專利名稱：一種性能優(yōu)異的雙極化介質(zhì)桿喇叭天線饋源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信中饋源設(shè)計(jì)的技術(shù)領(lǐng)域，它特別涉及衛(wèi)星通信系統(tǒng)中饋源設(shè) 計(jì)的雙頻段，雙極化，低交叉極化等技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著衛(wèi)星通信事業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)有的C頻段衛(wèi)星資源已不能滿足日益增長的衛(wèi)星通 信需求，開發(fā)Ku、Ka波段勢在必行。衛(wèi)星通信事業(yè)的蓬勃發(fā)展對其地面站天線提出了新的 要求，例如高增益、寬頻帶或多頻段、低交叉極化、多波束、雙極化或多極化等等，饋源是整 個天線系統(tǒng)的心臟，高性能饋源是高性能系統(tǒng)的首要條件。如何在Ku、Ka頻段設(shè)計(jì)工作于 寬頻帶或多頻段，具有低交叉極化特性，并能實(shí)現(xiàn)收發(fā)雙極化或多極化的饋源，是衛(wèi)星通信 事業(yè)對饋源設(shè)計(jì)的新要求。雙頻段天線能有效利用同一喇叭饋源，使天線能同時工作于兩個不同的頻段內(nèi)， 使得天線的利用率提高了一倍。在雙頻段喇叭饋源天線饋電時，兩種不同頻段的信號就可 以同時傳輸。即在這兩個頻段之內(nèi)，天線可以同時發(fā)送兩種信號，或者接收一種信號同時發(fā) 送一種信號，或者同時接收兩種信號，信號之間產(chǎn)生的干擾我們可以通過極化方式進(jìn)行解 決。目前比較普遍使用的雙頻段、雙極化饋源大多是波紋喇叭的形式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了 一種衛(wèi)星通信中用于拋物面天線、龍伯透鏡天線等天線 系統(tǒng)的收發(fā)雙極化、雙頻段的饋源，它工作于Ku波段，具有波瓣寬度可調(diào)的旋轉(zhuǎn)對稱的方 向圖、極低的交叉極化、良好的回波損耗等優(yōu)異的輻射性能，并且結(jié)構(gòu)簡單小巧，實(shí)用性強(qiáng)。本文所發(fā)明的介質(zhì)桿喇叭天線饋源由尖錐狀介質(zhì)桿1、圓錐喇叭輻射口 2、塑料螺 釘3、圓波導(dǎo)4、發(fā)射SMA接頭5、金屬反射桿6、接收SMA接頭7組成。其中，插入圓錐喇叭 輻射口 2的尖錐狀介質(zhì)桿1由塑料螺釘3進(jìn)行固定。發(fā)射SMA接頭5及接收SMA接頭7采 用微波通信中經(jīng)常使用的50歐姆SMA接頭，金屬反射桿6通過焊接或打孔固定在圓波導(dǎo)4 當(dāng)中。本文所發(fā)明的介質(zhì)桿喇叭天線饋源工作于Ku波段，發(fā)射SMA接頭5用于發(fā)射頻段 fT (帶寬5 % )，接收SMA接頭7用于接收頻段fK (帶寬5 % ).調(diào)整發(fā)射SMA接頭5、接收SMA 接頭7、金屬反射桿6在圓波導(dǎo)4中的位置和發(fā)射SMA接頭5、接收SMA接頭7深入圓波導(dǎo)4 中的深度以及尖錐狀介質(zhì)桿1在圓波導(dǎo)4中部分的錐削程度，本文所述介質(zhì)桿喇叭天線饋 源得到了良好的回波損耗及收發(fā)隔離度。其中，金屬反射桿6起到了減小饋源長度以及提 高收發(fā)隔離度的作用。尖錐狀介質(zhì)桿1將圓波導(dǎo)4中傳播的主模TE11模調(diào)整為HE11模，HE11?？梢缘玫?旋轉(zhuǎn)對稱的輻射方向圖。為保證不激勵起除HE11模以外的其他模式，圓波導(dǎo)4的內(nèi)半徑r 以及尖錐狀介質(zhì)桿1的相對介電常數(shù)ε r以及工作波長λ需滿足下式
