[发明专利]一种SKA超宽带制冷小型化四脊喇叭馈源及其应用

说明书

一种SKA超宽带制冷小型化四脊喇叭馈源，包括圆锥喇叭、四脊圆波导、直波导、喇叭外壁、脊片、第一同轴探针、第二同轴探针、短路反射腔；四脊圆波导的一端与圆锥喇叭连接，另一端与短路背腔连接；脊片为四个，呈曲线凹陷形状，分别嵌入在圆锥喇叭和四脊圆波导内部；第一同轴探针和第二同轴探针分别从一个脊片插入，穿过四脊圆波导中心后到达相对位置的脊片；第一同轴探针和第二同轴探针采用多个匹配块级联分割成五个匹配段，通过调节各段的长度和宽度降低回波损耗；喇叭外壁加载在圆锥喇叭和四脊圆波导的外侧；短路反射腔位于直波导内，包括L型匹配块和切割倒圆锥台；该馈源工作频段为2.4‑24GHz，并研制出该馈源配套的制冷杜瓦。

技术领域

本发明属于射电天文接收机技术领域，特别涉及一种SKA超宽带制冷小型化四脊喇叭馈源。本发明还涉及一种SKA超宽带制冷小型化四脊喇叭馈源制冷杜瓦的天文应用。

背景技术

平方公里阵(SKA)天线要求宽频带工作，目前多倍频程的反射面天线馈源主要形式有四脊喇叭馈源、Sinuous馈源和Eleven馈源，四脊喇叭馈源利用加脊波导截止波长较低的特性实现宽频带工作，主要特点是脊波导馈电，插入损耗较小，机械结构简单，引入噪声小，紧凑型好，易制冷。

但目前的四脊喇叭馈源在应用中也存一些不足，如：Sinuous馈源，馈电结构复杂，且具有双向辐射特性，馈源的效率相对低；Eleven馈源相位中心恒定，方向图随频率变化不大，辐射机理是振子加反射板，馈电方式实现比较困难，插入损耗较大；工作在2.4-24GHz馈源杜瓦一体化研制国内外尚未完善，而且针对SKA大批量、超宽带的需求，目前执行的先进仪器项目宽带单波束馈源开展的是BandA低频段1.6-5.2GHz，BandB高频段4.6-24GHz两个馈源的研制工作，一个馈源不能实现宽频段覆盖，实际应用中需要经常更换馈源。

在先专利申请CN201620282081.3记载了一种四脊喇叭宽带馈源天线，该馈源天线设计满足SKA射电天文望远镜的SKA1阶段中的反射面阵列天线Band 3(1.65-3.05GHz)的低频段需求，实现了在全频段内反射损耗小于10dB，端口隔离度在整个频段内小于20dB，在E、H、45度三个面-10dB波束宽度变化小的天线性能。为正在开展的应用在SKA射电天文望远镜SKA1-MidArrayBand 3提供了可能性的馈源选择。但该天线不能满足在SKA2阶段的先进仪器项目制冷10倍频(2.4-24GHz)以上(同时包括低频、高频)宽带馈源的需求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种SKA超宽带制冷小型化四脊喇叭馈源，包括圆锥喇叭、四脊圆波导、直波导、喇叭外壁、脊片、第一同轴探针、第二同轴探针、短路反射腔；

所述四脊圆波导的一端与圆锥喇叭连接，另一端与短路反射腔连接；

所述脊片为四个，呈曲线凹陷形状，分别嵌入在圆锥喇叭和四脊圆波导内部；

所述第一同轴探针和所述第二同轴探针分别从一个脊片插入，穿过四脊圆波导中心后到达相对位置的脊片；第一同轴探针和第二同轴探针采用多个匹配块级联分割成五个匹配段，通过调节各段的长度和宽度降低回波损耗；

所述喇叭外壁加载在圆锥喇叭和四脊圆波导的外侧；

所述短路反射腔位于直波导内，包括L型匹配块和切割倒圆锥台，所述短路反射腔为圆柱体；

该馈源工作频段为2.4-24GHz。

其中，馈源外形整体尺寸为Φ170mm×187mm。

其中，所述圆锥喇叭口径170mm，喇叭段长度142mm。