐振腔7的椭圆长轴与高频谐振腔8的椭圆长轴在两个腔体的交界面相垂直，第一筒体3上端两侧对称铰接安装半圆盖板26，同一个第一筒体3上端的两个半圆盖板26处于水平状态时能组合成一个完整的圆形盖板并将该第一筒体3的上端口关闭，半圆盖板26底面均开设导向槽轨27，导向槽轨27内均配合安装滑块28，盲孔11内均设有竖杆29，竖杆29的上端与对应的滑块28底部铰接连接，竖杆29的下端均固定安装柱状块30，柱状快30能沿对应的盲孔11上下滑动，螺杆14上均套装内螺纹套41，内螺纹套41与对应的第三筒体6侧部之间均通过连接块42固定连接。本发明中的第一筒体3与对应的第二筒体5、第三筒体6、低频极化探针24、高频极化探针25、盖板17组成高增益的双频圆极化天线单元，将每个双频圆极化天线单元进行模块化处理，每个双频圆极化天线单元加工难度更低，便于拆解，拆解后便于运输，同一个双频圆极化天线单元中的第一筒体3、第二筒体5、第三筒体6三者通过插杆9与插孔10的插接配合进行初步连接，通过螺杆14、套管15、轴承座16、第一螺纹孔12、第二螺纹孔13的配合可以将同一个双频圆极化天线单元中的第一筒体3、第二筒体5和第三筒体6进行连接并安装在安装板1上，转动其中一根竖轴18，在第三齿轮23与对应的传动齿轮22啮合配合作用下所有的竖轴18可以同步转动，通过该设计可以进行多个双频圆极化天线单元的同时安装，进行同时安装时首先将每组双频圆极化天线单元进行初步连接，此时螺杆14的上端对准对应的第二螺纹孔13的下端，然后通过转动其中一根竖轴18，此时所有的竖轴18同步转动，竖轴18通过第二齿轮20与第一齿轮19啮合配合带动对应的套管15转动，套管15通过插块40与长条导向槽39的配合带动对应的螺杆14转动，在螺纹配合下螺杆14向上旋转移动，螺杆14慢慢依次拧入到对应的第二螺纹孔13及第一螺纹孔12内，该过程既可以完成第一筒体3与安装板1的连接还可以完成同一个双频圆极化天线单元中的第一筒体3、第二筒体5、第三筒体6的进一步紧固，多个双频圆极化天线单元安装在安装板1上组成为平面阵列辐射单元，实现高效率窄波束辐射，继续转动螺杆14，螺杆14继续上移可以推动对应的柱状块30上移，柱状快30上移带动对应的竖杆29上移，竖杆29推动对应的滑块28沿对应的导向槽轨27中移动可以完成半圆盖板26的打开，螺杆14翻转即可完成半圆盖板26的关闭，通过该设计可以在本发明使用时快速的同步打开所有的半圆盖板26，也可以快速的将其进行关闭，适用于需要将天线随时打开与关闭的场合使用，通过相配合的两个半圆盖板26将喇叭形腔体4上端口随时进行关闭可以避免外界的杂质进入到低频谐振腔7和高频谐振腔8而影响本发明的信号发出的稳定性，本发明通过模块化设计使得加工工艺更加简单，制造难度降低，降低了生产成本。

具体而言，如图所示，本实施例所述的插杆9的上端外周固定安装环形凸条31，插孔10内壁上开设环形凹槽32，环形凸条31为可形变材质。通过该设计可以提高插杆9与对应插孔10的插接牢固程度，可以进一步的提高本发明整体组装的稳定性。

具体的，如图所示，本实施例所述的竖杆29上套设弹簧38，弹簧38的上端与对应盲孔11内侧壁固定连接，弹簧38的下端与对应柱状快30的上端固定连接。弹簧38给柱状快30一个向下的推力，可以帮助半圆盖板26自动复位到关闭状态。

进一步的，如图所示，本实施例所述的导向槽轨27为T型槽，滑块28为T型滑块。T型槽与T型滑块的配合更加稳固且结构简单。

更进一步的，如图所示，本实施例所述的安装板1的右端底部通过轴承活动安装主动轴33，主动轴33的下端固定安装第四齿轮34，第四齿轮34与位于最右侧的第三齿轮23啮合配合，安装板1底部固定安装电机35，电机35的输出轴上固定主动齿轮36，主动轴33的上端固定安装从动齿轮37，主动齿轮36与从动齿轮37啮合配合。电机35工作通过主动齿轮36与从动齿轮37的啮合配合带动主动轴3转动，主动轴3通过第四齿轮34与第三齿轮23的配合带动最右侧的竖轴18转动，在第三齿轮23与传动齿轮22的啮合配合下所有的竖轴18同步转动，通过该设计可以更加轻松地的控制所有的竖轴18的同步转动，从而更加轻松方便的控制所有的半圆盖板26同步打开与关闭。

