[发明专利]具有高阶模态抑制器的双脊喇叭天线

说明书

技术领域

本发明的示例性实施例涉及双脊喇叭天线，更特别地，涉及具有配置用于改善天线的发射和宽带特征的高阶模态抑制器的双脊喇叭天线。

背景技术

双脊喇叭天线或者双脊波导管是线性极化天线的一个例子。使用脊的宽带喇叭天线已经早在20世纪初就被提出，并且是一种广泛使用至今的宽带天线模式。

图1-3分别是传统的双脊宽带喇叭天线的侧视图、前视图和顶视图。将参照图1-3描述传统的双脊宽带喇叭天线100的工作原理。上下喇叭部112A和11B以及左右喇叭部114A和114B配置为传送喇叭中的电场并保持喇叭天线100的形状。输入到功率连接器130的能量传递到金属导体120，该金属导体120短路连接到上脊110A。结果，上脊110A被正(+)充电，与功率连接器130的接地表面连接的下脊110B被负(-)充电。脊110之间建立的电场向着喇叭开口传送。上下脊110A和110B之间的距离根据指数阻抗变换而增大以使得其逐渐汇集为喇叭开口的阻抗(宽带阻抗匹配)。

由于脊式喇叭天线的结构，在脊110之间建立非常高的电场，但是在脊110和左右喇叭部114A和114B之间建立低的电场。该发现已经使得模型改进，从而使得没有左右喇叭部114A和114B也不会明显降级操作性能。与传统的喇叭天线相反，脊110安装在喇叭内部以为了增大喇叭天线的工作频率范围。脊的插入降低起始频率，基模(TE10模态)建立于该起始频率，脊的插入还增大到高阶模态的距离，从而保证在整个宽带均匀的辐射图。如在此所用的，高阶模态是指TE20模态或者更高的。TE20模态在具有关于馈电器左右对称的结构中通常被抑制，这样，TE30模态变为第一高阶模态。考虑到此，从TE10到出现TE30的范围可以被认为是宽带喇叭天线的工作频率范围。

但是，不同于基于回波损耗计算工作频率的其它情形，已经注意到，在实际的脊式天线的情形下，越靠近频率上限，发生越差的辐射图干扰。正在研究解决该问题。

名称为“Dual-and quad-ridged horn antenna with improved antennapattern characteristics”的美国专利No.7,161,550(2005年10月20日公布，在此及后称作参考文献1)公开了一种双脊和四脊喇叭天线，其具有改善宽带脊喇叭天线辐射特性的额外结构，并且其采用磁性材料和凹槽。参考文献1没有详细公开相应的喇叭天线带来的辐射图的改善程度，从而使得难以量化性能改善度。即便如此，为了更好的市场性以及易于制造的要求而进行的结构简化不利地影响改善度。具体地说，磁性材料的性能和应用严重影响天线辐射图，其不利地影响再生属性。

TE30模态的抑制是指辐射图干扰的抑制，并能够导致实现一种在比传统的双脊喇叭天线更宽的带宽操作的天线。因此，存在对用于抑制TE30模态的结构的需求，该结构适合用于具有提高的工作频带的新式天线模式。

美国专利No.4,692,723(1985年7月8日公布，在此及后称为参考文献2)和美国专利No.4,890,117(1989年12月26日公布，在此及后称为参考文献3)公开一种用于通过窄的带通电介质滤波器去除高阶模态的技术(参考文献2)以及一种用于在天线的馈电器处将TM模态转换为TE模态的技术(参考文献3)。尽管这些技术可以被理解为背景技术，但是，在参考文献2和3中的用于去除或者转化高阶模态的技术特征不同于本发明致力于解决的现有技术中存在的问题或者本发明致力于实现的新颖特征。

发明内容

本发明的实施例涉及具有高阶模态抑制器的双脊喇叭天线，其能够方便地安装在脊式波导管上并且能够有效地抑制高阶模态，从而解决传统的宽带脊式喇叭天线中发生的辐射图干扰的问题。

本发明的其它目的和优点能够通过下面的描述进行理解，并参照本发明的实施例变得明显。再者，对于本发明所属领域的技术人员来说，明显的是，本发明的目的和优点可以通过本发明的所要求保护的装置及其组合实现。

根据本发明的实施例，具有高阶模态抑制器的双脊喇叭天线包括：一对彼此相对地安置的上下脊，该上下脊的每一个具有导引电磁波的内表面和与内表面相对安置的外表面；上下喇叭部，其固定地附着到上下脊的各自的外表面；左右喇叭部，其耦合到上下喇叭部以形成矩形椎体结构；以及金属导体，其对称地定位在上下脊以及左右脊之间。

具有高阶模态抑制器的双脊喇叭天线可以进一步包括功率连接器以从外部功率源供应电流给上下脊；以及馈电导体以从外部功率源通过功率连接器将电流传送到上下脊。