CN117855851A - 一种具有陷波功能的宽频带双极化喇叭馈源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有陷波功能的宽频带双极化喇叭馈源，属于通信、测控和遥感接收等领域，其四脊喇叭内部的脊片底部延伸至四脊喇叭波导中；所述四脊喇叭内部还设有两个相互垂直的开口谐振环结构；其中第一开口谐振环位于第二开口谐振环的顶部；每一开口谐振环结构主要由介质板和两个开口方形环组成；第一开口谐振环的介质板位卡在其中一平面内的两个脊片之间，第二开口谐振环的介质板位卡在另一平面内的两个脊片之间；两个开口方形环均位于介质板的同一表面，其中一个开口方形环位于另一开口方形环围成的区域内且两者的开口远离。本发明具有结构简单、两个极化的陷波频率均可灵活可调的特点。满足宽带馈源抑制杂散信号的干扰场景。
Description
技术领域
本发明涉及通信、测控和遥感接收等领域，尤其涉及一种具有陷波功能的宽频带双极化喇叭馈源。
背景技术
馈源是反射面天线的关键部件，馈源天线性能的好坏能够直接影响天线的性能。为了能够探测到更多、强弱不一以及频率覆盖范围广的信号，作为核心部件的馈源天线需要具备宽频带的特点，这意味着馈源需要在宽的频带内具有高的照射效率、稳定的辐射特性、稳定的相位中心以及低的反射系数。为了能够得到宽频带的馈源，国内外学者进行了大量的研究工作。目前，宽频带馈源的实现形式主要包括Eleven Feed、ATA Feed、SinuousFeed以及喇叭馈源。虽然Eleven Feed、ATA Feed以及Sinuous Feed能够实现宽频带，并且在宽的频带内具有比较稳定的辐射特性等，但是馈电不容易实现，因为两个臂的馈电需要180°相位差，这需要考虑额外的实现平衡馈电的部件，并且很难保证在整个频段内两个臂保持180°相位差。Sinuous Feed也同样能够实现宽频带，然而随着频率的变化，方向图会出现不对称的情况，呈现椭圆形。在喇叭馈源中，波纹喇叭是最为经典的馈源结构，在频带内具有旋转对称的辐射方向图以及波束宽度恒定的优点，但是它的结构特点制约了带宽比。通过在传统的喇叭中加载渐变的脊结构，能够实现宽频带的特性，并且加脊喇叭馈源采用同轴线馈电，馈电方式简单。因此，加脊喇叭馈源被广泛的使用。
然而，当馈源工作宽带宽时，因此比较容易受到外来信号的干扰。对于宽带馈源中杂散信号的干扰问题，一般采用在天线后端加载滤波器来滤除干扰信号。但是这种方式将会引起系统体积变大、结构复杂以及成本高等问题。因此如果馈源自身具有滤波功能，则可以避免上述的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服背景技术中的不足之处，提供一种具有陷波功能的宽频带双极化喇叭馈源。通过在喇叭馈源内加载两个开口谐振环结构抑制干扰频率处的辐射。该喇叭馈源具有结构简单、两个极化的陷波频率均可灵活可调的特点。满足宽带馈源抑制杂散信号的干扰场景。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种具有陷波功能的宽频带双极化喇叭馈源，所述四脊喇叭波导连接在四脊喇叭的输入端口；
所述四脊喇叭内部的脊片底部延伸至四脊喇叭波导中；所述四脊喇叭内部还设有两个相互垂直的开口谐振环结构；其中第一开口谐振环位于第二开口谐振环的顶部；每一开口谐振环结构主要由介质板和两个开口方形环组成；第一开口谐振环的介质板位卡在其中一平面内的两个脊片之间，第二开口谐振环的介质板位卡在另一平面内的两个脊片之间；两个开口方形环均位于介质板的同一表面，其中一个开口方形环位于另一开口方形环围成的区域内且两者的开口远离；
所述四脊喇叭波导的其中一相邻的波导面上均设有同轴馈电结构；所述同轴馈电结构的外导体与其所在的波导面连接，其内导体连接对侧的脊片。
进一步的，所述同轴馈电的内导体贯穿其同侧的波导面和脊片，并且与两者无接触。
进一步的，同轴馈电结构垂直于其所在的波导面。
进一步的，所述开口方形环可替换为开口圆形环。
进一步的，位于同一介质板上的两个开口方形环无接触。
本发明采取上述技术方案所产生的有益效果在于：
1.在宽频带四脊喇叭馈源中加载开口谐振环结构实现的陷波特性方式没有额外增加系统的尺寸，并且降低了系统结构的复杂度。
2.通过调节开口谐振环的尺寸来改变其陷波特性的频率。
3.当喇叭馈源工作环境变化时即干扰信号频率发生变化时，可以通过灵活的更换不同尺寸的开口谐振环结构来应对干扰信号频率的改变。
4.加载的开口谐振环结构，对喇叭馈源的电磁场分布影响较小，保证了喇叭馈源在宽频带内良好的匹配和辐射特性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是一种具有陷波功能的喇叭馈源的剖面图。
图2是一种具有陷波功能的喇叭馈源的俯视图。
图3是两个开口谐振环整体结构图。
图4是加载开口谐振环的喇叭馈源电压驻波比仿真结果。
图5是加载开口谐振环前后的喇叭馈源增益仿真结果。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定装置结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
