一種雙極化寬帶平板陣列天線饋電網(wǎng)絡(luò)制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于波導(dǎo)天線設(shè)計(jì)和制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙極化寬帶平板陣列天線饋電網(wǎng)絡(luò)。本饋電網(wǎng)絡(luò)包括極化分離器，極化分離器形成四行四列狀的基礎(chǔ)陣列分布；垂直極化單元包括第一垂直極化功分器、第二垂直極化功分器、第三垂直極化功分器以及第四垂直極化功分器；水平極化單元包括第一水平極化功分器、第二水平極化功分器、第三水平極化功分器以及第四水平極化功分器；第二行及第三行上的相鄰兩個(gè)第一垂直極化功分器之間存有供第四水平極化功分器的兩輸入端口所在波導(dǎo)臂穿過的間隙；第四水平極化功分器的輸出端口位于第三行與第四行極化分離器之間的預(yù)留區(qū)域處。本發(fā)明專利技術(shù)兼具結(jié)構(gòu)緊湊、帶寬寬剖面低的優(yōu)點(diǎn)，可作為寬帶雙極化天線的饋電網(wǎng)絡(luò)。

A dual polarization broadband planar array antenna feed network

The invention belongs to the technical field of waveguide antenna design and manufacture, in particular to a dual polarization broadband planar array antenna feed network. The feed network includes a polarization splitter, a polarization splitter based array of four rows and four columns shaped distribution; vertical polarization unit includes a first vertical polarization splitter, second vertical polarization splitters, third vertical polarization splitter and fourth vertical polarization splitter; horizontal polarization unit comprises a first horizontal polarization splitter, second horizontal polarization splitters, third horizontal polarization splitter and fourth horizontal polarization splitters; second adjacent line and three line two first vertical polarization splitter for horizontal polarization between fourth power divider two input port where the waveguide arm through the gap; the output port fourth horizontally polarized power located in the reserved area at the divider between the third line and fourth line polarization separator. The invention has the advantages of compact structure, wide bandwidth and low profile, and can be used as a feed network for broadband dual polarization antennas.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種雙極化寬帶平板陣列天線饋電網(wǎng)絡(luò)
