CN112582801A - 一种圆极化喇叭天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种圆极化喇叭天线，包括：依次连接的矩形‑圆形波导过渡段、圆极化器和喇叭口径面；其中，所述圆极化器内部设置有与矩形波导长边具有45°夹角的介质插片，用以将所述矩形‑圆形波导过渡段输出的线极化电场，分化为两个等幅度、90°相位差的正交波导模。本发明的圆极化喇叭天线结构简单紧凑、稳定、一致性好,相比于现有的圆极化喇叭天线,具有更宽的带宽、更广的应用范围。

Description

一种圆极化喇叭天线
技术领域
本发明涉及天线技术领域，特别是指一种圆极化喇叭天线。
背景技术
随着无线通信技术的飞速发展,毫米波系统得到了越来越广泛的应用，频率已经上升至30GHz－1THz的范围。毫米波系统的元器件尺寸小、重量轻。与同口径的天线相比，毫米波天线具有波束窄、方向性好、绝对带宽宽的优点。
圆极化波在工程应用中有着其独特的优势。圆极化雷达能够接受任何线极化的信号，可以用作侦查雷达，接收敌方的信号；同理，圆极化波对任何线极化及椭圆极化波都能起干扰作用，故而可用作干扰雷达天线。另外，圆极化波还具备抗干扰的能力，例如发射出去的右旋圆极化波遇到散射体后，其反射回来的波是左旋圆极化波，对发射雷达不存在干扰作用；与移动目标之间的通讯等圆极化波有其优势。
目前喇叭天线常用的圆极化产生方法有：依靠天线结构直接产生(如螺旋天线)、使用圆极化转换器、使用移相器产生相位差90度的正交线极化等。2010年王佑贞等人提出了一种圆极化宽带圆锥喇叭天线，通过在圆波导的管壁对称地插入两排金属螺钉，金属螺钉是相等间隔来排列，从而实现圆极化的。但是其结构复杂，频带较窄，并且极化器内部激励容易引起高次模。2018年葛悦禾等人提出一种加载超材料的圆极化喇叭天线，在其内部或者喇叭口面上加载圆极化转换器,可以将发射的线极化波转换为圆极化波。该专利只给出了驻波比小于2的频带范围为28-30.7GHz，相对带宽仅有9.3％。
综上所述，目前毫米波宽带端射圆极化带宽窄，结构复杂，不利于生产应用，难于保证一致性等不良特性限制了宽带毫米波通信系统的发展。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种圆极化喇叭天线，结构简单紧凑、稳定、一致性好,相比于现有的圆极化天线,具有更宽的带宽、更广的应用范围。
基于上述目的，本发明提供一种圆极化喇叭天线，包括：依次连接的矩形-圆形波导过渡段、圆极化器和喇叭口径面；其中，
所述圆极化器内部设置有与矩形波导长边具有45°夹角的介质插片，用以将所述矩形-圆形波导过渡段输出的线极化电场，分化为两个等幅度、90°相位差的正交波导模。
较佳地，所述介质插片为燕尾形介质插片。
较佳地，所述介质插片为高频介质基板。
其中，所述圆极化器的内壁开设了两个用以固定所述介质插片的窄槽。
较佳地，所述圆极化器的内壁还开设了两个补偿槽，所述两个补偿槽所在平面与所述两个窄槽所在平面正交。
其中，所述矩形-圆形波导过渡段的第一端口的内壁截面为矩形，第二端口的内壁截面为圆形，两个端口之间的内壁的截面是从矩形通过连续的曲线平滑过渡到圆形，以完成矩形波导主模到圆波导主模的转换。
其中，所述矩形-圆形波导过渡段的外壁的截面为圆形，且所述矩形-圆形波导过渡段的外壁的圆形截面的半径与所述圆极化器的外壁的圆形截面的半径相等。
进一步，所述圆极化喇叭天线还包括：用以将所述矩形-圆形波导过渡段和圆极化器进行组合固定的法兰盘。
较佳地，所述喇叭口径面的窄口端内壁的半径和所述圆极化器内壁的半径相等，以及
所述喇叭口径面与所述圆极化器通过法兰盘进行组合固定。
较佳地，所述矩形-圆形波导过渡段、圆极化器和喇叭口径面均采用金属板加工。
本发明的技术方案的圆极化喇叭天线，包括依次连接的矩形-圆形波导过渡段、圆极化器和喇叭口径面；其中，所述圆极化器内部设置有与矩形波导长边具有45°夹角的介质插片，用以将所述矩形-圆形波导过渡段输出的线极化电场，分化为两个等幅度、90°相位差的正交波导模。通过圆极化器2内部设置的介质插片可以实现圆极化性能；介质插片13的燕尾形状简单易加工，通过介质插片13实现圆极化性能的圆极化喇叭天线，结构简单紧凑、且通过实验证明其稳定、一致性好,相比于现有的圆极化喇叭天线,具有更宽的带宽、更广的应用范围。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种圆极化喇叭天线的三维整体示意图；
图2为本发明实施例提供的一种圆极化喇叭天线的内部结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种圆极化喇叭天线的增益与频率的变化曲线图；
图4为本发明实施例提供的一种圆极化喇叭天线的轴比与频率的变化曲线图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
下面结合附图详细说明本发明实施例的技术方案。
本发明实施例提供的一种圆极化喇叭天线，结构如图1、2所示，包括依次连接的矩形-圆形波导过渡段3、圆极化器2和喇叭口径面1。
其中，矩形-圆形波导过渡段3的一端端口(第一端口)12的内壁截面为矩形，另一端端口(第二端口)11的内壁截面为圆形；矩形-圆形波导过渡段3的两个端口之间的内壁的截面是从矩形通过连续的曲线平滑过渡到圆形的，以完成工作在指定频段的矩形波导主模TE10模到圆波导主模TE11模的转换。其中，作为第一端口的矩形波导端口具体可以是标准矩形波导WR-28端口。