2 * r < . λ合理的選擇圓錐喇叭輻射口 2的張角和長度，可以有效降低介質(zhì)桿喇叭天線饋源 的后瓣。通過改變尖錐狀介質(zhì)桿1的錐削程度以及其在圓錐喇叭輻射口 2、圓波導(dǎo)4中的位 置，可以調(diào)整介質(zhì)桿喇叭天線饋源的增益和波瓣寬度。本發(fā)明具有以下有益效果(1).與常用的雙頻段饋源波紋喇叭相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)更為簡單小巧，加工容易。(2).在收發(fā)頻段內(nèi)，本發(fā)明具有旋轉(zhuǎn)對稱的輻射方向圖、極低的交叉極化電平、良 好的回波損耗以及收發(fā)隔離度。(3).通過改變尖錐狀介質(zhì)桿1的錐削程度以及其在圓錐喇叭輻射口 2、圓波導(dǎo)4 中的位置，可以本文所發(fā)明饋源的增益和波瓣寬度，靈活的適應(yīng)不同天線系統(tǒng)的需求。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1是尖錐狀介質(zhì)桿，2是圓錐喇叭輻射口，3是塑料螺釘，4是圓波導(dǎo)，5是發(fā)射 SMA接頭，6是金屬反射桿，7是接收SMA接頭。圖2是本發(fā)明透視結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1是尖錐狀介質(zhì)桿，2是圓錐喇叭輻射口，3是塑料螺釘，4是圓波導(dǎo)，5是發(fā)射 SMA接頭，6是金屬反射桿，7是接收SMA接頭。圖3是接收頻段的回波損耗及收發(fā)隔離度；圖4是發(fā)射頻段的回波損耗及收發(fā)隔離度；圖5是接收頻段的E面、H面及45度面的主極化與交叉極化方向圖；圖6是發(fā)射頻段的E面、H面及45度面的主極化與交叉極化方向圖；圖7是尖錐狀介質(zhì)桿1、圓錐喇叭輻射口 2、圓波導(dǎo)4的剖視圖
具體實(shí)施例方式參照圖1，本文所發(fā)明的介質(zhì)桿喇叭天線饋源由尖錐狀介質(zhì)桿1、圓錐喇叭輻射口 2、塑料螺釘3、圓波導(dǎo)4、發(fā)射SMA接頭5、金屬反射桿6、接收SMA接頭7。其中，插入圓錐喇 叭輻射口 2的尖錐狀介質(zhì)桿1由塑料螺釘3進(jìn)行固定。發(fā)射SMA接頭5及接收SMA接頭7 采用微波通信中經(jīng)常使用的50歐姆SMA接頭，可直接與信號發(fā)生器或者接收機(jī)相連；金屬 反射桿6通過焊接或打孔固定在圓波導(dǎo)4當(dāng)中。本發(fā)明工作于Ku波段，發(fā)射SMA接頭5用于發(fā)射頻段fT (帶寬5% )，接收SMA接 頭7用于接收頻段fK(帶寬5% ).調(diào)整發(fā)射SMA接頭5、接收SMA接頭7、金屬反射桿6在 圓波導(dǎo)4中的位置和發(fā)射SMA接頭5、接收SMA接頭7深入圓波導(dǎo)4中的深度以及尖錐狀介 質(zhì)桿1在圓波導(dǎo)4中部分的錐削程度，本文所述介質(zhì)桿喇叭天線饋源在收發(fā)頻段均得到了 良好的回波損耗及收發(fā)隔離度。見圖3、圖4。尖錐狀介質(zhì)桿1將圓波導(dǎo)4中傳播的主模TE11模調(diào)整為HE11模，HE11?？梢缘玫?旋轉(zhuǎn)對稱的輻射方向圖。為保證不激勵起除HE11模以外的其他模式，圓波導(dǎo)4的內(nèi)半徑r以及尖錐狀介質(zhì)桿1的相對介電常數(shù)￡ r以及工作波長、需滿足下式 1.22 首先選擇Ku波段標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)做為圓波導(dǎo)4，圓波導(dǎo)4的內(nèi)半徑r得以確定；再根據(jù) 上式選擇合適的介電常數(shù)％，最終介質(zhì)選擇了常用的聚四氟乙烯；合理的選擇圓錐喇叭輻 射口 2的張角和長度，可以有效降低介質(zhì)桿喇叭天線饋源的后瓣。在接受頻段和發(fā)射頻段， 本發(fā)明均具有旋轉(zhuǎn)對稱的輻射方向圖、小于_35dB的交叉極化電平。見圖5、圖6。通過改變尖錐狀介質(zhì)桿1的錐削程度以及其在圓錐喇叭輻射口 2、圓波導(dǎo)4中的位 置，可以本文所發(fā)明饋源的增益和波瓣寬度，靈活的適應(yīng)不同天線系統(tǒng)的需求。