本專利技術(shù)屬于波導(dǎo)天線設(shè)計(jì)和制造
，具體涉及一種雙極化寬帶平板陣列天線饋電網(wǎng)絡(luò)。
技術(shù)介紹
天線作為通信系統(tǒng)中的一個(gè)重要的無線電設(shè)備，其性能的好壞將直接影響無線電設(shè)備的性能。相對于拋物面天線，平板陣列天線具有重量輕、效率高、體積小的優(yōu)勢，但是以往的平板陣列天線很難兼具雙極化、寬頻帶和低剖面的特性。傳統(tǒng)的平板陣列天線，要么只能在單一頻帶實(shí)現(xiàn)雙極化，要么剖面尺寸大，要么使用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的微帶和波導(dǎo)混合饋電方式。隨著無線通信和雷達(dá)系統(tǒng)的不斷發(fā)展和完善，人們逐漸發(fā)現(xiàn)，要想實(shí)現(xiàn)兼具雙極化、寬頻帶和低剖面性能的波導(dǎo)平板陣列天線，其關(guān)鍵在于是否具有雙極化、寬頻帶和低剖面的饋電網(wǎng)絡(luò)。因此，能否研制出一種兼具雙極化、寬頻帶和低剖面的饋電網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)整體天線構(gòu)造的高集成性需求，為本領(lǐng)域技術(shù)人員近年來所亟待解決的技術(shù)難題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)合理而實(shí)用的雙極化寬帶平板陣列天線饋電網(wǎng)絡(luò)，其兼具結(jié)構(gòu)緊湊、帶寬寬、剖面低的優(yōu)點(diǎn)，可作為寬帶雙極化天線的饋電網(wǎng)絡(luò)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用了以下技術(shù)方案：一種雙極化寬帶平板陣列天線饋電網(wǎng)絡(luò)，其特征在于：本饋電網(wǎng)絡(luò)包括極化分離器，所述極化分離器上設(shè)置用于連接外部輻射器的公共端口、用于連接水平極化單元的水平極化端口以及布置于極化分離器底端面處的用于連接垂直極化單元的垂直極化端口，極化分離器形成四行四列狀的基礎(chǔ)陣列分布；垂直極化單元包括由Y-T功分器構(gòu)成的第一垂直極化功分器、由E-T功分器構(gòu)成的第二垂直極化功分器、由H-T功分器構(gòu)成的第三垂直極化功分器以及由H-T功分器構(gòu)成的第四垂直極化功分器；在行方向上，各個(gè)第一垂直極化功分器的兩輸入端口分別連接兩兩相鄰布置的各極化分離器的垂直極化端口；在列方向上，第一列與第二列上的兩兩相鄰布置的第一垂直極化功分器的輸出端口分別連通一個(gè)第二垂直極化功分器的兩輸入端口，第三列與第四列上的兩兩相鄰布置的第一垂直極化功分器的輸出端口連通另一個(gè)第二垂直極化功分器的兩輸入端口；在行方向上，相鄰兩個(gè)第二垂直極化功分器的輸出端口分別連接第三垂直極化功分器的兩輸入端口；在列方向上，兩個(gè)第三垂直極化功分器的輸出端口連接第四垂直極化功分器的兩輸入端口；第四垂直極化功分器的輸出端口構(gòu)成該垂直極化單元的總輸出端口；水平極化單元包括由H-T功分器構(gòu)成的第一水平極化功分器、由H-T功分器構(gòu)成的第二水平極化功分器、由E-T功分器構(gòu)成的第三水平極化功分器以及由H-T功分器構(gòu)成的第四水平極化功分器；第一行與第二行之間以及第三行與第四行之間的兩兩相鄰的極化分離器的水平極化端口均設(shè)置于各者的相鄰側(cè)面處；上述位于相鄰側(cè)面處的兩個(gè)水平極化端口分別連接第一水平極化功分器的兩輸入端口；第二水平極化功分器外形呈開口方向與列方向平行的“U”字狀結(jié)構(gòu)，第二水平極化功分器的兩U型端口構(gòu)成其輸入端口且U型底部構(gòu)成其輸入端口；在行方向上，兩兩相鄰的第