圆极化器2与矩形-圆形波导过渡段3的第二端口11相连，其中，圆极化器2的内壁圆截面的半径与与之相连的第二端口11的内壁圆截面的半径相等；
较佳地，矩形-圆形波导过渡段3的外壁的截面为圆形，且所述矩形-圆形波导过渡段3的外壁的圆形截面的半径与圆极化器2的外壁的圆形截面的半径相等。
较佳地，本发明实施例提供的一种圆极化喇叭天线中还可包括：用以将所述矩形-圆形波导过渡段3和圆极化器2进行组合固定的法兰盘6和法兰盘7。
较佳地，本发明实施例提供的一种圆极化喇叭天线中还可包括：设置于矩形-圆形波导过渡段3的第一端口12的底座8。
圆极化器2的内壁的截面为圆形，在圆极化器2内部设置有与矩形波导长边具有45°夹角的介质插片13，用以将所述矩形-圆形波导过渡段输出的线极化电场，分化为两个等幅度、90°相位差的正交波导模，实现圆极化性能。
较佳地，介质插片13为燕尾形介质插片，可以采用高频介质基板，例如采用Rogers(罗杰斯)RO4003(tm)材质制成。具体地，介质插片13可以由一对燕尾形的介质板组成，且该对燕尾形的介质板的燕尾开口朝向圆极化器2的端口。
较佳地，介质插片13可以通过在圆极化器2内壁开设的两个窄槽10、14进行固定，即介质插片13的两个边卡在两个窄槽10中以使得介质插片13固定于圆极化器2中。
进一步，圆极化器2的内壁还开设了两个补偿槽，所述两个补偿槽所在平面与所述两个窄槽所在平面正交，以平衡两个窄槽对圆极化器2内壁带来的影响；在图2中，一个补偿槽的标记为9。
喇叭口径面1的窄口端与圆极化器2相连，且喇叭口径面1的窄口端内壁的半径和圆极化器2内壁的半径相等。
较佳地，本发明实施例提供的一种圆极化喇叭天线中还可包括：用以将喇叭口径面1和圆极化器2进行组合固定的法兰盘4和法兰盘5。
较佳地，矩形-圆形波导过渡段3、圆极化器2和喇叭口径面1均采用金属板加工，成本较低。圆极化器2中的介质插片13的燕尾形状简单易加工，由于制造误差或不准确的介电常数而导致的相位差可以通过调整插入的介质插片13的长度来改善。
较佳地，圆极化器2和喇叭口径面1，两者是采用低损耗金属材料铝铸造成型的一体化结构。圆极化器2靠近矩形-圆形波导过渡段3的端口11用与圆极化器2相同的金属材料封闭。
将本发明实施例提供的一种圆极化喇叭天线在电磁仿真软件中进行仿真,其仿真结果，如图3、4所示，表明在22～41GHz频段，本发明的圆极化喇叭天线的增益大于15dB，3dB波束宽度为26.8°，轴比小于3。可见,本发明的圆极化喇叭天线在宽度为19GHz的频带内具有较高的增益和良好的圆极化特性。
本发明的技术方案的圆极化喇叭天线，包括依次连接的矩形-圆形波导过渡段、圆极化器和喇叭口径面；其中，所述圆极化器内部设置有与矩形波导长边具有45°夹角的介质插片，用以将所述矩形-圆形波导过渡段输出的线极化电场，分化为两个等幅度、90°相位差的正交波导模。通过圆极化器2内部设置的介质插片可以实现圆极化性能；介质插片13的燕尾形状简单易加工，通过介质插片13实现圆极化性能的圆极化喇叭天线，结构简单紧凑、且通过实验证明其稳定、一致性好,相比于现有的圆极化喇叭天线,具有更宽的带宽、更广的应用范围。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。
本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种圆极化喇叭天线，包括：依次连接的矩形-圆形波导过渡段、圆极化器和喇叭口径面；其中，
所述圆极化器内部设置有与矩形波导长边具有45°夹角的介质插片，用以将所述矩形-圆形波导过渡段输出的线极化电场，分化为两个等幅度、90°相位差的正交波导模。
2.根据权利要求1所述的圆极化喇叭天线，其特征在于，所述介质插片为燕尾形介质插片。
3.根据权利要求2所述的圆极化喇叭天线，其特征在于，所述介质插片为高频介质基板。
4.根据权利要求1所述的圆极化喇叭天线，其特征在于，所述圆极化器的内壁开设了两个用以固定所述介质插片的窄槽。
5.根据权利要求4所述的圆极化喇叭天线，其特征在于，所述圆极化器的内壁还开设了两个补偿槽，所述两个补偿槽所在平面与所述两个窄槽所在平面正交。
6.根据权利要求1-5任一所述的圆极化喇叭天线，其特征在于，所述矩形-圆形波导过渡段的第一端口的内壁截面为矩形，第二端口的内壁截面为圆形，两个端口之间的内壁的截面是从矩形通过连续的曲线平滑过渡到圆形，以完成矩形波导主模到圆波导主模的转换。
7.根据权利要求6所述的圆极化喇叭天线，其特征在于，所述矩形-圆形波导过渡段的外壁的截面为圆形，且所述矩形-圆形波导过渡段的外壁的圆形截面的半径与所述圆极化器的外壁的圆形截面的半径相等。
8.根据权利要求7所述的圆极化喇叭天线，其特征在于，还包括：用以将所述矩形-圆形波导过渡段和圆极化器进行组合固定的法兰盘。
9.根据权利要求1所述的圆极化喇叭天线，其特征在于，所述喇叭口径面的窄口端内壁的半径和所述圆极化器内壁的半径相等，以及
所述喇叭口径面与所述圆极化器通过法兰盘进行组合固定。
10.根据权利要求1所述的圆极化喇叭天线，其特征在于，所述矩形-圆形波导过渡段、圆极化器和喇叭口径面均采用金属材质加工。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220037793A1 (en) * 2020-07-31 2022-02-03 Hughes Network Systems Llc Integrated Polarization Converter and Feed Horn

