雙圓極化腔式天線制造技術

本實用新型專利技術公開了雙圓極化腔式天線，該天線由輻射喇叭口1、上層介質板2、下層介質板3、水平極化探針4、垂直極化探針5、金屬探針8、圍框12和金屬腔11組成。上層介質板2的上表面腐蝕形成有上極化金屬條6，下層介質板3的下表面腐蝕形成有下極化金屬條7，上極化金屬條6的一端通過金屬探針8與下極化金屬條7的一端固定連接，上極化金屬條6在下層介質板3的投影與下極化金屬條7相垂直。本天線阻抗帶寬大于20％，帶寬內增益大于8.5dB，輻射效率大于80％，小于3dB的軸比帶寬大于15％，端口隔離帶寬內大于25％；整個天線結構簡單、緊湊，輻射效率高，雙圓極化輻射，可作為相控陣天線小尺寸輻射單元，實現波束的控制和掃描。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及衛星通信、微波通信領域中高效率圓極化陣列天線，該天線設計的技術主要包括：共口徑雙圓極化技術、高隔離度技術。
技術介紹
目前在通信頻段越來越向高頻段發展，尤其在Ku、Ka波段，其頻率決定帶寬比工作在L、S波段的天線，工作在此頻段的要求天線具有尺寸小、增益高、點波束的特性，實現上述性能的天線主要有以下幾種天線形式，但各有優缺點。1、波導縫隙天線：該形式天線是在波導寬邊或窄邊進行開縫，通常有行波、駐波兩種陣列形式，但輻射單元縫隙的增益相對較低，通常只有7dB左右，由于為串饋形式，帶寬內出現頻掃現象，隨著工作頻率的增高，要求加工精度也越高，需借助較高的焊接工藝加工制造，成品率較低，導致成本較高。2、微帶貼片天線，該天線形式具有輪廓低、可集成有源器件、可實現輻射單元與網絡一體化設計的，但天線的介質損耗較大，且存在漏波效應，天線單元增益低、饋電網絡損耗大，不利用實現高增益天線設計。3、反射面天線，該形式天線在Ka頻段具有很好的射頻性能，差損低、輻射效率高、實現圓極化輻射相對技術較為簡單，但該形式天線物理尺寸較大，不適用在一些空間狹小的場合。4.透鏡天線，該天線形式與反射面天線類似，通常采用饋源照射介質球、介質餅等，使波束聚焦，實現高增益照射的目的，但與反射面天線同樣具有天線體積尺寸過大，無法實現波束調整的功能。
技術實現思路
本技術的目的在于避免上述
技術介紹
中的不足之處而提供一種雙圓極化腔式天線，本技術的特點是，雙圓極化輻射，損耗低，輻射效率高，高隔離度，結構緊湊。本技術是這樣實現的：雙圓極化腔式天線，包括輻射喇叭口1、上層介質板2、下層介質板3、水平極化探針4、垂直極化探針5、金屬探針8、金屬腔11和圍框12；金屬腔11的側壁上設置有相互垂直的水平極化探針4和垂直極化探針5；輻射喇叭口1和圍框12之間設置有上層介質板2，圍框12和金屬腔11之間設置有下層介質板3，上層介質板2的上表面腐蝕形成有上極化金屬條6，下層介質板3的下表面腐蝕形成有下極化金屬條7，上極化金屬條6的一端通過金屬探針8與下極化金屬條7的一端固定連接，上極化金屬條6在下層介質板3的投影與下極化金屬條7相垂直，下極化金屬條7在金屬腔11底面的投影與水平極化探針4和垂直極化探針5的夾角均為45°。進一步地，所述的輻射喇叭口1、圍框12和金屬腔11均為圓形。進一步地，所述的輻射喇叭口1的內口徑尺寸為0.6λ0，其中，λ0為中心頻率對應的波長。進一步地，所述的上極化金屬條6與下極化金屬條7的尺寸相同，上極化金屬條6的一端與輻射喇叭口1下表面的圓心相重合，另一端與輻射喇叭口1的內壁有間隔；上極化金屬條6的長度為0.245λ0，寬度為0.035λ0。進一步地，所述的金屬探針8為圓柱形，圓柱的直徑為1mm，長度為0.15λ0。本技術與
技術介紹
比較有如下優點：1、本技術的一種雙圓極化腔式天線，由圓形口輻射喇叭1、上層介質板2、下層介質板3、水平極化探針4、垂直極化探針5組成。天線阻抗帶寬大于20％，帶寬內增益大于8.5dB，輻射效率大于80％，小于3dB的軸比帶寬大于15％，端口隔離帶寬內大于25％。2、本技術整個天線結構簡單、緊湊，輻射效率高，雙圓極化輻射，可作為相控陣天線小尺寸輻射單元，實現波束的控制和掃描。附圖說明圖1是本技術三維結構示意圖。圖2是本技術的分層示意圖。圖3是本技術俯視示意圖。