CN114784514A - 漏泄圆极化波导 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种漏泄圆极化波导,包括从后往前依次设置的封闭短路端、同轴波导、匹配单元以及馈电单元;所述同轴波导包括由内至外依次分布的第一内导体、第一绝缘层和第一外导体,所述第一绝缘层包覆在第一内导体的外部,所述第一外导体包覆在第一绝缘层的外部;沿着信号传输方向,在所述第一外导体的外表面上矩阵排列布置有缝隙阵列,所述缝隙阵列为由沿着第一外导体外表面的长度方向上设置的若干组缝隙阵元构成,每组缝隙阵元为由多个缝隙单元周向环绕而成的圆环状结构;每个缝隙单元由成对设置的第一缝隙和第二缝隙组成,且第一缝隙与第二缝隙不接触式正交设置。该漏泄圆极化波导具有增强信号覆盖强度和能力的优点。
Description
技术领域
本发明涉及通信传输的技术领域,尤其是一种漏泄圆极化波导。
背景技术
我国近年规划新建城市轨道交通里程达3.5万公里,其中地铁2.7万公里。同时截至目前,我国城市轨道交通运营里程超过6000公里,其中地铁约4500公里,轨道交通沿线的5G信号覆盖需求日益高涨。
漏泄同轴电缆为解决信号覆盖盲区的问题提供了解决方案,但因漏泄同轴电缆自身存在的结构限制,需要克服随着工作频率升高而损耗增大的缺点。5.8GHz频段的列车控制系统(CBTC,Communication Based Train Control System)需要更加高效可靠的电波覆盖,因而,适用于高频段的漏泄圆极化波导逐渐受到关注。
实际通信环境需要漏泄圆极化波导的辐射特性,能够具有更加灵活多变的特点,以便实现更加均匀稳定的电波覆盖,这就对漏泄圆极化波导的结构设计提出了新的要求。如果采用具有柔性特点的柔性波导结构,则可大幅度增加可连续生产的长度,达到降低敷设工程实施难度的效果。此外,柔性波导结构可减少中间接头的数量,接头处损耗(由反射、损耗和噪声等因素引起)减少,有助于提升覆盖效果。从传输特性方面看,柔性圆波导的基本模式,介于矩形波导的TE 10模和圆波导的TE 11模之间,其传输特性基本不受微小尺寸变化的影响,通过模式转换器与其他传输线匹配连接,又使得整体信号覆盖系统的兼容性得到有效提升。
因此,如何提高漏泄圆波导的增益,满足5.8GHz频段CBTC信号覆盖,并适应于狭小隧道环境,是本领域技术人员面临的技术问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
为此,本发明提出一种漏泄圆极化波导,具有增强信号覆盖强度和能力的优点。
根据本发明实施例的漏泄圆极化波导,包括从后往前依次设置的封闭短路端、同轴波导、匹配单元以及馈电单元;所述同轴波导包括由内至外依次分布的第一内导体、第一绝缘层和第一外导体,所述第一绝缘层包覆在所述第一内导体的外部,所述第一外导体包覆在所述第一绝缘层的外部;沿着信号传输方向,在所述第一外导体的外表面上矩阵排列布置有缝隙阵列,所述缝隙阵列为由沿着第一外导体外表面的长度方向上设置的若干组缝隙阵元构成,每组缝隙阵元为由多个缝隙单元周向环绕而成的圆环状结构;每个缝隙单元由成对设置的第一缝隙和第二缝隙组成,且所述第一缝隙与所述第二缝隙不接触式正交设置。
本发明的有益效果是,本发明的漏泄圆极化波导适用于5.8GHzCBTC频段信号覆盖,将第一缝隙及第二缝隙正交设置,一方面可以增强信号覆盖强度,实现了在信号传输路径上,同一位置的辐射电磁波信号正交叠加;另一方面,电场叠加形成圆极化电磁波,提高了漏泄波导的极化分集效果,通过极化分集,降低了信号互耦,提高数据流峰值速率,进一步增强信号的覆盖能力,从而降低整体覆盖系统中的中继设备成本、前期敷设和后期维护成本。
根据本发明一个实施例,所述第一缝隙和所述第二缝隙均为长方形缝隙。
根据本发明一个实施例,在同一个缝隙单元中,所述第一缝隙与所述第二缝隙之间具有间隔ds,且所述间隔ds为1mm~4mm。