更进一步的，如图所示，本实施例所述的：低频谐振腔7的椭圆长轴的长度小于喇叭形腔体4的馈电端口直径。这样可获得相对较高的单元辐射增益，较好的空间阻抗匹配，又避免了在组阵设计时阵列方向图出现较高的栅瓣。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种高增益圆极化天线，其特征在于：包括横向的安装板（1），安装板（1）顶面开设多个均匀分布的圆孔（2），圆孔（2）上端均设有第一筒体（3），第一筒体（3）内部为上端大下端小的喇叭形腔体（4），第一筒体（3）的下端均设有第二筒体（5），第二筒体（5）的上端插入到对应的圆孔（2）内，第二筒体（5）的下端均设有第三筒体（6），位于同一竖直方向的第一筒体（3）、第二筒体（5）、第三筒体（6）三者同轴，第二筒体（5）内部为低频谐振腔（7），第三筒体（6）内部为高频谐振腔（8），低频谐振腔（7）和高频谐振腔（8）均为椭圆柱形状，低频谐振腔（7）的上端口与喇叭形腔体（4）的下端口相连，高频谐振腔（8）的上端口与低频谐振腔（7）的下端口相连，第二筒体（5）的上端面的左右两侧及第三筒体（6）的上端面的左右两侧均固定安装竖向的插杆（9），第一筒体（3）下端面及第二筒体（5）的下端面对应插杆（9）处均开设插孔（10），插杆（9）与对应的插孔（10）插接配合，第一筒体（3）顶面左右两侧对称开设盲孔（11），第一筒体（3）底面对应盲孔（11）处均开设第一螺纹孔（12），第一螺纹孔（12）的上端与对应的盲孔（11）相通，安装板（1）顶面位于圆孔（2）两侧对应第一螺纹孔（12）处均开设第二螺纹孔（13），第二螺纹孔（13）内均配合安装螺杆（14），螺杆（14）的上端与对应的第一螺纹孔（12）螺纹配合，螺杆（14）靠近下端处均套装套管（15），螺杆（14）侧壁上开设长条导向槽（39），套管（15）内壁上固定安装插块（40），插块（40）插入到对应的长条导向槽（39）内部，套管（15）均通过轴承座（16）安装在第三筒体（6）的侧部，第三筒体（6）的下端固定安装盖板（17），盖板（17）下端面中间通过轴承安装竖轴（18），竖轴（18）的上端固定套装第一齿轮（19），套管（15）的下端均固定套装第二齿轮（20），第二齿轮（20）均与对应的第一齿轮（19）啮合配合，相邻的两个第二筒体（5）之间均设有连接柱（21），连接柱（21）的上端与安装板（1）底面固定连接，连接柱（21）的下端均固定安装传动齿轮（22），竖轴（18）的下端均固定安装第三齿轮（23），第三齿轮（23）均与对应的传动齿轮（22）啮合配合，低频谐振腔（7）的侧壁上固定安装低频极化探针（24），高频谐振腔（8）侧壁上固定安装高频极化探针（25），低频极化探针（24）与低频谐振腔（7）的椭圆长轴共线，高频极化探针（25）与高频谐振腔（8）的椭圆长轴共线，低频谐振腔（7）的椭圆长轴与高频谐振腔（8）的椭圆长轴在两个腔体的交界面相垂直，第一筒体（3）上端两侧对称铰接安装半圆盖板（26），同一个第一筒体（3）上端的两个半圆盖板（26）处于水平状态时能组合成一个完整的圆形盖板并将该第一筒体（3）的上端口关闭，半圆盖板（26）底面均开设导向槽轨（27），导向槽轨（27）内均配合安装滑块（28），盲孔（11）内均设有竖杆（29），竖杆（29）的上端与对应的滑块（28）底部铰接连接，竖杆（29）的下端均固定安装柱状块（30），柱状快（30）能沿对应的盲孔（11）上下滑动，螺杆（14）上均套装内螺纹套（41），内螺纹套（41）与对应的第三筒体（6）侧部之间均通过连接块（42）固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种高增益圆极化天线，其特征在于：所述的插杆（9）的上端外周固定安装环形凸条（31），插孔（10）内壁上开设环形凹槽（32），环形凸条（31）为可形变材质。

3.根据权利要求1所述的一种高增益圆极化天线，其特征在于：所述的竖杆（29）上套设弹簧（38），弹簧（38）的上端与对应盲孔（11）内侧壁固定连接，弹簧（38）的下端与对应柱状快（30）的上端固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种高增益圆极化天线，其特征在于：所述的导向槽轨（27）为T型槽，滑块（28）为T型滑块。

5.根据权利要求1所述的一种高增益圆极化天线，其特征在于：所述的安装板（1）的右端底部通过轴承活动安装主动轴（33），主动轴（33）的下端固定安装第四齿轮（34），第四齿轮（34）与位于最右侧的第三齿轮（23）啮合配合，安装板（1）底部固定安装电机（35），电机（35）的输出轴上固定主动齿轮（36），主动轴（33）的上端固定安装从动齿轮（37），主动齿轮（36）与从动齿轮（37）啮合配合。

6.根据权利要求1所述的一种高增益圆极化天线，其特征在于：所述的：低频谐振腔（7）的椭圆长轴的长度小于喇叭形腔体（4）的馈电端口直径。

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