一种具有陷波功能的宽频带双极化喇叭馈源，包括四脊喇叭、四脊喇叭波导、第一同轴馈电结构、第二馈电结构、第一开口谐振环和第二开口谐振环构成。四脊喇叭1与四脊波导2连接，第一同轴馈电结构3和第二馈电结构4内导体分别穿过脊片与各自对侧的脊片相连。第一开口谐振环结构5和第二开口谐振环结构6嵌入四脊喇叭馈源中，并且两个开口谐振环结构垂直放置，分别为两个极化在干扰频率形成陷波。两个开口谐振环均由两个方形环结构构成，印制在介质板上。开口谐振环5和开口谐振环6分别与对应极化的磁场垂直放置，保证了开口谐振环能够表现出陷波特性。开口谐振环的陷波频率可以通过调整其尺寸来改变。此外，两个开口谐振环尺寸相同，保证了两个极化在相同的频率表现出陷波特性。
进一步两个开口谐振环亦可采用圆形结构。
进一步的两个开口谐振环尺寸可以不同。
进一步的可以通过改变谐振环的尺寸来调整陷波频率。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
如图1、图2所示，一种具有陷波功能的宽频带双极化喇叭馈源，包括四脊喇叭1、四脊喇叭波导2、第一同轴馈电结构3、第二馈电结构4、第一开口谐振环5和第二开口谐振环构成6。四脊波导段的阶梯结构的尺寸能够调控馈源结构的匹配性能。四脊喇叭的脊结构采用指数曲线形式能够得到良好的辐射性能。四脊喇叭1与四脊波导2连接，第一同轴馈电结构3和第二馈电结构4内导体分别穿过脊片与各自对侧的脊片相连。第一开口谐振环结构5和第二开口谐振环结构6嵌入四脊喇叭馈源中，并且两个开口谐振环结构垂直放置，分别为两个极化在干扰频率形成陷波。
如图3所示，两个开口谐振环均由两个同心方形环结构组成，印制在尺寸为6mm*6mm*1mm的介质板上。开口谐振环5和开口谐振环6分别与对应极化的磁场垂直放置，保证了开口谐振环能够表现出陷波特性。当电磁波入射到开口谐振环上时，即当磁场的变化会使得金属环上产生感应电流，同时环上的电流会产生等效电感，内外环之间电荷的积聚会产生等效电容，因此开口谐振环可以用LC谐振电路来等效，则陷波频率开口谐振环的陷波频率可以通过调整其尺寸来改变。此外，两个开口谐振环尺寸相同，保证了两个极化在相同的频率表现出陷波特性。
由图4可知，加载开口谐振环的喇叭馈源两个极化端口均在4.6GHz附近形成陷波，有效地率除了4.6GHz频段处的信号干扰。图5给出了加载开口谐振环前后的喇叭馈源增益仿真结果。由图可知，加载开口谐振环结构后，喇叭馈源两个极化端口均在陷波频率处增益明显降低，并且其他频段增益基本没有变化，这保证了除陷波频段外喇叭馈源正常工作。
本发明的简要工作原理：
一种具有陷波功能的宽频带双极化喇叭馈源，包括四脊喇叭、四脊喇叭波导、第一同轴馈电结构、第二馈电结构、第一开口谐振环和第二开口谐振环构成。四脊喇叭与四脊波导连接，第一同轴馈电结构和第二馈电结构内导体分别穿过脊片与各自对侧的脊片相连。第一开口谐振环结构和第二开口谐振环结构嵌入四脊喇叭馈源中，并且两个开口谐振环结构垂直放置，分别为两个极化在干扰频率形成陷波。两个开口谐振环均由两个方形环结构构成，印制在介质板上。当电磁波入射到开口谐振环上时，即当磁场的变化会使得金属环上产生感应电流，同时环上的电流会产生等效电感，内外环之间电荷的积聚会产生等效电容，因此开口谐振环可以用LC谐振电路来等效，则陷波频率第一开口谐振环和第二开口谐振环分别与对应极化的磁场垂直放置，保证了开口谐振环能够表现出陷波特性。开口谐振环的陷波频率可以通过调整其尺寸来改变。此外，两个开口谐振环尺寸相同，保证了两个极化在相同的频率表现出陷波特性。/>
Claims (5)
1.一种具有陷波功能的宽频带双极化喇叭馈源，其特征在于，所述四脊喇叭波导连接在四脊喇叭的输入端口；
所述四脊喇叭内部的脊片底部延伸至四脊喇叭波导中；所述四脊喇叭内部还设有两个相互垂直的开口谐振环结构；其中第一开口谐振环位于第二开口谐振环的顶部；每一开口谐振环结构主要由介质板和两个开口方形环组成；第一开口谐振环的介质板位卡在其中一平面内的两个脊片之间，第二开口谐振环的介质板位卡在另一平面内的两个脊片之间；两个开口方形环均位于介质板的同一表面，其中一个开口方形环位于另一开口方形环围成的区域内且两者的开口远离；
所述四脊喇叭波导的其中一相邻的波导面上均设有同轴馈电结构；所述同轴馈电结构的外导体与其所在的波导面连接，其内导体连接对侧的脊片。
2.根据权利要求1所述的一种具有陷波功能的宽频带双极化喇叭馈源，其特征在于，所述同轴馈电的内导体贯穿其同侧的波导面和脊片，并且与两者无接触。
3.根据权利要求1所述的一种具有陷波功能的宽频带双极化喇叭馈源，其特征在于，同轴馈电结构垂直于其所在的波导面。
4.根据权利要求1所述的一种具有陷波功能的宽频带双极化喇叭馈源，其特征在于，所述开口方形环可替换为开口圆形环。
5.根据权利要求1所述的一种具有陷波功能的宽频带双极化喇叭馈源，其特征在于，位于同一介质板上的两个开口方形环无接触。
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