根据本发明一个实施例,所述第一缝隙的长度为18mm~28mm,第一缝隙的宽度为3.5mm~6.5mm;所述第二缝隙的长度为18mm~28mm,第二缝隙的宽度为3.5mm~6.5mm。
根据本发明一个实施例,所述第一缝隙与所述同轴波导的中轴线夹角α为-45゜,所述第二缝隙与所述同轴波导的中轴线夹角α为45°。
根据本发明一个实施例,所述匹配单元由三段内直径不同、外直径不变的同轴传输线组成,分别为从后往前依次设置的第一段同轴传输线、第二段同轴传输线和第三段同轴传输线;所述馈电单元由同轴渐变线构成,同轴渐变线将大尺寸的同轴波导匹配到SMA适配器;所述封闭短路端由后端短路的同轴传输线构成。
根据本发明一个实施例,设定所述第一段同轴传输线的内导体为第二内导体,设定所述第二段同轴传输线的内导体为第三内导体,设定所述第三段同轴传输线的内导体为第四内导体,设定所述同轴渐变线的内导体为第五内导体;所述第五内导体的后端最大直径D4大于所述第三内导体的直径D2,所述第三内导体的直径D2大于所述第四内导体的直径D3,所述第四内导体的直径D3大于所述第一内导体的直径Di,所述第一内导体的直径Di大于所述第二内导体的直径D1,所述第二内导体的直径D1大于所述第五内导体的前端最小直径。
根据本发明一个实施例,所述同轴波导的长度大于所述馈电单元的长度L4,所述馈电单元的长度L4大于所述第二段同轴传输线的长度L2,所述第二段同轴传输线的长度L2大于所述第三段同轴传输线的长度L3,所述第三段同轴传输线的长度L3大于所述第一段同轴传输线的长度L1。
根据本发明一个实施例,所述封闭短路端的外直径、所述同轴波导的外直径、所述匹配单元的外直径以及所述馈电单元的后端最大外直径相等。
根据本发明一个实施例,所述封闭短路端的内直径和所述同轴波导的内直径相等。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。
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申请中记载的一些实施例,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是本发明漏泄圆极化波导的结构示意图;
图2是图1中A-A处的剖视图;
图3是图1中B-B处的剖视图;
图4是图1中同轴波导及封闭短路端的结构示意图;
图5是图3中的局部结构示意图;
图6是本发明漏泄圆极化波导外壁上正常的缝隙对;
图7是本发明漏泄圆极化波导外壁最后端且进行切角处理的缝隙对;
图8是本发明漏泄圆极化波导外壁垂直缝隙对的电场矢量示意图;
图9是本发明漏泄圆极化波导在5G到6G频段内S11参数实测和仿真图;
图10是本发明提供的漏泄波导在水平面内的轴比仿真图;
图11是本发明提供的漏泄波导在5G到6G频段内辐射效率仿真图。
附图中的标号为:1、同轴波导;101、第一内导体;102、第一绝缘层;103、第一外导体;2、匹配单元;3、馈电单元;301、第五内导体;4、封闭短路端;5、缝隙单元;501、第一缝隙;502、第二缝隙;6、第一段同轴传输线;601、第二内导体;7、第二段同轴传输线;701、第三内导体;8、第三段同轴传输线;801、第四内导体;9、安装标准SMA适配器的端口。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面参考附图具体描述本发明实施例的漏泄圆极化波导。
见图1,漏泄圆极化波导,包括从后往前依次设置的封闭短路端4、同轴波导1、匹配单元2以及馈电单元3。其中,同轴波导1的中轴线、匹配单元2的中轴线、馈电单元3的中轴线以及封闭短路端4的中轴线位于同一条直线上。
见图3,同轴波导1包括由内至外依次分布的第一内导体101、第一绝缘层102和第一外导体103,第一绝缘层102包覆在第一内导体101的外部,第一外导体103包覆在第一绝缘层102的外部。
