[发明专利]一种用于提高阵面口径效率的双频圆极化六角形喇叭天线

说明书

本发明公开了一种用于提高阵面口径效率的双频圆极化六角形喇叭天线，属于微波天线技术领域。包括同轴依次连接的底座、过渡体和六棱锥体，所述底座为短管状；过渡体为喇叭状的空心体，实现小圆到大圆样条曲线过渡；六棱锥体为六边形锥台状的空心体，实现圆形到六角形过渡。传统的圆形喇叭天线体积较大，增益有待提高，并且组成阵面排布时会有空隙，口径效率较低。六角形喇叭可以均匀排布不留空隙，口径效率高，但圆极化性较差。本发明将圆形喇叭和六角形喇叭的优势结合起来，增益较高体积较小，发射频段内增益大于13.6dB，接收频段内增益大于17.4dB，增益提高1dB～3dB；组成阵面时可以紧密排布，在保证圆极化性的同时极大地提高了喇叭天线阵面口径效率。

技术领域

本发明属于微波天线技术领域，具体涉及一种星载双频圆极化喇叭天线，主要应用方向为卫星通信系统中Ku/Ka频段收发一体化双频圆极化馈源。

背景技术

随着卫星通信技术的发展，天线系统对Ku/Ka频段的应用需求越来越高，卫星通信中发射和接收工作在不同的频段，需要天线双频工作。能够发射和接收圆极化波的天线系统在各种复杂环境中有着独特的优势，圆极化波具有很强的抗干扰能力，沿传播方向观察，电场矢量顺时针方向旋转，称为右旋圆极化波，电场矢量逆时针方向旋转，称为左旋圆极化波。天线发射出去的右旋圆极化波遇到物体后，反射回来的是左旋圆极化波，对发射天线不存在干扰作用。圆极化波天线还可以用作侦查雷达和干扰雷达，它可以接收任何线极化波的信号，可以在战场和复杂环境中作为侦查雷达。圆极化波天线对任何线极化波和椭圆极化波都能产生干扰作用，因此也可以作为干扰雷达。常见的双频圆极化喇叭为标准直线圆锥喇叭，这种喇叭直径较大，高度也较高，在未来的一些通信场合中，增益不能满足需求。

由于矩形波导和一些多边形波导不适合传输圆极化波，所以目前的圆极化喇叭天线大部分是圆形结构，但圆形喇叭天线组成阵面时各个喇叭之间会留有空隙，使喇叭天线阵面口径效率降低。六角形喇叭开口为正六边形，可以均匀地在平面铺开，六角形喇叭组成阵面后不会留有空隙，具有较高的口径效率，但六角形喇叭普遍轴比较高，圆极化性较差。

综上所述，现有技术存在以下不足：(1)普通标准直线圆锥喇叭体积较大，增益有待提高；(2)圆形喇叭可以较好地实现圆极化，但组成阵面时喇叭之间有空隙，口径效率较低；(3)六角形喇叭组成阵面时喇叭之间不留空隙，口径效率较高，但圆极化性较差。

发明内容

为了解决现有的双频圆极化喇叭天线体积较大，增益不高，阵面口径效率低的问题，本发明提供一种用于提高阵面口径效率的双频圆极化六角形喇叭天线。

一种用于提高阵面口径效率的双频圆极化六角形喇叭天线包括同轴依次连接的底座1、过渡体2和六棱锥体3；所述底座1为短管状；过渡体2为喇叭状的空心体，过渡体2的小直径端固定连接着底座1的一端，底座1的另一端为馈电输入端口；六棱锥体3为六边形锥台状的空心体，六棱锥体3的轴向一端为圆形口，固定连接着过渡体2的大直径端，六棱锥体3的轴向另一端为六边形口；

所述双频圆极化六角形喇叭天线工作于发射和接收两个频段，发射频段为右旋圆极化，发射频段范围为18.4GHz～21.2GHz；接收频段为左旋圆极化，接收频段范围为29.6GHz～31GHz。

所述六棱锥体3的六边形口的直径d和双频圆极化六角形喇叭天线的轴向长度L的比值为3/13。

所述双频圆极化六角形喇叭天线的材料为铜，壁厚为0.5mm。

若干双频圆极化六角形喇叭天线的六棱锥体3的六边形口端呈蜂巢状紧密排布，相邻六棱锥体3的六边形口之间不留空隙。

与普通的标准直线圆锥喇叭相比，本发明设计了小圆到大圆样条曲线过渡的过渡体2，可以降低天线高度，缩小天线尺寸，提高天线增益。具体表达式为