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1047170A (zh) * 1989-01-11 1990-11-21 麦克罗皮恩公司 多模装介质多级喇叭天线
US5995057A (en) * 1998-05-27 1999-11-30 Trw Inc. Dual mode horn reflector antenna
US20050116871A1 (en) * 2003-09-25 2005-06-02 Prodelin Corporation Feed assembly for multi-beam antenna with non-circular reflector, and such an assembly that is field-switchable between linear and circular polarization modes
GB2476787A (en) * 1991-03-01 2011-07-13 Marconi Gec Ltd Microwave antenna
CN102842765A (zh) * 2012-08-30 2012-12-26 南京信息工程大学 一种新型高隔离度同频双极化喇叭天线
CN103236586A (zh) * 2013-03-21 2013-08-07 西安电子科技大学 小型圆极化喇叭天线
CN105024141A (zh) * 2015-07-13 2015-11-04 中国电子科技集团公司第十研究所 介质填充圆波导圆极化天线
CN205376774U (zh) * 2015-12-08 2016-07-06 中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所 一种介质透镜加载喇叭天线
CN207320331U (zh) * 2017-09-27 2018-05-04 北京星际安讯科技有限公司 双频双极化共口径波导喇叭平面阵列天线
CN207664234U (zh) * 2017-12-18 2018-07-27 佛山市三水弘声电器配件有限公司 一种雷达波导馈源喇叭结构
CN111403902A (zh) * 2020-03-24 2020-07-10 上海航天测控通信研究所 一种波束赋形双圆极化天线

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1047170A (zh) * 1989-01-11 1990-11-21 麦克罗皮恩公司 多模装介质多级喇叭天线
GB2476787A (en) * 1991-03-01 2011-07-13 Marconi Gec Ltd Microwave antenna
US5995057A (en) * 1998-05-27 1999-11-30 Trw Inc. Dual mode horn reflector antenna
US20050116871A1 (en) * 2003-09-25 2005-06-02 Prodelin Corporation Feed assembly for multi-beam antenna with non-circular reflector, and such an assembly that is field-switchable between linear and circular polarization modes
CN102842765A (zh) * 2012-08-30 2012-12-26 南京信息工程大学 一种新型高隔离度同频双极化喇叭天线
CN103236586A (zh) * 2013-03-21 2013-08-07 西安电子科技大学 小型圆极化喇叭天线
CN105024141A (zh) * 2015-07-13 2015-11-04 中国电子科技集团公司第十研究所 介质填充圆波导圆极化天线
CN205376774U (zh) * 2015-12-08 2016-07-06 中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所 一种介质透镜加载喇叭天线
CN207320331U (zh) * 2017-09-27 2018-05-04 北京星际安讯科技有限公司 双频双极化共口径波导喇叭平面阵列天线
CN207664234U (zh) * 2017-12-18 2018-07-27 佛山市三水弘声电器配件有限公司 一种雷达波导馈源喇叭结构
CN111403902A (zh) * 2020-03-24 2020-07-10 上海航天测控通信研究所 一种波束赋形双圆极化天线

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220037793A1 (en) * 2020-07-31 2022-02-03 Hughes Network Systems Llc Integrated Polarization Converter and Feed Horn
US11626666B2 (en) * 2020-07-31 2023-04-11 Hughes Network Systems, Llc Integrated polarization converter and feed horn

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