CN110112570B - 一种实现波束的特定指向的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实现波束的特定指向的方法及装置，其装置包括由多根等间距排列的圆弧弯波导构成的扇形波导组，各圆弧弯波导的圆心均重合于一点，所述扇形波导组通过多根作为馈电波导的直波导进行缝隙馈电，其中各直波导均与各圆弧弯波导垂直正交相连，各直波导的延长线交于各圆弧弯波导的圆心。本发明利用等间距排列的扇形波导组，结合直波导缝隙馈电，实现方位面阵元间的固定相位差，从而实现波束的特定指向；通过在扇形波导组不同位置加载直波导馈电，可以实现不同的阵元间固定相位差，从而很方便的实现多个波束指向。

Description

一种实现波束的特定指向的方法及装置
技术领域
本发明涉及微波通信领域，特别涉及一种实现波束的特定指向的方法及装置。
背景技术
多波束天线是能产生多个锐波束的天线，由于具有多目标同时通信的能力，可以实现一副天线广域覆盖的能力，且每个波束都可以实现高增益，在星载天线、空间探测等领域有着广泛的应用前景。多波束天线主要有透镜多波束、反射面多波束和相控阵多波束，前两者结构复杂，由于偏焦等问题多波束数量受到限制，而相控阵多波束可对波束数目和形状进行灵活控制，在卫星通信和电子对抗等领域得到越来越广泛的应用。传统的相控阵多波束主要是通过添加T/R组件来实现各单元的幅度和相位控制，其造价高昂，结构庞杂，同时损耗大，效率较低。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种实现波束的特定指向的方法及装置。
本发明的技术方案是：一种实现波束的特定指向的方法，包括如下步骤：
1)由多根等间距排列的圆弧弯波导构成的扇形波导组，使各圆弧弯波导的圆心均重合于一点，通过多根作为馈电波导的直波导对扇形波导组进行缝隙馈电，其中各直波导均与各圆弧弯波导垂直正交相连，各直波导的延长线交于各圆弧弯波导的圆心；
2)通过在扇形波导组不同位置处的直波导加载直波导馈电，并将圆弧弯波导的输出端同时馈入隔板极化器，实现与隔板极化器连接的辐射单元的不同的阵元间固定相位差，从而方便的实现多个波束指向；
3)通过改变圆弧弯波导间距大小来改变辐射单元初始相位差，从而实现多波束区域的整体偏移。
一种实现波束的特定指向的装置，包括由多根等间距排列的圆弧弯波导构成的扇形波导组，各圆弧弯波导的圆心均重合于一点，所述扇形波导组1通过多根作为馈电波导的直波导进行缝隙馈电，其中各直波导均与各圆弧弯波导垂直正交相连接，各直波导与各圆弧弯波导之间通过耦合缝隙进行缝隙馈电，各直波导的延长线交于各圆弧弯波导的圆心；所述扇形波导组的各圆弧弯波导的左端同时馈入隔板极化器，隔板极化器连接辐射单元。
上述扇形波导组为两组，且上下两层排列，每层扇形波导组均通过多根作为馈电波导的直波导进行缝隙馈电，每层扇形波导组的各直波导均与该层扇形波导组的各圆弧弯波导垂直正交相连，各直波导的延长线交于对应的该层扇形波导组的各圆弧弯波导的圆心；两层扇形波导组的各圆弧弯波导的左端同时馈入隔板极化器，隔板极化器连接辐射单元。
上述两层扇形波导组的上下层对应位置的两根圆弧弯波导为一组，每组圆弧弯波导的左端同时馈入一隔板极化器，当该组圆弧弯波导同时馈电时，对应的该隔板极化器产生线极化，当该组圆弧弯波导一路馈电时，产生圆极化。
本发明的有益效果：本发明提供了一种实现波束的特定指向的方法及装置，本发明采用扇形波导与直波导垂直相交(通过一对缝隙实现扇形波导的窄边与直波导宽边之间的耦合)的馈电方式，巧妙的实现了不同单元之间的等相差和所需幅度分布，通过直波导的位置变换实现不同的相差变化，从而实现多波束，同时通过调节耦合缝隙尺寸实现所需的方向图特性。
