CN202275952U - 一种毫米波圆极化介质天线 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种毫米波圆极化介质天线，其特征在于：短路块5安装在金属圆波导4的一端，金属圆波导4的另一端安装介质天线，金属圆波导4的侧面设有馈电波导6，馈电电缆组件7安装在馈电波导6和金属圆波导4上。本实用新型与通常采用的圆极化方法相比有益效果在于：设计思路巧妙，结构简单紧凑，调试方便，工作频带宽，天线增益高，是一种圆极化天线，可以方便地进行安装并进行通信信号传输。

Description

一种毫米波圆极化介质天线
技术领域
本发明涉及一种圆极化天线，进一步涉及一种毫米波圆极化介质天线，可用于卫星通信、雷达等无线通信领域。
背景技术
微波毫米波天线在现代通信系统中得到了广泛的应用。作为通信系统必不可少的部件，现代通信系统对毫米波天线提出了很高要求。首先它要具有圆极化特性，可以干扰和侦察敌方的各种线极化和椭圆极化方式的无线电波。在剧烈摆动或滚动的飞行器上装置圆极化天线，可以在任何状态下都能收到信息；其次要求圆极化天线能够很方便的集成到飞行器上；第三要求圆极化天线的尺寸小，结构简单，重量要轻，加工的成本要低。传统的在飞行器上实现圆极化功能的天线有很多种，诸如在金属波导内加装圆极化器，能够实现圆极化功能，但加装圆极化器后导致天线纵向尺寸过大，影响到飞行器的整体外观及飞行性能；诸如微带贴片圆极化天线，它可以方便的集成在飞行器上，但其工作频带窄，增益低；诸如共面波导馈电的宽带毫米波平面缝隙天线，其工作频带宽，可以实现圆极化，但其实现圆极化结构复杂，需要微扰短路调节支，阻抗匹配也较复杂。上述圆极化天线在性能方面都有缺陷，因此需要设计一种结构简单紧凑，性能优良，方便调试及安装的天线来满足通信系统的需要。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种毫米波圆极化介质天线，提供一种能方便地安装的毫米波圆极化天线。该毫米波圆极化天线在圆波导内加介质天线，实现天线的毫米波圆极化功能。
技术方案
一种毫米波圆极化介质天线，其特征在于包括介质天线、金属圆波导4、短路块5、馈电波导6和馈电电缆组件7；短路块5安装在金属圆波导4的一端，金属圆波导4的另一端安装介质天线，金属圆波导4的侧面设有馈电波导6，馈电电缆组件7安装在馈电波导6和金属圆波导4上；所述介质天线由中部的介质支撑2与两端的介质尖锥1和介质斜劈3构成，介质支撑2为一段直径不变的圆柱，其直径与金属圆波导4的内径相吻合；介质尖锥1露出金属圆波导4之外，为圆锥形结构；介质斜劈3安装于金属圆波导4之内。
所述介质斜劈3的斜劈端面设有矩形边3-1，矩形边与馈电电缆组件的内导体8的轴线方向成45°放置。
所述馈电波导6与金属圆波导4为一个整体结构。
所述介质尖锥1∶介质支撑2∶介质斜劈3三者之比为2∶1∶4。
所述短路块5的侧面与其接触的金属圆波导的末端腔之间为导电胶。
所述金属圆波导4与介质支撑2和介质斜劈3之间为环氧胶。
有益效果
本发明提出的一种毫米波圆极化介质天线，与通常采用的圆极化方法相比，其有益效果在于：
(1)与金属波导内加装圆极化器的方法相比，本发明减小了天线的纵向尺寸，降低了天线的影响；
(2)与微带贴片圆极化天线相比，本发明工作频带更宽，天线增益更高；
(3)与共面波导馈电的宽带毫米波平面缝隙天线相比，实现结构更加简单；
由此可见，本发明设计思路巧妙，结构简单紧凑，调试方便，工作频带宽，天线增益高，是一种圆极化天线，可以方便地进行安装并进行通信信号传输。
附图说明
图1：本发明实施例的结构组成图；
图2：本发明实施例的介质天线的放大图；
图3：本发明实施例的波导内介质斜劈端面的电场分量示意图
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
本实施例中将毫米波段圆极化天线设计成图1所示的天线结构，根据天线特征参数的如下要求：
频率范围：33.5～34.5GHz
天线增益：≥3dBi
天线轴比：≤3。
设计：金属圆波导直径为6.35mm，介质天线的介电常数为2.26，介质斜劈长度为20mm，尖锥长度为10mm，斜劈端面形成的矩形边的窄边宽度D为2mm，介质支撑长度为5mm，毫米波段圆极化天线长度为70mm，外经小于10mm。
图1和图2所示的毫米波圆极化介质天线结构关系为：包括介质天线，金属圆波导4，短路块5，馈电波导6，馈电电缆组件7。介质天线由介质尖锥1，介质支撑2，介质斜劈3组成。介质天线加工过程为，将介质棒的一端做成圆锥形构成介质尖锥1，另一端对称的切割成斜劈形面构成介质斜劈3(斜劈长度为L，斜劈端面形成的矩形边的窄边宽度为D)，中间一段直径不变的圆柱即为介质支撑2(见图2)。安装时将介质支撑2，介质斜劈3用环氧胶粘在金属圆波导4上，介质尖锥1露出金属圆波导4外，导引电磁波向外辐射。馈电波导6与金属圆波导4加工成一整体，用M2.5螺钉将馈电电缆组件7安装在馈电波导6上，在短路块5侧面上涂导电胶将其装在金属圆波导4的末端，短路块的位置由电调驻波大小来确定，馈电电缆组件7的内导体8长度和馈电电缆组件7的介质9的长度也由电调驻波大小确定。
本发明用介质劈实现天线圆极化功能，将介质斜劈的斜劈端面3-1形成的近似矩形的长边与馈电电缆组件的内导体8的轴线方向成45°放置，当金属圆波导内传输的线极化波电磁波到达介质斜劈时，便被斜劈分解成两个互相正交的分量，其中一个垂直于介质斜劈的分量用E⊥表示，另一个平行于介质斜劈的分量用E//表示。由于介质斜劈的存在，使得两分量通过长度为L的斜劈时产生的传播相速不同，适当选取介质斜劈的长度L，可使两分量在通过介质斜劈后产生的相位差为90°，因两分量在通过介质斜劈时的振幅相等，从而将线极化波变为圆极化波。另外，介质斜劈不仅起到线圆极化的变换作用，而且起到宽带阻抗匹配作用，它将到达斜劈顶端的电磁波缓慢地引导到圆柱形介质支撑上，避免了大的反射。
经测试，该实施例天线圆极化轴比小于3，天线增益大于3dB。