见图1和见图4,沿着信号传输方向,在第一外导体103的外表面上矩阵排列布置有缝隙阵列,缝隙阵列为由沿着第一外导体103外表面的长度方向上设置的若干组缝隙阵元构成,即若干组缝隙阵元周期性排布在第一外导体103外表面的长度方向上。每组缝隙阵元为由多个缝隙单元5周向环绕而成的圆环状结构。
其中,每个缝隙单元5由成对设置的第一缝隙501和第二缝隙502组成,且第一缝隙501与第二缝隙502不接触式正交设置,需要说明的是,不接触式正交设置是指第一缝隙501与第二缝隙502两者的空间几何位置关系为垂直,但是两者相互之间不接触。这样的设计使得从第一缝隙501及第二缝隙502内辐射出的电磁波信号实现正交叠加,一方面可以增强信号覆盖强度,另一方面,电场叠加形成圆极化电磁波,提高了漏泄波导的极化分集效果。
见图6,根据本发明一个实施例,第一缝隙501和第二缝隙502均为长方形缝隙。在同一个缝隙单元5中,第一缝隙501与第二缝隙502之间具有间隔ds,且间隔ds为1mm~4mm,实际需仿真优化;需要说明的是,第一缝隙501的一条长边与第二缝隙502的一条短边平行且邻近分布,第一缝隙501的这一条长边与第二缝隙502的这一条短边之间的距离就是第一缝隙501与第二缝隙502之间的间隔ds。
其中,第一缝隙501的长度Ls为18mm~28mm,第一缝隙501的宽度Ws为3.5mm~6.5mm;第二缝隙502的长度Ls为18mm~28mm,第二缝隙502的宽度Ws为3.5mm~6.5mm。第一缝隙501与同轴波导1的中轴线夹角α为-45゜,第二缝隙502与同轴波导1的中轴线夹角α为45°。通过这样的设计,第一缝隙501及第二缝隙502可以使电磁场辐射到外部,且通过优化缝隙尺寸,同时满足传输信号的工作频率、信号盲区覆盖等要求,另外也可以更好地实现辐射电磁信号的正交叠加,进一步增强信号覆盖的强度。
见图5,根据本发明一个实施例,匹配单元2是基于同轴波导1设计的,匹配单元2由三段内直径不同、外直径不变的同轴传输线组成,分别为从后往前依次设置的第一段同轴传输线6、第二段同轴传输线7和第三段同轴传输线8。
见图5,馈电单元3由同轴渐变线构成,馈电单元3前端的接口选用的是安装标准SMA适配器的端口9,通过同轴渐变线将大尺寸的同轴波导1匹配到SMA适配器。需要说明的是,同轴渐变线的设计是根据同轴线特征阻抗公式,始终保持渐变同轴线内外径比例不变,控制阻抗为50欧姆,与标准SMA适配器接头对接,避免阻抗突变引起的电磁波反射。
见图3,封闭短路端4由后端短路的同轴传输线构成,封闭短路端4的内直径和同轴波导1的内直径相等,即封闭短路端4的内导体直径与同轴波导1中第一内导体101的直径相等。另外,封闭短路端4的外导体直径与同轴波导1中第一外导体103的直径相等。
见图3和图5,根据本发明一个实施例,设定第一段同轴传输线6的内导体为第二内导体601,设定第二段同轴传输线7的内导体为第三内导体701,设定第三段同轴传输线8的内导体为第四内导体801,设定同轴渐变线的内导体为第五内导体301;第五内导体301的后端最大直径D4大于第三内导体701的直径D2,第三内导体701的直径D2大于第四内导体801的直径D3,第四内导体801的直径D3大于第一内导体101的直径Di,第一内导体101的直径Di大于第二内导体601的直径D1,第二内导体601的直径D1大于第五内导体301的前端最小直径。
见图3,根据本发明一个实施例,同轴波导1的长度大于馈电单元3的长度L4,馈电单元3的长度L4大于第二段同轴传输线7的长度L2,第二段同轴传输线7的长度L2大于第三段同轴传输线8的长度L3,第三段同轴传输线8的长度L3大于第一段同轴传输线6的长度L1。
见图2,根据本发明一个实施例,封闭短路端4的外直径D0、同轴波导1的外直径D0、匹配单元2的外直径D0以及馈电单元3的后端最大外直径相等。
该漏泄圆极化波导的圆极化设计方法,包括以下步骤:
第1步骤、见图2和图4,漏泄圆极化波导的同轴波导1和封闭短路端4(辐射部分)的总长度为L,第一内导体101直径为Di,第一外导体103直径为D0,缝隙单元5是第一外导体103上正交设置的一对缝隙(第一缝隙501和第二缝隙502)。
