CN111799546B - 一种毫米波宽带波纹喇叭及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种毫米波宽带波纹喇叭及其制作方法，其中毫米波宽带波纹喇叭包括圆波导、变模段、变角段、辐射段，所述圆波导为第一光壁波导，一端为馈源输入端，另一端连接变模段的内壁；所述变模段由第二光壁波导和若干第二波纹槽渐变的周期波纹结构组成，所述变角段由线性张开的第三光壁波导和若干周期性第三波纹槽结构组成，所述辐射段由线性张开的第四光壁波导和若干周期性第四波纹槽结构组成，变模段内壁与圆波导的内壁直径相同。该发明提出的毫米波宽带波纹喇叭采用最普通的槽深变化的过渡段来实现光壁波导到波纹波导的过渡。

Description

一种毫米波宽带波纹喇叭及其制作方法

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种毫米波宽带波纹喇叭及其制作方法。

背景技术

毫米波波纹喇叭具有带宽宽、方向图等化好、交叉极化高等优点，广泛应用于雷达系统和无线通信系统中，主要功能是作为反射面天线的馈源，故喇叭性能的优劣直接影响整机的性能。

在毫米波频段，实现宽带匹配的波纹喇叭，将圆波导主模TE₁₁模变换到HE₁₁模的变模段，多采用环加载槽结构，在毫米波频段环加载槽的加工难度相对较高，且加工工艺复杂，容易产生高次模，影响电讯性能。

因此，能否研制出容易制造的高性能的毫米波波纹喇叭，为本领域技术人员近年来所亟待解决的技术难题。

发明内容

由于毫米波频段的高频特性，为解决波长变短后采用环加载技术对加工工艺的要求增加的难题。本发明提供一种毫米波宽带波纹喇叭及其制作方法。本发明采用以下技术方案：

一种毫米波宽带波纹喇叭，包括圆波导、变模段、变角段、辐射段，所述圆波导为第一光壁波导，一端为馈源输入端，另一端连接变模段的内壁；所述变模段由第二光壁波导和若干第二波纹槽渐变的周期波纹结构组成；所述变角段由线性张开的第三光壁波导和若干周期性第三波纹槽结构组成，所述辐射段由线性张开的第四光壁波导和若干周期性第四波纹槽结构组成，变模段内壁与圆波导的内壁直径相同。

制作上述毫米波宽带波纹喇叭的方法，所述圆波导、变模段、变角段、辐射段分段加工，然后工装拼接、最后焊接为一体。

本发明的优点在于：

(1)本发明提出的毫米波宽带波纹喇叭采用最普通的槽深变化的过渡段来实现光壁波导到波纹波导的过渡，变模段的垂直喇叭轴线的槽深由深变浅，第二波纹槽的内圆环的直径是相同的。

(2)变模段的圆波导和第一光壁波导直径相同，仅仅通过改变第二波纹槽的深度来激励高次模，通过第二波纹槽深度的线性变化，产生有益的高次模，实现TE₁₁到HE₁₁模式转换。

(3)变角段和辐射段中渐张角、各位置槽深、光壁波导的内径设置方式可以提高宽带波纹喇叭的驻波特性和辐射性能。

(4)第二波纹槽、第三波纹槽、第四波纹槽的结构简单，易于加工。

(5)本结构中周期结构均变为圆环片状结构，大大降低了馈源加工难度，采用分段加工方式，降低对机械加工的难度。

(6)本发明的喇叭带宽宽，交叉极化好，同时具有宽频带E面和H面波束等化好。

附图说明

图1为本发明所述的一种毫米波宽带波纹喇叭剖视图1。

图2为本发明所述的一种毫米波宽带波纹喇叭剖视图2。

图3为图2中A部分对第一渐张角t1的放大图。

图4为本发明所述一种毫米波宽带波纹喇叭结构示意图驻波。

图5为本发明所述一种毫米波宽带波纹喇叭结构示意图的E面和H面方向图。

图6为本发明所述一种毫米波宽带波纹喇叭结构示意图的H面主面和交叉极化方向图。

图7为本发明所述一种毫米波宽带波纹喇叭结构示意图的E面主面和交叉极化方向图。

图中标注符号的含义如下：

1-圆波导 2-变模段 21-第二波纹槽 22-第二光壁波导

3-变角段 31-第三波纹槽 32-第三光壁波导

4-辐射段 41-第四波纹槽 42-第四光壁波导

具体实施方式

实施例1

一种毫米波宽带波纹喇叭，包括圆波导1、变模段2、变角段3、辐射段4，所述圆波导1为第一光壁波导，一端为馈源输入端，另一端连接变模段2的内壁；所述变模段2由与圆波导1内壁直径相同的第二光壁波导22和若干第二波纹槽21渐变的周期波纹结构组成；所述变角段3由线性张开的第三光壁波导32和若干周期性第三波纹槽31结构组成，所述辐射段4由线性张开的第四光壁波导42和若干周期性第四波纹槽41结构组成。