Claims (6)

1.一种毫米波圆极化介质天线，其特征在于包括介质天线、金属圆波导(4)、短路块(5)、馈电波导(6)和馈电电缆组件(7)；短路块(5)安装在金属圆波导(4)的一端，金属圆波导(4)的另一端安装介质天线，金属圆波导(4)的侧面设有馈电波导(6)，馈电电缆组件(7)安装在馈电波导(6)和金属圆波导(4)上；所述介质天线由中部的介质支撑(2)与两端的介质尖锥(1)和介质斜劈(3)构成，介质支撑(2)为一段直径不变的圆柱，其直径与金属圆波导(4)的内径相吻合；介质尖锥(1)露出金属圆波导(4)之外，为圆锥形结构；介质斜劈(3)安装于金属圆波导(4)之内。
2.根据权利要求1所述的毫米波圆极化介质天线，其特征在于：所述介质斜劈(3)的斜劈端面设有矩形边(3-1)，矩形边与馈电电缆组件的内导体(8)的轴线方向成45°放置。
3.根据权利要求1所述的毫米波圆极化介质天线，其特征在于：所述馈电波导(6)与金属圆波导(4)为一个整体结构。
4.根据权利要求1所述的毫米波圆极化介质天线，其特征在于：所述介质尖锥(1)∶介质支撑(2)∶介质斜劈(3)三者之比为2∶1∶4。
5.根据权利要求1所述的毫米波圆极化介质天线，其特征在于：所述短路块(5)的侧面与其接触的金属圆波导(4)的末端腔之间为导电胶。
6.根据权利要求1所述的毫米波圆极化介质天线，其特征在于：所述金属圆波导(4)与介质支撑(2)和介质斜劈(3)之间为环氧胶。
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