一水平極化功分器的輸出端口分別連通相應(yīng)第二水平極化功分器的兩輸入端口；兩兩相鄰的第二水平極化功分器的輸出端口分別連通一個(gè)第三水平極化功分器的兩輸入端口；在列方向上，兩個(gè)第三水平極化功分器的輸出端口連接第四水平極化功分器的兩輸入端口；第四水平極化功分器的輸出端口構(gòu)成該水平極化單元的總輸出端口；第二行上的相鄰兩個(gè)第一垂直極化功分器之間以及第三行上的相鄰兩個(gè)第一垂直極化功分器之間均存有供第四水平極化功分器的兩輸入端口所在波導(dǎo)臂穿過的間隙；所述第四水平極化功分器的輸出端口位于第三行極化分離器與第四行極化分離器之間的預(yù)留區(qū)域處。所述極化分離器包括方波導(dǎo)、分支波導(dǎo)以及方矩變換段，其中：方波導(dǎo)的首端面形成上述公共端口，方波導(dǎo)的一側(cè)設(shè)置波導(dǎo)階梯且該波導(dǎo)階梯的階梯面高度由方波導(dǎo)首端向末端處依次降低；波導(dǎo)階梯的階梯面處耦合所述分支波導(dǎo)，所述分支波導(dǎo)的輸出端口構(gòu)成上述水平極化端口；在方波導(dǎo)的末端面設(shè)置有方矩變換段，所述方矩變換段由兩個(gè)以上且沿方波導(dǎo)長度方向橫截面面積逐個(gè)減小的矩形波導(dǎo)首尾銜接構(gòu)成，方矩變換段的末端處的輸出端口構(gòu)成所述垂直極化端口；在方波導(dǎo)的波導(dǎo)階梯所在側(cè)，波導(dǎo)階梯和方矩變換段所形成的連續(xù)的階梯面高度的漸變?nèi)≈禂M合切比雪夫函數(shù)；在上述方波導(dǎo)的波導(dǎo)階梯所在側(cè)的相對側(cè)，方矩變換段所形成的階梯面高度的漸變?nèi)≈低瑯訑M合切比雪夫函數(shù)。波導(dǎo)階梯的階梯面與方矩變換段所形成的階梯面的階梯寬度均為四分之一波導(dǎo)波長。本專利技術(shù)的有益效果在于：1)、本專利技術(shù)在滿足天線性能的前提下，為充分縮小整個(gè)饋電網(wǎng)絡(luò)的體積，巧妙的使用E-T功分器和H-T功分器并對極化分離器的合成順序進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，從而使得配合后的整體結(jié)構(gòu)緊湊而體積小。由于水平極化單元完全包裹在垂直極化單元的內(nèi)部，故整個(gè)饋電網(wǎng)絡(luò)的剖面尺寸僅為垂直極化單元的剖面尺寸，故能夠?qū)崿F(xiàn)低剖面設(shè)計(jì)。在實(shí)際使用過程中，饋電網(wǎng)絡(luò)為全波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，而極化分離器，則采用具備波導(dǎo)階梯的階梯錐變結(jié)構(gòu)，由于各個(gè)垂直極化功分器和水平極化功分器均采用寬帶H-T和E-T功分器，從而能夠?qū)崿F(xiàn)30％的帶寬性能。實(shí)踐證明，采用上述設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)后，當(dāng)以極化分離器形成的4×4基礎(chǔ)陣列分布的組數(shù)越多，整個(gè)陣列天線越龐大，本專利技術(shù)的這種間隙插入嵌套式的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)所帶來的對饋電網(wǎng)絡(luò)體型的縮減效果就越明顯。具體而言，在水平極化單元和垂直極化單元嵌套布置過程中，本專利技術(shù)先使用寬帶Y-T功分器及E-T功分器將極化分離器的垂直極化部分合成完畢，之后再通過在第一行與第二行極化分離器之間以及第三行與第四行極化分離器之間的安裝空間內(nèi)填設(shè)水平極化單元，最終達(dá)到了空間利用的最大化。在上述基礎(chǔ)上，由于Y-T功分器的獨(dú)特外形，使得相鄰Y-T功分器之間自然存在了間隙，此時(shí)再將水平極化單元的第四水平極化功分器的兩輸入端口所在臂穿過該間隙并進(jìn)入第二行極化分離器與第三行極化分離器之間的預(yù)留區(qū)域處。