见图6,缝隙的长度为Ls,缝隙的宽度为Ws,一个缝隙单元5中的两条缝隙(第一缝隙501和第二缝隙502)分别向两个不同方向倾斜45°,第一缝隙501的中心到同轴波导1的中轴线的距离为H1,第二缝隙502的中心到同轴波导1的中轴线的距离为H2,则第一缝隙501和第二缝隙502沿同轴中轴线方向的距离为H,即第一缝隙501的中心所在直线(该直线与同轴波导1的中轴线平行)与第二缝隙502的中心所在直线(该直线与同轴波导1的中轴线平行)的距离为H,且H=H1+H2。第一缝隙501与第二缝隙502的边沿距离为ds。
见图1和图4,在同轴波导1的外壁上设计四个缝隙单元5环绕成一圈形成一组缝隙阵元,实现全向辐射。
见图4,在同轴波导1的外壁上一共设计四组缝隙阵元,从后往前依次设置,分别为第一组缝隙阵元、第二组缝隙阵元、第三组缝隙阵元和第四组缝隙阵元,第一组缝隙阵元的最前端与第二组缝隙阵元的最前端之间的距离为Wg1,第二组缝隙阵元的最前端与第三组缝隙阵元的最前端之间的距离为Wg2,第三组缝隙阵元的最前端与第四组缝隙阵元的最前端之间的距离为Wg3。
见图7,由于漏泄圆极化波导的后端采用金属封闭的短路结构,该封闭结构的位置使得最后端的一组缝隙阵元被切割一部分,这一圈缝隙的结构与其它三圈缝隙的结构不相同。
第2步骤、漏泄圆极化波导的匹配单元2(匹配部分)是基于同轴波导1设计的,见图3,由三段内直径不同,外直径不变的同轴传输线组成,长度分别为L1、L2和L3,内导体直径分别为D1、D2和D3。
第3步骤、设定一个缝隙单元5中的两个垂直缝隙沿X轴电场强度幅度为Ex0,设定一个缝隙单元5中的两个垂直缝隙沿Y轴电场强度幅度为Ey0,实际上,由于一个缝隙单元5中的两个垂直缝隙(第一缝隙501和第二缝隙502)辐射电场强度Ex0≠Ey0,所以,实际辐射的圆极化波并不是完全标准的圆极化,而是椭圆极化波,即辐射电磁波的轴比受两个缝隙辐射的电场强度影响。
第4步骤、见图8,在一个缝隙单元5中,由于两条缝隙(第一缝隙501和第二缝隙502)沿轴线间距为从馈电口方向进来的电磁波在经过第一个缝隙501时的反射波和经过第二个缝隙502时的反射波位置差为即二者对应的相位差为180°,以第一个缝隙501为参考面,反射波在参考平面上反相叠加相互抵消,设计成这样的缝隙单元5结构的天线具有良好的反射系数。图8中的和表示两个辐射方向,X、Y和Z表示XYZ坐标系。
第5步骤、见图1和图4,在每组缝隙阵元中,包括四个缝隙单元5,四个缝隙单元5环绕着同轴波导1的中轴线均匀分布在同轴波导1的外壁(第一外导体103)上,实现全向覆盖。
见图1和图4,为了提高天线的增益,以一圈缝隙单元5作为天线的一个全向圆极化单元,在同轴波导1的外壁上设置四个全向圆极化单元组成缝隙阵列。天线的馈电沿轴线方向,即阵列等效于串行馈电,由阵列天线基础理论部分式β=-kdcosθM(其中,β表示相邻阵元激励相位差;k表示在特定边界条件下,电磁波的波数;d表示阵元间距,这里指相邻缝隙的间距;θM表示阵列天线主瓣最大值方向与直线阵列延伸方向的夹角),可知,为了使阵列形成的方向图与阵列方向垂直,需保证辐射单元的馈电相位一致。圆极化阵元沿轴向分布,阵元之间间距设计为λg,保证同相馈电。
第6步骤、同轴线内外导体之间填充的介质是Teflon(聚四氟乙烯),即绝缘层的材质为聚四氟乙烯,介电常数2.1,同轴线之间填充介质有益于缩小漏泄波导的尺寸。此外,为了获取高增益,必须进行组阵设计,为了抑制3D辐射栅瓣的出现,阵元间距d与自由空间波长λ必须满足(其中,n为阵元数,n的取值范围是4~10,且n为正整数),取介电常数为2.1,根据(其中,λ0表示自由空间波长;εr表示聚四氟乙烯介电常数),得阵元间距d为0.69λ0,满足对栅瓣抑制的要求。经过HFSS(三维高频电磁仿真软件)仿真,可见在填充介质的情况下,对栅瓣的抑制起到良好的效果。当然,也可以经过CST(三维电磁场仿真软件)仿真。
