本發明專利技術涉及一種基于圓極化喇叭的毫米波全向圓極化天線，包括毫米波圓極化喇叭，其特征在于還包括金屬圓錐體反射面，毫米波圓極化喇叭。毫米波圓極化喇叭的輸入端為標準BJ320波導，輸入模式為TE10模，經矩圓轉換器可將TE10模轉變為TE11模,圓極化器對垂直電場矢量和水平電場矢量分別呈現容性和感性加載作用，使兩矢量的相位滯后和超前，保證從T形張大的金屬臺階輻射出的波具有較好的圓極化特性。用圓極化波照射金屬圓錐體反射面，波束的主輻射方向由軸向變為徑向，輻射波方向反向旋轉，圓極化特性不變，從而在方位面全向，俯仰面較大角度范圍內實現圓極化輻射。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種屬于毫米波天線領域，具體涉及方位面全向，俯仰面具有較寬輻射波束的全向圓極化天線，是一種基于圓極化喇叭的毫米波全向圓極化天線。
技術介紹
所謂極化，是指電磁場強度取向隨時間變化的方式，一般用電場強度矢量端點每周期內在空間描述的軌跡表示波的極化。所謂圓極化天線，指的是一個天線所輻射的電磁場中電場的方向和大小在空間不是固定的，而是隨著時間的變化在一個平面內形成一個圓。全向圓極化的實現比較困難，毫米波全向圓極化天線的實現尤其困難，目前已知的實現全向圓極化天線的方法主要包括:1.V型陣子陣。利用兩個相互垂直且相距四分之一波長的對稱陣子構成一個基本的陣子陣，在水平方向遠區場電場幅度相同，相位相差90°。在90°方向上增加一個基本陣子陣，可實現全向圓極化輻射。這種結構適用于較低頻段，不適用于毫米波領域。2.環形陣列天線。常見的是微帶形式的環形陣列天線，利用等幅功分網絡，對各個單元進行饋電，可實現方位面上全向輻射。同時對微帶單元進行切角處理或者采用雙饋電結構，以實現圓極化特性。此實現方式的局限在于環形半徑受天線總體尺寸的限制，為了實現全向輻射需選定合適的單元數目，天線方向圖的不圓度不好，駐波帶寬以及軸比帶寬較窄，當工作在高頻段時，天線損耗較大，輻射效率較低。
技術實現思路
要解決的技術問題為了避免現有技術的不足之處，本專利技術提出一種基于圓極化喇叭的毫米波全向圓極化天線，具有方位面全向，俯仰面較寬波束范圍內圓極化輻射的特性。技術方案一種基于圓極化喇叭的毫米波全向圓極化天線，包括毫米波圓極化喇叭2，其特征在于還包括金屬圓錐體反射面I和T型張大的金屬臺階6 ;T型張大的金屬臺階6與毫米波圓極化喇叭2的輸出端同軸連接，在T型張大的金屬臺階6的輸出端，同軸設置金屬圓錐體反射面I，且錐頂指向T型張大的金屬臺階6。所述毫米波圓極化喇叭2包括饋電段輸入端3、矩圓轉換器4、兩個圓波導和圓極化器5 ;饋電段輸入端3輸出端連接矩圓轉換器4的輸入端，連接部位為尺寸相吻合的矩形；矩圓轉換器4的輸出端連接第一圓波導的輸入端，連接部位為尺寸相吻合的圓形；第一圓波導通過圓極化器5連接第一二圓波導；所述圓極化器5的是由兩個與TEll模的電場矢量E成45度角的金屬塊構成。所述金屬圓錐體反射面的上底面半徑r3大于T型張大的金屬臺階的半徑r2。所述T型張大的金屬臺階的半徑r2大于圓波導9的半徑rl。所述T型張大的金屬臺階6與金屬圓錐體反射面I之間的間距大于半個波長，不超過兩個波長。所述金屬塊由多塊金屬塊7構成。在毫米波圓極化喇叭2外圍設有泡沫塑料筒8，金屬圓錐體反射面I置于泡沫塑料筒8之上。有益效果本專利技術提出的一種基于圓極化喇叭的毫米波全向圓極化天線，用毫米波圓極化喇叭照射金屬圓錐體反射面，金屬圓錐反射面改變了電磁波的傳播方向，使其由軸向輻射變為徑向輻射，從而實現了方位面的全向輻射；同時當圓極化波輻射到一個圓對稱的目標時，輻射波方向僅反向旋轉，其圓極化特性并不改變。所以當用上述結構時，既可以實現全向特性，又可以保證圓極化性能。本專利技術與現有的全向圓極化天線形式相比，具有如下優勢:結構形式簡單，方向圖不圓度較好，損耗小，俯仰面上的輻射角度范圍可調節，適合在毫米波領域使用。附圖說明圖1:圓極化器為雙金屬塊時圓極化喇機照射金屬圓錐體反射面結構示意圖；圖2:毫米波圓極化喇叭天線結構示意圖；圖3:圓極化器為周期加載金屬塊時圓極化喇叭照射金屬圓錐體反射面結構示意圖；圖4:具體實施時該天線的結構示意圖；圖5:具體實施時該天線內部結構尺寸示意圖；圖6:天線的增益方向 圖7:天線的軸比方向 1-金屬圓錐體反射面，2-毫米波圓極化喇叭，3-饋電段輸入端，4-矩圓轉換器，5-圓極化器，6-T型張大的金屬臺階，7_，8-泡沫塑料，9-圓波導，具體實施例方式現結合實施例、附圖對本專利技術作進一步描述:本實施例分為兩個部分進行設計:1.毫米波圓極化喇叭的設計:毫米波圓極化喇叭的饋電段采用標準BJ320波導，輸入模式為TEOl模，矩圓轉換器將TElO模轉換為適合在圓波導中傳輸的TEll模。