此外的，相鄰Y-T功分器之間自然存在的間隙與上述第四水平極化功分器的兩輸入端口所在臂間空間上彼此避讓，從而使得兩種極化單元在該交匯配合處的部件壁厚更易于機(jī)械設(shè)計(jì)，顯然也有利于提升整個(gè)饋電網(wǎng)絡(luò)的加工可制造性能。2)、在極化分離器的設(shè)計(jì)構(gòu)造上，本專利技術(shù)摒棄了結(jié)構(gòu)冗繁的傳統(tǒng)寬帶極化分離器設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)而另辟蹊徑的采用了階梯錐變加分支波導(dǎo)的窄帶OMT設(shè)計(jì)方案，從而使得本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)更為簡單和緊湊。通過合理選擇方波導(dǎo)口的尺寸，使得本專利技術(shù)所需求的工作帶寬落在方波導(dǎo)主模截止頻率和第三次高次模之間。在從方波導(dǎo)到矩形波導(dǎo)的漸變中，通過將各臺階面高度的漸變?nèi)≈禂M合切比雪夫函數(shù)，一方面可以將工作頻帶內(nèi)的第一及第二次高次模壓下去，達(dá)到展寬帶寬的目的。另一方面，也可實(shí)現(xiàn)公共端口的主模TE10通過方矩變換段并饋給極化分離器的垂直極化端口，且正交主模TE01在錐變區(qū)內(nèi)消失并被反射和耦合到分支波導(dǎo)處的水平極化端口。具體操作時(shí)，可將水平極化端口及垂直極化端口尺寸進(jìn)一步壓縮，從而進(jìn)一步的減小極化分離器的外形尺寸，以確保小型化需求。通過上述方案，本專利技術(shù)可同時(shí)滿足高工作帶寬和結(jié)構(gòu)簡單緊湊及外形尺寸小的要求，無需額外匹配塊或可調(diào)裝置，設(shè)計(jì)工藝更為簡單。本專利技術(shù)的外形尺寸比傳統(tǒng)寬帶OMT減小50％以上，顯然更為適合如Ku波段衛(wèi)星通訊收發(fā)一體的天線或大型陣列天線的饋電等有限空間內(nèi)使用。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的立體本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種雙極化寬帶平板陣列天線饋電網(wǎng)絡(luò)，其特征在于：本饋電網(wǎng)絡(luò)包括極化分離器(10)，所述極化分離器(10)上設(shè)置用于連接外部輻射器的公共端口(11)、用于連接水平極化單元的水平極化端口(12)以及布置于極化分離器(10)底端面處的用于連接垂直極化單元的垂直極化端口(13)，極化分離器(10)形成四行四列狀的基礎(chǔ)陣列分布；垂直極化單元包括由Y?T功分器構(gòu)成的第一垂直極化功分器(21)、由E?T功分器構(gòu)成的第二垂直極化功分器(22)、由H?T功分器構(gòu)成的第三垂直極化功分器(23)以及由H?T功分器構(gòu)成的第四垂直極化功分器(24)；在行方向上，各個(gè)第一垂直極化功分器(21)的兩輸入端口分別連接兩兩相鄰布置的各極化分離器(10)的垂直極化端口(13)；在列方向上，第一列與第二列上的兩兩相鄰布置的第一垂直極化功分器(21)的輸出端口分別連通一個(gè)第二垂直極化功分器(22)的兩輸入端口，第三列與第四列上的兩兩相鄰布置的第一垂直極化功分器(21)的輸出端口連通另一個(gè)第二垂直極化功分器(22)的兩輸入端口；在行方向上，相鄰兩個(gè)第二垂直極化功分器(22)的輸出端口分別連接第三垂直極化功分器(23)的兩輸入端口；在列方向上，兩個(gè)第三垂直極化功分器(23)的輸出端口連接第四垂直極化功分器(24)的兩輸入端口；第四垂直極化功分器(24)的輸出端口構(gòu)成該垂直極化單元的總輸出端口；水平極化單元包括由H?T功分器構(gòu)成的第一水平極化功分器(31)、由H?T功分器構(gòu)成的第二水平極化功分器(32)、由E?T功分器構(gòu)成的第三水平極化功分器(33)以及由H?T功分器構(gòu)成的第四水平極化功分器(34)；第一行與