參照圖7，保 持LI =4*r，改變尖錐狀介質(zhì)桿1的錐削程度(即改變L2的長度)時，本發(fā)明在接收頻段 輻射方向圖的增益和波瓣寬度變化如表1所示，發(fā)射頻段輻射方向圖的增益和波瓣寬度變 化如表2所示(r為圓波導(dǎo)4的半徑)表一 表二 保持L2 = 4*r，改變尖錐狀介質(zhì)桿1在圓錐喇叭輻射口 2、圓波導(dǎo)4中的位置(即 改變L1的長度)時，本發(fā)明在接收頻段輻射方向圖的增益和波瓣寬度變化如表3所示，發(fā) 射頻段輻射方向圖的增益和波瓣寬度變化如表4所示(r為圓波導(dǎo)4的半徑)表三 表四 因此，本發(fā)明可以靈活的適應(yīng)不同天線系統(tǒng)的不同需求。以上，向熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員提供本發(fā)明的描述以使他們易于理解與運(yùn)用本發(fā) 明。對于熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員，對這些實(shí)施例的各種變更是顯而易見的，而無需創(chuàng)造性的 勞動。因此，本發(fā)明并不僅限定在這里所述的方案，而是與所述的權(quán)利要求一致的范圍。
權(quán)利要求
一種收發(fā)雙極化雙頻段的介質(zhì)桿喇叭天線饋源裝置，包括尖錐狀介質(zhì)桿(1)、圓錐喇叭輻射口(2)、塑料螺釘(3)、圓波導(dǎo)(4)、發(fā)射SMA接頭(5)、金屬反射桿(6)、接收SMA接頭(7)。其中，插入圓錐喇叭輻射口(2)的尖錐狀介質(zhì)桿(1)由塑料螺釘(3)進(jìn)行固定。發(fā)射SMA接頭(5)及接收SMA接頭(7)采用微波通信中經(jīng)常使用的50歐姆SMA接頭，金屬反射桿(6)通過焊接或打孔固定在圓波導(dǎo)(4)當(dāng)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的收發(fā)雙極化雙頻段的介質(zhì)桿喇叭天線饋源，其特征在于所述 的發(fā)射SMA接頭(5)與接收SMA接頭(7)的正交結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了收發(fā)雙極化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的收發(fā)雙極化雙頻段的介質(zhì)桿喇叭天線饋源，其特征在于在所 述的發(fā)射SMA接頭(5)與接收SMA接頭(7)之間，引入了金屬反射桿(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的收發(fā)雙極化雙頻段的介質(zhì)桿喇叭天線饋源，其特征在于所述 的尖錐狀介質(zhì)桿(1)的雙尖錐結(jié)構(gòu)及其介電常數(shù)的選擇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的收發(fā)雙極化雙頻段的介質(zhì)桿喇叭天線饋源，其特征在于相對 于通常的介質(zhì)桿天線形式，增加了圓錐喇叭輻射口(2)的結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的收發(fā)雙極化雙頻段的介質(zhì)桿喇叭天線饋源，其特征在于可通 過塑料螺釘(3)來調(diào)節(jié)尖錐狀介質(zhì)桿(1)在圓錐喇叭輻射口(2)及圓波導(dǎo)(4)中的位置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種衛(wèi)星通信中用于拋物面天線、龍伯透鏡天線等天線系統(tǒng)的收發(fā)雙極化、雙頻段的饋源，它工作于Ku波段，具有波瓣寬度可調(diào)的旋轉(zhuǎn)對稱的方向圖、小于-35dB的交叉極化電平、良好的回波損耗及收發(fā)隔離度等優(yōu)異的輻射性能，并且結(jié)構(gòu)簡單小巧，實(shí)用性強(qiáng)，可靈活的適應(yīng)不同天線系統(tǒng)的不同要求。
文檔編號H01Q13/02GK101872902SQ200910208008
公開日2010年10月27日 申請日期2009年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者楊峰, 歐陽駿, 王卓 申請人:電子科技大學(xué)