圓極化器采用圓波導加載金屬塊的方法實現，它由傳輸TEll模的圓波導及兩塊與TEll模的電場矢量E成45度角放置的金屬塊組成。當電場矢量通過圓極化器時，其對垂直電場矢量和水平電場矢量分別呈現容性和感性加載作用，從而使兩矢量的相位滯后和超前，只要兩金屬塊的尺寸及嵌入深度選擇合適，就能使Ex、Ey間產生90度的相位差，實現圓極化。根據圓極化器與圓波導電場矢量的夾角不同，可以分別實現饋源的左旋圓極化周期加載階梯與電場矢量成45°夾角與右旋圓極化周期加載階梯與電場矢量成45°夾角。饋源末端口徑T形張開，以進一步改變波導模式及照射張角，與反射面配合。2.金屬圓錐體反射面:用毫米波圓極化喇叭照射金屬圓錐體反射面，金屬圓錐反射面改變了電磁波的傳播方向，使其由軸向輻射變為徑向輻射，從而實現了方位面的全向輻射；同時當圓極化波輻射到一個圓對稱的目標時，輻射波方向僅反向旋轉，其圓極化特性并不改變。所以當用上述結構時，既可以實現全向特性，又可以保證圓極化性能。通過改變金屬圓錐體反射面的形狀以及與毫米波圓極化喇叭的距離，可以調節圓極化波在俯仰面上輻射的角度范圍及天線的軸比帶寬。當金屬圓錐體反射面距離圓極化喇叭的距離變大時，天線的軸比帶寬變大，俯仰面上的主輻射方向向下移動。在設計時，為保證天線的效率，應保證金屬圓錐體反射面半徑大于T型長大的金屬臺階的半徑。具體結構參照附圖4和附圖5所示，主要包括:金屬圓錐體反射面1，毫米波圓極化喇叭2，泡沫塑料筒8，泡沫塑料8用來支撐金屬圓錐體反射面I。此實例對天線的要求為:工作頻率為Ka波段，波束寬度在方位面上全向，俯仰方向上60° 100°，軸比小于6dB，天線增益大于3dB，不圓度小于4dB。參照附圖5，其結構參數為:輸入端為標準BJ320波導3，尺寸為7.112mmX3.556mm，矩圓轉換器4長度h為6mm,圓波導9半徑rl為5mm,長度hi為20mm,圓極化器5的寬度w為3.lmm, T型張大的金屬臺階6半徑r2為10.5mm,高度h2為IOmm,金屬圓錐體反射面I上底面半徑r3為19mm,錐體高度h3為15.5mm,錐頂與T型張大的金屬臺階6的距離I為6mm。天線的增益方向圖如圖6所示，如圖可見實現了 E面的全向輻射，不圓度小于ldB，天線的軸比方向圖如圖7所示，可見在俯仰方向上40° 60° 100°范圍內可以保證軸比小于6dB。本實施例的工作過程:毫米波圓極化喇叭2的輸入端為TElO模，經矩圓轉換器4之后轉變為適合在圓波導傳播的TEll模，通過合理調整圓極化器5嵌入的深度及寬度，可使毫米波喇叭實現圓極化輻射，同時通過增加前端T型張大的金屬臺階6，可部分抑制毫米波圓極化喇叭2圓極化特性不好的波的輻射，從而減少了毫米波圓極化喇叭2的輻射波對經金屬圓錐體反射面I反射之后輻射波的干涉，進而拓寬了俯仰方向上的輻射角度范圍。本專利技術中可以對毫米波圓極化 喇叭2進行改進，從而增加天線的工作帶寬。附圖3為圓極化器為周期加載金屬塊時毫米波圓極化喇叭照射金屬圓錐體反射面I結構示意圖，此例與附圖1所示實例相比，可以大大增加天線的工作帶寬。在毫米波圓極化喇叭2確定的情況下，調整金屬圓本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于圓極化喇叭的毫米波全向圓極化天線，包括毫米波圓極化喇叭（2），其特征在于還包括金屬圓錐體反射面（1）和T型張大的金屬臺階（6）；T型張大的金屬臺階（6）與毫米波圓極化喇叭（2）的輸出端同軸連接，在T型張大的金屬臺階（6）的輸出端，同軸設置金屬圓錐體反射面（1），且錐頂指向T型張大的金屬臺階（6）。
【技術特征摘要】
1.一種基于圓極化喇叭的毫米波全向圓極化天線，包括毫米波圓極化喇叭(2)，其特征在于還包括金屬圓錐體反射面(I)和T型張大的金屬臺階(6) ；T型張大的金屬臺階(6)與毫米波圓極化喇叭(2)的輸出端同軸連接，在T型張大的金屬臺階(6)的輸出端，同軸設置金屬圓錐體反射面(I)，且錐頂指向T型張大的金屬臺階(6 )。2.根據權利要求1所述基于圓極化喇叭的毫米波全向圓極化天線，其特征在于:所述毫米波圓極化喇叭(2)包括饋電段輸入端(3)、矩圓轉換器(4)、兩個圓波導(9)和圓極化器(5);饋電段輸入端(3)輸出端連接矩圓轉換器(4)的輸入端，連接部位為尺寸相吻合的矩形；矩圓轉換器(4)的輸出端連接第一圓波導的輸入端，連接部位為尺寸相吻合的圓形;第一圓波導通過圓極化器(5)連接第一二圓波導；所述圓極化器(5)的是由兩個與TEll模的電場矢...
【專利技術屬性】
技術研發人員：馬漢清，石俊峰，湯暢，李超，閆云濤，李緒平，
申請(專利權)人：西安電子工程研究所，
類型：發明
國別省市：
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