第二行之間以及第三行與第四行之間的兩兩相鄰的極化分離器(10)的水平極化端口(12)均設(shè)置于各者的相鄰側(cè)面處；上述位于相鄰側(cè)面處的兩個(gè)水平極化端口(12)分別連接第一水平極化功分器(31)的兩輸入端口；第二水平極化功分器(32)外形呈開口方向與列方向平行的“U”字狀結(jié)構(gòu)，第二水平極化功分器(32)的兩U型端口構(gòu)成其輸入端口且U型底部構(gòu)成其輸入端口；在行方向上，兩兩相鄰的第一水平極化功分器(31)的輸出端口分別連通相應(yīng)第二水平極化功分器(32)的兩輸入端口；兩兩相鄰的第二水平極化功分器(32)的輸出端口分別連通一個(gè)第三水平極化功分器(33)的兩輸入端口；在列方向上，兩個(gè)第三水平極化功分器(33)的輸出端口連接第四水平極化功分器(34)的兩輸入端口；第四水平極化功分器(34)的輸出端口構(gòu)成該水平極化單元的總輸出端口；第二行上的相鄰兩個(gè)第一垂直極化功分器(21)之間以及第三行上的相鄰兩個(gè)第一垂直極化功分器(21)之間均存有供第四水平極化功分器(34)的兩輸入端口所在波導(dǎo)臂穿過的間隙；所述第四水平極化功分器(34)的輸出端口位于第三行極化分離器(10)與第四行極化分離器(10)之間的預(yù)留區(qū)域處。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種雙極化寬帶平板陣列天線饋電網(wǎng)絡(luò)，其特征在于：本饋電網(wǎng)絡(luò)包括極化分離器(10)，所述極化分離器(10)上設(shè)置用于連接外部輻射器的公共端口(11)、用于連接水平極化單元的水平極化端口(12)以及布置于極化分離器(10)底端面處的用于連接垂直極化單元的垂直極化端口(13)，極化分離器(10)形成四行四列狀的基礎(chǔ)陣列分布；垂直極化單元包括由Y-T功分器構(gòu)成的第一垂直極化功分器(21)、由E-T功分器構(gòu)成的第二垂直極化功分器(22)、由H-T功分器構(gòu)成的第三垂直極化功分器(23)以及由H-T功分器構(gòu)成的第四垂直極化功分器(24)；在行方向上，各個(gè)第一垂直極化功分器(21)的兩輸入端口分別連接兩兩相鄰布置的各極化分離器(10)的垂直極化端口(13)；在列方向上，第一列與第二列上的兩兩相鄰布置的第一垂直極化功分器(21)的輸出端口分別連通一個(gè)第二垂直極化功分器(22)的兩輸入端口，第三列與第四列上的兩兩相鄰布置的第一垂直極化功分器(21)的輸出端口連通另一個(gè)第二垂直極化功分器(22)的兩輸入端口；在行方向上，相鄰兩個(gè)第二垂直極化功分器(22)的輸出端口分別連接第三垂直極化功分器(23)的兩輸入端口；在列方向上，兩個(gè)第三垂直極化功分器(23)的輸出端口連接第四垂直極化功分器(24)的兩輸入端口；第四垂直極化功分器(24)的輸出端口構(gòu)成該垂直極化單元的總輸出端口；水平極化單元包括由H-T功分器構(gòu)成的第一水平極化功分器(31)、由H-T功分器構(gòu)成的第二水平極化功分器(32)、由E-T功分器構(gòu)成的第三水平極化功分器(33)以及由H-T功分器構(gòu)成的第四水平極化功分器(34)；第一行與第二行之間以及第三行與第四行之間的兩兩相鄰的極化分離器(10)的水平極化端口(12)均設(shè)置于各者的相鄰側(cè)面處；上述位于相鄰側(cè)面處的兩個(gè)水平極化端口(12)分別連接第一水平極化功分器(31)的兩輸入端口；第二水平極化功分器(32)外形呈開口方向與列方向平行的“U”字狀結(jié)構(gòu)，第二水平極化功分器(32)的兩U型端口構(gòu)成其輸入端口且U型底部構(gòu)成其輸入端口；在行方向上...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：金秀梅，胡衛(wèi)東，侯艷茹，禹清晨，
申請(專利權(quán))人：安徽四創(chuàng)電子股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：安徽,34