[发明专利]一种基于超表面的毫米波宽带圆极化馈源天线

说明书

本发明实施例提供了一种基于超表面的毫米波宽带圆极化馈源天线，包括：矩形波导、多个超表面、矩‑方波导转换器、极化器、方‑圆波导转换器和馈源喇叭；矩形波导的第二端与矩‑方波导转换器的第一端连接，且矩形波导的第二端与矩‑方波导转换器的第一端连接处附着有超表面一；矩‑方波导转换器的第二端与极化器的第一端连接，且矩‑方波导转换器的第二端与极化器的第一端连接处附着有超表面二；极化器的第二端与方‑圆波导转换器的第一端连接，且极化器的第二端与方‑圆波导转换器的第一端连接处附着有超表面四，极化器内附着超表面三；方‑圆波导转换器的第二端与馈源喇叭的第一端连接。本发明实施例能够减小能量的泄露，提高天线的效率。

技术领域

本发明涉及馈源天线技术领域，特别是涉及一种基于超表面的毫米波宽带圆极化馈源天线。

背景技术

随着通信产业尤其是个人移动通信的高速发展，无线电频谱的低端频率已趋饱和，为实现高速、宽带的无线通信，势必需要向高频段开发新的频谱资源。通常毫米波频率范围为30～300GHz，带宽高达270GHz，超过从直流到微波全部带宽的10倍。因此，毫米波丰富的频谱资源在高速率的无线通信中有广泛的应用前景。

对于毫米波频段，自由空间路径损耗、降雨衰减和大气衰减大大增加，为了克服这些损耗，天线的高增益高效率特性显得尤为重要。喇叭天线具有增益高，反射小和频带宽等特点，在毫米波频段可以采用光壁赋形喇叭的形式，降低加工难度的同时实现宽带、低交叉极化等特性。由于圆极化波具有抗多径、无需发射接收对齐的优势，因此，圆极化喇叭天线被广泛研究和使用。

通常，现有典型的圆极化喇叭天线由馈电波导，极化器和喇叭辐射体三部分组成，各个部分之间分别通过螺钉或浸焊的方式相连。其中，极化器的结构能够直接决定圆极化喇叭天线的工作带宽和天线性能，根据外观形状，极化器结构可分为两类：一类是极化转换片，通常位于馈电波导或者喇叭天线的孔径处，这种结构的极化器使得喇叭天线工作带宽窄、插入损耗大。另一类是波导极化器，相较于极化转换片能够实现工作带宽宽，插入损耗低和物理强度高。波导极化器的工作机制是：通过轴向旋转入射角45°的矩形波导实现振幅条件，移相器结构实现90°相位条件。常用构建移相器的结构例如添加不连续结构(加脊或槽)，在方形或圆形波导上填充电介质平板，以构建椭圆或六角形波导等。

然而，添加不连续结构(加脊或槽)的波导极化器具有相对复杂的结构，这种极化器在毫米波频段很难用一块集成的金属加工出来，必须要分成两件来加工，为保证加工的毫米波器件具有良好的电接触，需要的加工成本较高，而如果采用常用的连接方法并考虑加工成本，又很难保证良好的电接触，且对于毫米波频段元件的连接，几十微米的空气间隙可能对性能造成很大的影响，从而导致能量的泄露和天线效率的降低。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于超表面的毫米波宽带圆极化馈源天线，以减小能量的泄露，提高天线的效率。具体技术方案如下：

本发明实施例提供了一种基于超表面的毫米波宽带圆极化馈源天线，包括：矩形波导、多个超表面、矩-方波导转换器、极化器、方-圆波导转换器和馈源喇叭；所述超表面由预设尺寸的金属柱按预设规则排列组成；所述馈源喇叭为光壁喇叭；

所述矩形波导的第二端与所述矩-方波导转换器的第一端连接，且所述矩形波导的第二端与所述矩-方波导转换器的第一端连接处附着有超表面一；

所述矩-方波导转换器的第二端与所述极化器的第一端连接，且所述矩-方波导转换器的第二端与所述极化器的第一端连接处附着有超表面二；

所述极化器的第二端与所述方-圆波导转换器的第一端连接，且所述极化器的第二端与所述方-圆波导转换器的第一端连接处附着有超表面四，所述极化器内附着超表面三；

所述方-圆波导转换器的第二端与所述馈源喇叭的第一端连接。

可选地，所述超表面一、二和四的方向为E面，所述超表面三的方向为H面。