具體實施方式參照圖1、圖2，圖3，本技術由圓形輻射喇叭口1、上層介質板2、下層介質板3、水平極化探針4水平極化探針4、垂直極化探針5金屬探針8、圍框12和金屬腔11組成。圖1是本技術三維結構示意圖，圖2是本技術的分層示意圖，給出了各部件間的相對位置關系及內部結構組成。圓形輻射喇叭口1位于天線最上層，其作用是接收、發射電磁信號，并按著一定的空間功率波束覆蓋要求，實現方向圖的設計。圓形輻射口可實現較高的輻射增益，極化純度較高，其內口徑尺寸為0.6λ0(λ0為中心頻率對應的波長)。上層介質板2的上表面敷刻有上極化金屬條6，下表面的敷銅全部腐蝕掉。上極化金屬條6的一端位于圓形輻射喇叭口1下表面的圓心，另一端位于圓形輻射喇叭口1的內壁附近，與之不接觸，其長度為0.245λ0，寬度為0.035λ0。下層介質板3的下表面敷刻有下極化金屬條7，上表面的敷銅全部腐蝕掉。下極化金屬條7與上極化金屬條6的尺寸相同，且兩極化金屬條在投影面上呈90°夾角。上層介質板2和下層介質板3之間設置有圓柱形金屬探針8，其作用是連通兩極化金屬條，使其電導通；圓柱的直徑為1mm，長度為0.15λ0。金屬腔11和下層介質板3之間設置有水平極化探針4和垂直極化探針5，其作用是激勵器兩個極化的信號；兩個探針均從圓腔邊緣指向圓心，二者的夾角為90°；下極化金屬條7與兩個探針在金屬腔底面的投影呈45°夾角；兩個探針的法蘭均分別與金屬腔的外壁固定，并使之緊密接觸，良好導電；金屬腔11位于天線的最底層，成圓型結構，其作用是使天線滿足定向輻射，提高天線的輻射增益和效率。本天線采用螺釘壓緊工藝，保證安裝的精確度，確保兩極化金屬條與金屬探針8的相對位置關系，這對圓極化性能影響相對較大。研究發現：按著上述天線結構尺寸配置，天線軸比小于2dB的
帶寬為17.5％。，天線極化端口隔離帶寬內大于25％。本技術工作原理如下：當發射信號時，發射機通過同軸接插件發射信號，發射信號在金屬腔中激勵其電場，下層介質板3下表面的下極化金屬條7耦合到電流，一部分能量經過圓柱形金屬探針8傳輸到上層板2上表面的上極化金屬條6，兩極化金屬條在腔體中形成了兩種極化的電場，二者正交且有一定的相位差，并在空間合成形成圓極化波。同理，另一個探針激勵是形成另一種旋向的圓極化波，最終由圓形輻射喇叭口1輻射到自由空間。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
雙圓極化腔式天線，包括輻射喇叭口(1)、圍框(12)、金屬腔(11)、水平極化探針(4)和垂直極化探針(5)，金屬腔(11)的側壁上設置有相互垂直的水平極化探針(4)和垂直極化探針(5)；其特征在于：還包括上層介質板(2)、下層介質板(3)和金屬探針(8)，輻射喇叭口(1)和圍框(12)之間設置有上層介質板(2)，圍框(12)和金屬腔(11)之間設置有下層介質板(3)，上層介質板(2)的上表面腐蝕形成有上極化金屬條(6)，下層介質板(3)的下表面腐蝕形成有下極化金屬條(7)，上極化金屬條(6)的一端通過金屬探針(8)與下極化金屬條(7)的一端固定連接，上極化金屬條(6)在下層介質板(3)的投影與下極化金屬條(7)相垂直，下極化金屬條(7)在金屬腔(11)底面的投影與水平極化探針(4)和垂直極化探針(5)的夾角均為45°。

【技術特征摘要】
1.雙圓極化腔式天線，包括輻射喇叭口(1)、圍框(12)、金屬腔(11)、水平極化探針(4)和垂直極化探針(5)，金屬腔(11)的側壁上設置有相互垂直的水平極化探針(4)和垂直極化探針(5)；其特征在于：還包括上層介質板(2)、下層介質板(3)和金屬探針(8)，輻射喇叭口(1)和圍框(12)之間設置有上層介質板(2)，圍框(12)和金屬腔(11)之間設置有下層介質板(3)，上層介質板(2)的上表面腐蝕形成有上極化金屬條(6)，下層介質板(3)的下表面腐蝕形成有下極化金屬條(7)，上極化金屬條(6)的一端通過金屬探針(8)與下極化金屬條(7)的一端固定連接，上極化金屬條(6)在下層介質板(3)的投影與下極化金屬條(7)相垂直，下極化金屬條(7)在金屬腔(11)底面的投影與水平極化探針...

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋長宏，
申請(專利權)人：中國電子科技集團公司第五十四研究所，
類型：新型
國別省市：河北;13