附图说明
图1为本发明的结构原理示意图；
图2为本发明的整体外观示意图一；
图3为本发明的整体外观示意图二；
图4为本发明的两层扇形波导组的圆弧弯波导与隔板极化器连接局部图；
图5为一组圆弧弯波导与对应的隔板极化器在连接部位的结构示意图；
图6为一组圆弧弯波导与对应的隔板极化器、阵元连接部位的结构示意图；
图7为图6的左视示意图；
图8为本发明的辐射单元的多个阵元的排列示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
参见图1-图8，本发明实施例提供了一种实现波束的特定指向的方法及装置，其方法包括如下步骤：
1)由多根等间距排列的圆弧弯波导1-1构成的扇形波导组1，使各圆弧弯波导1-1的圆心均重合于一点，通过多根作为馈电波导的直波导2对扇形波导组1进行缝隙馈电，其中各直波导2均与各圆弧弯波导1-1垂直正交相连，各直波导2的延长线交于各圆弧弯波导1-1的圆心；
2)通过在扇形波导组1不同位置处的直波导2加载直波导馈电，并将圆弧弯波导1-1的输出端同时馈入隔板极化器3，实现与隔板极化器3连接的辐射单元4的不同的阵元4-1间(阵元一般采取波导口辐射单元，如图8所示)固定相位差，从而方便的实现多个波束指向；
3)通过改变圆弧弯波导1-1间距大小来改变辐射单元初始相位差，从而实现多波束区域的整体偏移。
参见图1-图4，本发明的实现波束的特定指向的装置包括由多根等间距排列的圆弧弯波导1-1构成的扇形波导组1，各圆弧弯波导1-1的圆心均重合于一点，所述扇形波导组1通过多根作为馈电波导的直波导2进行缝隙馈电，其中各直波导2均与各圆弧弯波导1-1垂直正交相连接，各直波导2与各圆弧弯波导1-1之间通过耦合缝隙进行缝隙馈电，各直波导2的延长线交于各圆弧弯波导1-1的圆心；所述扇形波导组1的各圆弧弯波导1-1的左端同时馈入隔板极化器3，隔板极化器3连接辐射单元4。本实施例采用扇形波导与直波导垂直相交(通过一对缝隙实现扇形波导的窄边与直波导宽边之间的耦合)的馈电方式，巧妙的实现了不同单元之间的等相差和所需幅度分布，通过直波导的位置变换实现不同的相差变化，从而实现多波束，同时，通过调节耦合缝隙尺寸实现所需的方向图特性。
进一步地，所述扇形波导组1为两组，且上下两层排列，每层扇形波导组1均通过多根作为馈电波导的直波导2进行缝隙馈电，每层扇形波导组1的各直波导2均与该层扇形波导组1的各圆弧弯波导1-1垂直正交相连，各直波导2的延长线交于对应的该层扇形波导组1的各圆弧弯波导1-1的圆心；两层扇形波导组1的各圆弧弯波导1-1的左端同时馈入隔板极化器3，隔板极化器3连接辐射单元4。
进一步地，参见图4，所述两层扇形波导组1的上下层对应位置的两根圆弧弯波导1-1为一组，每组圆弧弯波导1-1的左端同时馈入一隔板极化器3，当该组圆弧弯波导1-1同时馈电时，对应的该隔板极化器3产生线极化，当该组圆弧弯波导1-1一路馈电时，产生圆极化。本实施例之所以采用上下两层馈电，目的是为了实现极化多样性，两层圆弧弯波导上下对应位置两根圆弧弯波导为一组(A和A’为一组，B和B’为一组，以此类推)，每组在左端同时馈入一隔板极化器，当A和A’同时馈电时，该隔板极化器产生线极化，当A或A’一路馈电时，产生圆极化。
进一步地，参见图8，所述辐射单元4包括多个并排的阵元4-1(阵元一般采取波导口辐射单元)，各阵元4-1分别通过一隔板极化器3与各组圆弧弯波导1-1依次一一对应。
