[发明专利]透镜加载的高增益超宽带波纹双脊喇叭天线

说明书

本发明提供了一种透镜加载的高增益超宽带波纹双脊喇叭天线，属于微波天线技术领域，用于解决双脊喇叭天线增益低和高频方向图裂变的问题；包括同轴馈电接头(1)、矩形波导(2)、波纹喇叭(3)、双脊波导(4)和介质透镜(5)；波纹喇叭(3)的前端口位置设有双曲结构的介质透镜(5)，该介质透镜(5)的焦点与天线馈源中心重合，后端口与矩形波导(2)相连接，内部设有双脊波导(4)；同轴馈电接头(1)安装在矩形波导(2)的上部；波纹喇叭(3)上下金属板(7)的内侧后部表面设有平面波纹。本发明在1‑18GHz区间具有超宽带、高增益、方向图稳定的优点。适用于电磁兼容测试、反射面天线馈源及超宽带雷达等领域。

技术领域

本发明属于微波天线技术领域，涉及一种透镜加载的高增益超宽带波纹双脊喇叭天线，在保证天线基本功能的同时，还可以作为其他反射面天线的馈源，可用于电磁兼容测试系统及超宽带雷达等领域。

技术背景

随着无线通信技术的飞速发展，天线技术所涉及的领域越来越广泛，超宽带天线技术作为国内外的一个研究热点，受到更多研究人员的重视。超宽带高功率技术在雷达、通信和电子对抗等领域有着广泛的应用。作为超宽带系统的最前端，超宽带的双脊喇叭天线是其重要的组成部分，并且广泛应用在电磁兼容测试系统、反射面天线馈源系统和超宽带雷达等领域。在电磁兼容测试系统、反射面天线馈源、超宽带雷达天线中要求使用的天线具有定向性、高增益和宽频带等性能。

高增益超宽带天线具有应用范围广等优点，但也存在一些缺陷，主要体现在以下两个方面：1.常见的双脊喇叭天线由于自身结构和电尺寸的限制,在全频带内难以满足高增益的要求，限制了天线的应用范围。2.高增益超宽带的性能通常可以通过双脊喇叭天线来实现，但当工作频率高于12GHz时，天线产生的高次模会导致方向图主瓣产生裂变，这种裂变会破坏方向图的稳定性，限制了这种天线在对方向图要求比较严格领域的应用。2003年，IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility刊登了Christian Bruns的题为“Analysis and simulation of a 1-18-GHz broadband double-ridged hornantenna”的文章中，公开了一种双脊喇叭在高频区域远场方向图的全波计算方法，该方法证明了双脊喇叭在12GHz以上高频段方向图主瓣产生裂变。

为克服双脊喇叭天线在全频带内增益低的缺陷，现有技术如：2012年，IEEEAntennas Wireless Propagation Letter刊登了Ahmet Serdar Turk的题为“Partiallydielectric-loaded ridged horn antenna design for ultra wideband gain andradiation performance enhancement”的文章中，公开了一种通过在双脊喇叭辐射窗口中心位置，加载平板状介质块的方法，能够实现将柱面波转化为平面波,从而提高天线的增益，但是使用该方法会改变喇叭内部电磁波的传播模式，从而降低双脊喇叭天线的带宽。

目前,在锥形喇叭的设计中，一般是通过在喇叭体的内表面全段加载波纹的方式，来提高天线方向图的稳定性。如中国专利申请，授权号为CN 202678521 U，“一种新型毫米波纹喇叭”的发明，公开一种新型波纹喇叭，该波纹喇叭为内腔呈圆锥形的圆柱体，其工作频率范围是82.6GHz-100GHz,通过在圆锥形内表面轴向整体加载波纹的方式，提高天线方向图的稳定性，但是这种波纹的加载方式，因为波纹尺寸的限制，在超宽带天线的低频区，方向图会产生裂变，不能完全适用于双脊喇叭1GHz-18GHz的工作频段。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供了一种透镜加载的高增益超宽带波纹双脊喇叭天线，在保证有效超宽带的前提下，解决了双脊喇叭天线增益低的问题，同时消除了双脊喇叭天线频率在12GHz以上时辐射方向图主瓣的裂变。