第7步骤、靠近封闭短路端的最后一圈缝隙与其他三圈缝隙并不相同,与正常缝隙相比,这圈缝隙被切去了一个切角,该切角高度为Dg(波导后端为短路的同轴传输线,为实现降低电磁波反射的效果,需将靠近短路面的缝隙,进行切角处理)。后端短路会引起电磁波全反射,降低辐射电波的圆极化性能,因此,该短路结构为避免前述效应,需对后端的缝隙进行切角处理,形成的不规则缝隙等效为后端匹配的同轴传输线,从而减少阻抗失配引起的电磁波反射。
第8步骤、见图7,利用电磁仿真软件HFSS对切角高度Dg参量进行仿真优化,有望进一步降低圆极化损耗,优化辐射电波的轴比。
第9步骤、给出漏泄波导经过三维电磁仿真软件HFSS仿真优化以后的结构参数尺寸。具体见下表:
同轴波导的外直径D<sub>0</sub> | 32mm |
第一内导体的直径D<sub>i</sub> | 6mm |
同轴波导和封闭短路端的总长度L | 161.1mm |
第一组缝隙阵元的最前端与第二组缝隙阵元的最前端之间的距离W<sub>g1</sub> | 39.6mm |
第二组缝隙阵元的最前端与第三组缝隙阵元的最前端之间的距离W<sub>g2</sub> | 42.3mm |
第三组缝隙阵元的最前端与第四组缝隙阵元的最前端之间的距离W<sub>g3</sub> | 35.8mm |
最接近馈电端口缝隙离内导体外径突变的距离H<sub>g</sub> | 14mm |
第二内导体的直径D<sub>1</sub> | 4.2mm |
第三内导体的直径D<sub>2</sub> | 8.7mm |
第四内导体的直径D<sub>3</sub> | 7.6mm |
相邻阵元激励相位差β | 45deg |
同轴波导渐变匹配到SMA适配器,开始端内导体外径D<sub>4</sub> | 10mm |
第一段同轴传输线的长度L<sub>1</sub> | 6.1mm |
第二段同轴传输线的长度L<sub>2</sub> | 15.8mm |
第三段同轴传输线的长度L<sub>3</sub> | 13.2mm |
渐变匹配段轴向长度L<sub>4</sub> | 40mm |
缝隙(第一缝隙、第二缝隙)的长度L<sub>s</sub> | 23.7mm |
缝隙(第一缝隙、第二缝隙)的宽度W<sub>s</sub> | 4.5mm |
第一缝隙和第二缝隙沿同轴中轴线方向的距离H | 11.8mm |
切角高度D<sub>g</sub> | 3.6mm |
第一缝隙与第二缝隙之间的间隔d<sub>s</sub> | 1.65mm |
覆盖于绝缘层上的外导体厚度t | 1.5mm |
上述表格中的数值是仿真优化后的数值,属于该波导的一个实例,需要说明的是,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
见图9,在5GHz到6GHz频段内,该漏泄圆极化波导的回波损耗均在-10dB以下,表明良好的阻抗匹配。S11参数仿真值曲线趋势与S11参数实测值曲线趋势基本保持一致,为后续的设计优化提供了遵循依据。
见图10,选取5.2GHz、5.5GHz和5.8GHz三个频点,该漏泄圆极化波导的辐射电磁场轴比,在方位角360度内,基本保持在3dB以下,实现了圆极化的基本要求,避免了单一极化导致的极化匹配损耗。
见图11,在5GHz到5.9GHz频段内,该漏泄圆极化波导的电磁波辐射效率均在80%以上,且波动较小,稳定可靠的实际辐射效率,意味着广阔的应用前景。
本发明的漏泄圆极化波导适用于5.8GHzCBTC频段信号的覆盖,将第一缝隙501及第二缝隙502正交设置,一方面可以增强信号覆盖强度,实现了在信号传输路径上,同一位置的辐射电磁波信号正交叠加,通过极化分集,降低了信号互耦,提高数据流峰值速率,进一步增强信号的覆盖能力,从而降低整体覆盖系统中的中继设备成本、前期敷设和后期维护成本。通过设置与第一方向分别呈-45°与45°的第一缝隙501及第二缝隙502,且空间位置对齐,可以使得漏泄波导辐射的电磁波可以正交叠加,增强信号的相干增益,且当极化轴比小于3dB时形成圆极化信号覆盖,极大的增强了信号覆盖强度。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种漏泄圆极化波导,其特征在于:包括从后往前依次设置的封闭短路端(4)、同轴波导(1)、匹配单元(2)以及馈电单元(3);
