[发明专利]基于台阶状四脊过渡的双极化开口波导天线

说明书

本发明提出了一种基于台阶状四脊过渡的双极化开口波导天线，在保证天线带内辐射增益和输入端口隔离度的同时，提升天线的带内匹配特性。本发明包括开口波导、屏蔽金属板、微带巴仑、馈电同轴线和脊板；脊板由两个固定在开口波导内呈十字状结构排布的脊板对组成，每个脊板对由带有台阶变化段和阻抗调配段的脊板组成，微带巴仑通过屏蔽金属板隔离，由介质架固定在开口波导封闭端外侧，馈电同轴线的屏蔽层将开口波导的封闭一侧与金属地板相连，内芯将阻抗调配段和输出微带线导通。本发明具有良好的带内匹配、高交叉极化辨识度以及高隔离度特性，用于天线计量标准装置。

技术领域

本发明属于天线技术领域，涉及一种开口波导天线，具体涉及一种基于台阶状四脊过渡的双极化开口波导天线，专门用于天线计量标准装置。

背景技术

在天线标准计量装置方面，天线测量是通过测量系统对待测天线近场或远场辐射场进行接收并处理，取得天线方向图、增益、极化、相位中心等参数的手段。在各项天线参数测量中，标准天线和探头是必不可少的测量装置，高质量的标准天线和探头是精确测量天线参数的技术设备，其本身的性能直接决定了测量结果的质量，其中带内阻抗匹配就是影响标准天线和探头性能的关键因素之一。

矩形开口波导天线是最早用于传输微波信号的天线类型之一，一般由一个同轴-波导转换器和一节终端开口的标准矩形波导组成，其横截面的长边为宽边的2倍。其具有结构简单、辐射方向图易校准、交叉极化辨识度高的特点，支持单极化输出。但是，由于开口波导的口面截断效应，导致其工作频带内的反射一般较大。同时，在双极化测试时，探头的旋转操作也会引入更多的对准误差。

方形开口波导天线的方形波导横截面为正方形，其特性阻抗为同标准矩形开口波导天线的两倍，因而更易与无限空间进行阻抗匹配，具有更低的带内反射特性。同时，其支持双极化输出，因此可以消除由于探头旋转而引入的对准误差。但是，由于方形开口波导内部支持双极化传输，故对于其中一个极化来说，其交叉极化辨识度相较于对应的矩形开口波导一般要差。

A.Giacomini于2017年12月14日在Microwave Vision Group上发表了题为“Dual-Polarized Probe with Full Octave Bandwidth and Minimum Scattering for PlanarNear Field Measurements”的文章，公开了一种用于平面近场测量的具有全倍频程带宽以及小散射特性的双极化探头，探头主体采用由输出端到输入端直径逐渐变小的锥形开口圆波导形式以减小散射效应，开口圆波导内固定有四个两两互相垂直的渐变脊板结构，开口圆波导输入端采用正交模接头，实现了差分馈电，这种双极化探头能够实现宽带匹配，且交叉极化辨识度高，可以工作于X波段(8GHz-12GHz)，带内驻波比小于2，增益大于7dB，输入端口隔离度大于45dB。但是其存在的缺陷是，渐变四脊结构导致工作带内个别频段的匹配会发生恶化，且带内最大驻波比偏高，即带内匹配不佳，容易在测量中引入多次反射效应，增大测量误差。

就现有的技术来说，开口波导天线在带内阻抗匹配方面依然有提升空间。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提出了一种基于台阶状四脊过渡的双极化开口波导天线，旨在保证天线带内辐射增益和输入端口隔离度的同时，提升天线的带内匹配特性。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案包括开口波导1、屏蔽金属板2、微带巴仑3、馈电同轴线4和脊板5；其中：

所述开口波导1采用一端开口一端封闭的腔体结构；

所述微带巴仑3包括介质板31、印制在介质板31一个侧面的输入微带线32和输出微带线33和另一个侧面的金属地板34，用于实现两个单端口输入变为两对双端口差分输出，其中，所述金属地板34开有哑铃状缝隙，便于两端的匹配和能量的传输；