所述变模段2从靠近圆波导1的一侧向变角段3的方向上，第二波纹槽21的槽深由大变小，靠近变角段3的几个波纹槽深度和变角段3的第一个第三波纹槽31深度相同，仅仅通过改变第二波纹槽21的深度来激励高次模，通过第二波纹槽21深度的线性变化，产生有益的高次模，实现TE₁₁到HE₁₁模式转换。为了有良好的驻波特性和辐射性能，第二波纹槽21起始端的第一个槽的槽深为0.42λ，末端的最后一个槽的槽深为λ/4，λ为工作波长，其余若干槽深度成渐变趋势，槽宽和槽周期均布。

所述变角段3包括线性张开的第三光壁波导32，所述第三光壁波导32的内径由第二光壁波导22的内径线性逐渐张开，直至扩张到辐射段4种第四光壁波导42与变角段3连接处的直径大小。所述第三光壁波导32的第一渐张角t1小于第四光壁波导42的第二渐张角t2。在该实施例中，所述第一渐张角t1＝2°，所述第二渐张角t2＝10°。所述辐射段4的第四波纹槽41为相同的周期结构，槽深均为λ/4，内径线性张开，λ为工作波长。所述变模段2、变角段3和辐射段4的波纹槽在与波纹喇叭中轴线方向平行的槽宽相同。第二波纹槽21、第三波纹槽31、第四波纹槽41均为单槽结构，剖面均为圆环状。图4给出了本发明所述的一种毫米波宽带波纹喇叭驻波，工作频带内驻波均小于1.5。图5-7给出了本发明所述的一种毫米波宽带波纹喇叭方向图，由图5所示,E面H面方向图波束等化良好,方向图的基本重合。图6和图7所示,E面和H面交叉极化良好,轴向交叉极化均大于50dB。

本发明的工作原理如下：

如图1-3所示，本申请中的圆波导1的主模TE₁₁模经过变模段2变换成HE₁₁模，HE₁₁模传输的波纹喇叭，具有低交叉极化和E面和H面方向图等化好的特点。实施例1通过11个第二波纹槽21完成了变模段2的功能，第二波纹槽21的深度遵循由大变小的原则，然后趋于相等。然后变角段3将波纹喇叭的带有第三波纹槽31的线性张开角t1的第三光壁波导32连接至带有第四波纹槽41的线性张开的第四光壁波导42的渐张角t2的辐射段4上。辐射段4的开口尺寸和轴向长度由所需的喇叭照射电平决定。

实施例2

为了制作实施例1的毫米波宽带波纹喇叭，本实施例公开的方法为所述圆波导1、变模段2、变角段3、辐射段4分段加工，然后工装拼接、最后焊接为一体。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种毫米波宽带波纹喇叭，包括圆波导(1)、变模段(2)、变角段(3)、辐射段(4)，其特征在于：所述圆波导(1)为第一光壁波导，一端为馈源输入端，另一端连接变模段(2)的内壁；所述变模段(2)由第二光壁波导(22)和若干第二波纹槽(21)渐变的周期波纹结构组成；所述变角段(3)由线性张开的第三光壁波导(32)和若干周期性第三波纹槽(31)结构组成，所述辐射段(4)由线性张开的第四光壁波导(42)和若干周期性第四波纹槽(41)结构组成，变模段(2)内壁与圆波导(1)的内壁直径相同；

所述变模段(2)从靠近圆波导(1)的一侧向变角段(3)的方向上，变模段(2)的第二波纹槽(21)的槽深由大变小，靠近变角段(3)的几个波纹槽深度和变角段(3)的第一个第三波纹槽(31)深度相同

第二波纹槽(21)起始端的第一个槽的槽深为0.42λ，末端的最后一个槽的槽深为λ/4，λ为工作波长；

所述变角段(3)包括线性张开的第三光壁波导(32)，所述第三光壁波导(32)的内径由第二光壁波导(22)的内径线性逐渐张开，直至扩张到辐射段(4)中第四光壁波导(42)与变角段(3)连接处的直径大小；

所述第三光壁波导(32)的第一渐张角t1小于第四光壁波导(42)的第二渐张角t2，第三光壁波导(32)的半径由第一渐张角t1渐变到t2。

2.根据权利要求1所述的一种毫米波宽带波纹喇叭，其特征在于，所述第一渐张角t1＝2°，所述第二渐张角t2＝10°。

3.根据权利要求1所述的一种毫米波宽带波纹喇叭，其特征在于，所述变模段(2)、变角段(3)和辐射段(4)的波纹槽在与波纹喇叭中轴线方向平行的槽宽相同。

4.根据权利要求1所述的一种毫米波宽带波纹喇叭，其特征在于，第二波纹槽(21)、第三波纹槽(31)、第四波纹槽(41)均为单槽结构，剖面均为圆环状。

5.根据权利要求4所述的一种毫米波宽带波纹喇叭，其特征在于，所述辐射段(4)的第四波纹槽(41)为相同的周期结构，槽深均为λ/4，内径线性张开，λ为工作波长。

6.制作权利要求1任意一项所述的一种毫米波宽带波纹喇叭的方法，其特征在于，所述圆波导(1)、变模段(2)、变角段(3)、辐射段(4)分段加工，然后工装拼接、最后焊接为一体。

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