进一步地，所述扇形波导组1为两组，且上下两层排列，每层扇形波导组1均通过多根作为馈电波导的直波导2进行缝隙馈电，每层扇形波导组1的各直波导2均与该层扇形波导组1的各圆弧弯波导1-1垂直正交相连，各直波导2的延长线交于对应的该层扇形波导组1的各圆弧弯波导1-1的圆心；两层扇形波导组1的各圆弧弯波导1-1的左端同时馈入隔板极化器3，隔板极化器3连接辐射单元4，其中辐射单元4包括多个并排的阵元4-1(阵元一般采取波导口辐射单元)，各阵元4-1分别通过一隔板极化器3与各组圆弧弯波导1-1依次一一对应。
综上，本发明利用等间距排列的扇形波导组，结合直波导缝隙馈电，实现方位面阵元间的固定相位差，从而实现波束的特定指向；通过在扇形波导组不同位置加载直波导馈电，可以实现不同的阵元间固定相位差，从而很方便的实现多个波束指向；扇形波导组与馈电波导垂直正交(结构上，所有馈电波导交于扇形波导的圆心)，扇形波导等间距排列，相邻两个阵元相位差一样，从而得到最好的辐射特性；改变扇形波导间距大小可以改变辐射单元初始相位差，从而实现多波束区域的整体偏移，即可以采取不同圆弧弯波导1-1间距的本发明装置来实现改变辐射单元初始相位差。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种实现波束的特定指向的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）由多根等间距排列的圆弧弯波导（1-1）构成的扇形波导组（1），使各圆弧弯波导（1-1）的圆心均重合于一点，通过多根作为馈电波导的直波导（2）对扇形波导组（1）进行缝隙馈电，其中各直波导（2）均与各圆弧弯波导（1-1）垂直正交相连，各直波导（2）的延长线交于各圆弧弯波导（1-1）的圆心；
2）通过在扇形波导组（1）不同位置处的直波导（2）加载直波导馈电，并将圆弧弯波导（1-1）的输出端同时馈入隔板极化器（3），实现与隔板极化器（3）连接的辐射单元（4）的不同的阵元（4-1）间固定相位差，从而方便的实现多个波束指向；
3）通过改变圆弧弯波导（1-1）间距大小来改变辐射单元初始相位差，从而实现多波束区域的整体偏移。
2.一种实现波束的特定指向的装置，其特征在于，包括由多根等间距排列的圆弧弯波导（1-1）构成的扇形波导组（1），各圆弧弯波导（1-1）的圆心均重合于一点，所述扇形波导组（1）通过多根作为馈电波导的直波导（2）进行缝隙馈电，其中各直波导（2）均与各圆弧弯波导（1-1）垂直正交相连接，各直波导（2）与各圆弧弯波导（1-1）之间通过耦合缝隙进行缝隙馈电，各直波导（2）的延长线交于各圆弧弯波导（1-1）的圆心；所述扇形波导组（1）的各圆弧弯波导（1-1）的左端同时馈入隔板极化器（3），隔板极化器（3）连接辐射单元（4）。
3.如权利要求2所述的一种实现波束的特定指向的装置，其特征在于，所述扇形波导组（1）为两组，且上下两层排列，每层扇形波导组（1）均通过多根作为馈电波导的直波导（2）进行缝隙馈电，每层扇形波导组（1）的各直波导（2）均与该层扇形波导组（1）的各圆弧弯波导（1-1）垂直正交相连，各直波导（2）的延长线交于对应的该层扇形波导组（1）的各圆弧弯波导（1-1）的圆心；两层扇形波导组（1）的各圆弧弯波导（1-1）的左端同时馈入隔板极化器（3），隔板极化器（3）连接辐射单元（4）。
4.如权利要求3所述的一种实现波束的特定指向的装置，其特征在于，所述两层扇形波导组（1）的上下层对应位置的两根圆弧弯波导（1-1）为一组，每组圆弧弯波导（1-1）的左端同时馈入一隔板极化器（3），当该组圆弧弯波导（1-1）两层同时馈电时，对应的该隔板极化器（3）产生线极化，当该组圆弧弯波导（1-1）单层馈电时，产生圆极化。
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