[发明专利]基于反向四脊结构的低散射宽带双极化探头天线

说明书

本申请公开了一种基于反向四脊结构的低散射宽带双极化探头天线，包括圆开口波导、轴向波纹、反向四脊结构、底部支撑块和馈电同轴线。所述圆开口波导的第一端封闭，第二端具有开口。所述轴向波纹的两端都具有开口。所述反向四脊结构呈十字结构；每个脊板的外侧包括曲线变化段和阻抗调节段；曲线变化段的外脊线为三阶贝塞尔函数；阻抗调节段的外脊线为直线。所述底部支撑块由四个梯形块组成十字结构，反向四脊结构通过底部支撑块与圆开口波导相接。所述馈电同轴线通过圆开口波导侧壁上的通孔与反向四脊结构进行电学连接。本申请提升了圆开口波导天线的带宽，同时具有高交叉极化辨识度和高端口隔离度、带内平缓的增益变化、低散射效应。

技术领域

本申请涉及一种微波暗室（microwave anechoic chamber）测量领域中的探头天线（probe antenna），特别是涉及一种用于天线平面近场测量的探头天线。

背景技术

天线测量技术分为远场（far field）测量、近场（near field）测量和紧缩场（compact antenna test range）测量。其中，近场测量是用一个特性已知的探头，测出待测天线在近场上的辐射数据，再通过近远场变换获得待测天线的远场辐射特性。因其占地空间小、测试精度高、成本低而受到广泛关注。

开口波导天线（waveguide antenna）因其辐射方向图主瓣宽且结构规则、易于加工，常用作探头天线。天线平面近场测量常用的矩形开口波导天线，其具有辐射方向图主瓣宽且结构简单、交叉极化辨识度高的优点；不足之处则是带宽过窄导致测量宽带天线时频繁更换探头，单极化特性不利于测量双极化天线，带内增益起伏过高影响测量精度。圆形开口波导天线横截面为圆形，支持双极化输出。

探头相对方向图、探头极化比率、探头与待测天线的多次反射、探头位置误差等因素与最终的天线测量质量密切相关。测量双极化天线时，相比单极化探头，双极化的探头可以避免旋转操作，消除了为满足不同极化要求移动或改变天线位置所带来的误差。影响双极化探头的主要因素包括工作带宽、交叉极化辨识度、端口隔离度、辐射方向图的半空间全向性等。

2017年10月在2017 Antenna Measurement Techniques Association Symposium(AMTA)会议上由A. Giacomini等人发表的《High Performance Dual Polarized Near-Field Probe at V-Band Provides Increased Performances for Millimeter WaveSpherical Near-Field Measurements》文章中，公开一种用于近场测量的高性能双极化探头天线，探头采用多层波纹孔径的开口圆波导形式，通过正交模耦合器实现双极化输出，可以工作于50至75GHz。其带宽与标准圆波导相同，带内驻波比小于2，交叉极化辨识度和端口隔离度都大于40dB。作为双极化探头，其具有较高的交叉极化辨识度和端口隔离度，但是其口径尺寸与标准圆波导相近，带宽过窄，带内驻波比最大值偏高，容易在测量中引入更多误差。因此在带宽、带内匹配及口径尺寸等方面还存在提高空间。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是克服上述现有技术中的不足，提供一种基于反向四脊结构的低散射宽带双极化探头天线，旨在提升带宽，保证高隔离度和高交叉极化辨识度的同时，提升天线的带内增益稳定性和更低的散射。