所述同轴波导(1)包括由内至外依次分布的第一内导体(101)、第一绝缘层(102)和第一外导体(103),所述第一绝缘层(102)包覆在所述第一内导体(101)的外部,所述第一外导体(103)包覆在所述第一绝缘层(102)的外部;
沿着信号传输方向,在所述第一外导体(103)的外表面上矩阵排列布置有缝隙阵列,所述缝隙阵列为由沿着第一外导体(103)外表面的长度方向上设置的若干组缝隙阵元构成,每组缝隙阵元为由多个缝隙单元(5)周向环绕而成的圆环状结构;
每个缝隙单元(5)由成对设置的第一缝隙(501)和第二缝隙(502)组成,且所述第一缝隙(501)与所述第二缝隙(502)不接触式正交设置。
2.根据权利要求1所述的漏泄圆极化波导,其特征在于:所述第一缝隙(501)和所述第二缝隙(502)均为长方形缝隙。
3.根据权利要求2所述的漏泄圆极化波导,其特征在于:在同一个缝隙单元(5)中,所述第一缝隙(501)与所述第二缝隙(502)之间具有间隔ds,且所述间隔ds为1mm~4mm。
4.根据权利要求2所述的漏泄圆极化波导,其特征在于:所述第一缝隙(501)的长度为18mm~28mm,第一缝隙(501)的宽度为3.5mm~6.5mm;
所述第二缝隙(502)的长度为18mm~28mm,第二缝隙(502)的宽度为3.5mm~6.5mm。
5.根据权利要求2所述的漏泄圆极化波导,其特征在于:所述第一缝隙(501)与所述同轴波导(1)的中轴线夹角α为-45゜,所述第二缝隙(502)与所述同轴波导(1)的中轴线夹角α为45°。
6.根据权利要求1所述的漏泄圆极化波导,其特征在于:所述匹配单元(2)由三段内直径不同、外直径不变的同轴传输线组成,分别为从后往前依次设置的第一段同轴传输线(6)、第二段同轴传输线(7)和第三段同轴传输线(8);
所述馈电单元(3)由同轴渐变线构成,同轴渐变线将大尺寸的同轴波导(1)匹配到SMA适配器;
所述封闭短路端(4)由后端短路的同轴传输线构成。
7.根据权利要求6所述的漏泄圆极化波导,其特征在于:设定所述第一段同轴传输线(6)的内导体为第二内导体(601),设定所述第二段同轴传输线(7)的内导体为第三内导体(701),设定所述第三段同轴传输线(8)的内导体为第四内导体(801),设定所述同轴渐变线的内导体为第五内导体(301);
所述第五内导体(301)的后端最大直径D4大于所述第三内导体(701)的直径D2,所述第三内导体(701)的直径D2大于所述第四内导体(801)的直径D3,所述第四内导体(801)的直径D3大于所述第一内导体(101)的直径Di,所述第一内导体(101)的直径Di大于所述第二内导体(601)的直径D1,所述第二内导体(601)的直径D1大于所述第五内导体(301)的前端最小直径。
8.根据权利要求7所述的漏泄圆极化波导,其特征在于:所述同轴波导(1)的长度大于所述馈电单元(3)的长度L4,所述馈电单元(3)的长度L4大于所述第二段同轴传输线(7)的长度L2,所述第二段同轴传输线(7)的长度L2大于所述第三段同轴传输线(8)的长度L3,所述第三段同轴传输线(8)的长度L3大于所述第一段同轴传输线(6)的长度L1。
9.根据权利要求6所述的漏泄圆极化波导,其特征在于:所述封闭短路端(4)的外直径、所述同轴波导(1)的外直径、所述匹配单元(2)的外直径以及所述馈电单元(3)的后端最大外直径相等。
10.根据权利要求9所述的漏泄圆极化波导,其特征在于:所述封闭短路端(4)的内直径和所述同轴波导(1)的内直径相等。
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