[发明专利]一种紧凑型双圆极化波导阵列天线及其馈电方法

说明书

本发明公开了一种紧凑型双圆极化波导阵列天线及其馈电方法，所述阵列天线包括辐射层和馈电网络层；所述辐射层包括若干辐射单元构成的辐射单元阵列，每个所述辐射单元都包括方口喇叭和位于方口喇叭下方的隔板圆极化器；所述隔板圆极化器包括公共口和两个端口，所述公共口与所述方口喇叭相连；所述辐射单元阵列中，若干所述方口喇叭的开口同向设置，形成网格结构；若干所述隔板圆极化器的两个端口，分成两组，两组端口间隔设置，且两组端口的朝向相反，以实现移相180°；所述馈电网络层位于所述隔板圆极化器的下方，所述馈电网络层为双层结构，所述双层结构分别与所述隔板圆极化器的两个端口相连；所述双层结构分别用于实现相反旋向的馈电网络。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种紧凑型双圆极化波导阵列天线及其馈电网络的设计。

背景技术

天线用于电磁信号的发射和接收，是无线通信和雷达的重要组件。天线的主要参数包括增益、波束宽度、带宽、方向图、驻波比等。简单天线如偶极子、喇叭、微带贴片天线等应用广泛，但在追求高增益的应用场合，受限与其低增益及方向图特性。抛物面天线能够提供高增益，但其尺寸较大，在结构受限的情况下无法使用。

阵列天线是由很多天线单元组成的，具有高增益，低剖面的优良特性。当作为接收天线使用时，各个单元接收的信号经过馈电网络以特定的幅度和相位进行合成以得到期望的方向图；当作为发射天线使用时，信号功率经过功分网络以特定的幅度和相位分裂成各个单元信号功率辐射，形成特定的辐射方向图。对于阵列天线，馈电网络的设计尤为重要。

在微波频段，由于波长很小，而天线单元尺寸和间隔又与波长相比拟，设计紧凑型的低损耗的馈电网络就变得很困难。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种紧凑型双圆极化波导阵列天线及其馈电方法，其具有宽频带、小型化、低轮廓的特点，在要求小孔径天线的卫星通信系统中具有很好的应用前景。

本发明通过以下技术手段实现：

一种紧凑型双圆极化波导阵列天线，包括辐射层和馈电网络层；所述辐射层包括若干辐射单元构成的辐射单元阵列，每个所述辐射单元都包括方口喇叭和位于方口喇叭下方的隔板圆极化器；

所述隔板圆极化器包括公共口和两个端口，所述公共口与所述方口喇叭相连；

所述辐射单元阵列中，若干所述方口喇叭的开口同向设置，形成网格结构；若干所述隔板圆极化器的两个端口，分成两组，两组端口间隔设置，且两组端口的朝向相反，以实现移相180°；

所述馈电网络层位于所述隔板圆极化器的下方，所述馈电网络层为双层结构，所述双层结构分别与所述隔板圆极化器的两个端口相连；所述双层结构分别用于实现相反旋向的馈电网络。

进一步地，所述方口喇叭的开口方向设有用于抑制栅瓣的金属栅格层。

进一步地，所述金属栅格层将每个方口喇叭分为四个辐射口，相邻辐射口之间的间隔距离H2为0.75λ～1λ。

进一步地，所述金属栅格层的厚度H1大于λ/4。

进一步地，所述馈电网络层的双层分别连接有弯头，所述弯头用于信号传输中方向的转换以及与收发器件的连接。

进一步地，所述辐射单元阵列中，相邻方口喇叭之间设有间距H3，所述间距H3为1.5λ～2.0λ。

本发明所述的一种紧凑型双圆极化波导阵列天线的馈电方法，

所述馈电网络层的馈电公共端口朝向一个方向，双层结构的馈电网络层的所有支路馈电端口均朝向与馈电公共端口 90°正交的方向；

所述支路馈电端口之间的最小间距小于一个空间波长；

所述馈电网络层由波导E面T和E-H面倒向块组成。