[发明专利]一种L波段宽带双极化短背射偶极子天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种宽带双极化短背射偶极子天线，特别是一种L波段宽带双极化短背射偶极子天线。

背景技术

射电望远镜是射电天文学最主要的研究工具，它通过高增益的天线，配以高灵敏度的接收机和相应的后端设备，接收和记录来自遥远星际的电磁信号。

就组成形式而言，射电望远镜天线可分为单天线和天线阵列两种。为满足对接收面积的要求，前者往往采用大口径反射面天线，包括抛物面天线、球面天线、卡塞格伦天线、格利高里天线、抛物柱面天线等，后者则以线天线、反射面天线、甚至阵列天线作为单元，组成连续或非连续的大的接收面积。在分米波及以上波段，反射面天线是一种高性价比的天线形式。通过低成本的反射面系统，可以在较大范围内对入射电磁波进行收集和汇聚，并由位于天线焦点的馈源接收。

将相控阵馈源作为大口径射电望远镜天线的主焦馈源的研究始于上世纪末，与传统的多馈源的方式相比，相控阵馈源可以形成紧密交叠的波束，实现连续的天空覆盖，还能够通过适当的激励，补偿馈源偏焦造成的相位误差，从而将偏轴波束的增益提高至与轴向波束相当的水平。

常用的宽带馈源阵列单元有宽带振子、Vivaldi等形式，宽带振子形式的单元虽可实现较宽的带宽，但方向图较宽，对称性差，单元间的互耦较强；Vivaldi单元的带宽更宽，互耦强烈，且不易与后端制冷的LNA连接。背腔天线具有良好的性能，但常用的矩形和圆形背腔体积较大，因此一般只单独使用，难以用作阵列天线的单元。矩形背腔天线在组成三角形阵列时，相邻行单元的背腔相互阻碍，难以满足相控阵馈源所要求的单元间距。同时，矩形和圆形背腔天线组阵时单元间存在间隙，接收面积不连续，效率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种便于三角和圆形阵列排布并且性能好的L波段宽带双极化相控阵馈源天线。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种L波段宽带双极化短背射偶极子天线，包括四个偶极子辐射器、第一同轴馈线、第二同轴馈线、第一金属巴伦支撑柱、第二金属 巴伦支撑柱、第一水平探针、第二水平探针、改进型六边形反射背腔、固定圆盘和六边形匹配盘；

所述四个偶极子辐射器、第一同轴馈线、第二同轴馈线、第一金属巴伦支撑柱和第二金属巴伦支撑柱均位于改进型六边形反射背腔中，四个偶极子辐射器分别为第一偶极子辐射器、第二偶极子辐射器、第三偶极子辐射器和第四偶极子辐射器，四个偶极子辐射器呈十字型对称放置，其中第一偶极子辐射器和第三偶极子辐射器组成一对宽臂对称振子，二者位于一条直线上，第二偶极子辐射器和第四偶极子辐射器组成另一对宽臂对称振子，二者位于另一条直线上，上述两条直线相互垂直，六边形匹配盘通过四个支撑柱支撑在四个偶极子辐射器的上方；

所述的第一同轴馈线的内导体顶部与第一金属巴伦支撑柱通过第一水平探针相连，组成一个平衡巴伦，第二同轴馈线的内导体顶部与第二金属巴伦支撑柱通过第二水平探针相连，组成另一个平衡巴伦，第一水平探针与第二水平探针相互正交，其中第一水平探针位于第二水平探针的上方；第一同轴馈线的外导体顶端与第一偶极子辐射器相连，第一金属巴伦支撑柱的顶端与第三偶极子辐射器相连，第二同轴馈线的外导体顶端与第四偶极子辐射器相连，第二金属巴伦支撑柱与第二偶极子辐射器相连，第一同轴馈线、第二同轴馈线、第一金属巴伦支撑柱、第二金属巴伦支撑柱的底部均与固定圆盘连接；所述的固定圆盘位于改进型六边形反射背腔的底部中心。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明采用了两个正交的宽臂对称振子作为宽带辐射器，通过同轴馈线、金属支撑柱以及改进型六边形反射背腔组成的巴伦对辐射器平衡馈电，从而展宽了天线的工作频段，在2：1的频带内具有较低的反射损耗和交叉极化电平；2)本发明采用一种新型的六边形反射背腔技术，不仅减小了阵列单元间的互耦，还克服了现有矩形背腔难以实现小间距三角形组阵的缺陷，改善了天线辐射方向图的对称性，提高了照射效率；3)本发明提出的宽带双极化短背射偶极子天线适合用作L频段反射面天线三角形和圆环形布阵的相控阵馈源的单元。

附图说明

图1为本发明L波段宽带双极化短背射偶极子天线的45°角3D视图。

图2为本发明实施例天线的结构侧视图。

图3为本发明天线臂的结构俯视图。

图4为本发明天线两个平衡巴伦的45°角侧视图。

图5为本发明天线改进型六边形反射背腔及固定圆盘的结构俯视图。

图6为本发明天线六边形匹配盘的结构俯视图。