專利名稱：Ka波段雙反射式圓極化一維360°覆蓋天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種Ka波段雙反射式圓極化一維360°覆蓋天線，特別涉及一種寬頻帶、低駐波、高增益、低不圓度的圓極化一維360°覆蓋天線，適用于一種車載通信系統(tǒng)中。
背景技術(shù)：
一維360°覆蓋天線分為垂直和水平線極化與左旋和右旋圓極化兩類四種。其中垂直線極化一維360°覆蓋天線最簡單，常采用單極子或雙振子天線，由于它結(jié)構(gòu)和加工簡單，在毫米波段仍然可以很好采用。水平極化一維360°覆蓋天線則不然，在微波以下波段最常用，不圓度最好的是近似常電流環(huán)天線，但這種天線結(jié)構(gòu)復雜，在毫米波段很難實現(xiàn)。至于圓極化一維360°覆蓋天線在低頻一般采用振子和近似常電流環(huán)天線組合而成，在毫米波段就更難實現(xiàn)。從理論上講，法向模式螺旋天線可以構(gòu)成圓極化一維360°覆蓋天線，但是在實際中無法實現(xiàn)，其垂直線極化分量遠大于水平線極化分量。雖然在垂直極化全向 天線周圍加圓極化天線罩也可以實現(xiàn)較為理想的圓極化，但是圓極化天線罩損耗較大，使天線的效率下降，且不易匹配。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，解決了毫米波圓極化天線一維360°覆蓋實現(xiàn)困難、不圓度差、增益低的問題，可提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、體積小、能穩(wěn)定工作在毫米波段且寬頻帶、低駐波比、高增益、低不圓度的圓極化一維360°覆蓋天線。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明Ka波段雙反射式圓極化一維360°覆蓋天線包括主反射面、次反射面、圓極化器、硬質(zhì)支撐泡沫和法蘭；主反射面放置于次反射面正上方，通過硬質(zhì)支撐泡沫支撐，圓極化器底部與法蘭連接，圓極化器與次反射面底部連接，硬質(zhì)泡沫制將主反射面和次反射面密封其中。主反射面為旋轉(zhuǎn)拋物面，材料為鋁，表面鍍金處理。次反射面為圓臺側(cè)面，材料為銅，表面鍍金處理；法蘭材料為銅，內(nèi)含矩形波導到圓波導的過渡結(jié)構(gòu)，表面鍍金處理；硬質(zhì)支撐泡沫采用高頻、防火介質(zhì)材料。主反射面焦距F= (O. 7 I. 2) λ μ λ ^為空氣波長；直徑由拋物面邊緣圓周與焦點所形成的倒圓錐錐角唯一確定，錐角為110° 140° ;主反射面的垂直高度約為6mm 8mm ο次反射面圓臺上底面直徑與圓極化器中圓波導直徑相同，圓臺下底面直徑為
I.2 2倍主反射面直徑；圓臺側(cè)面與圓臺下底面的夾角為30° 40°。主反射面與次反射面共軸放置，使主反射面焦點與圓臺上底面圓心重合。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果在于本發(fā)明是基于物理光學法提出的，使用圓極化器直接饋電，入射波經(jīng)主反射面反射極化反旋，無法進入圓極化器，保證了良好的駐波特性，提高了輻射效率，且?guī)拰挘徊捎秒p反射面旋轉(zhuǎn)對稱結(jié)構(gòu)保證了良好的不圓度。本發(fā)明工作在24GHZ 38GHZ頻帶內(nèi)，駐波小于I. 5，增益大于3. 5dB,軸比小于5dB，不圓度小于I. 5dB，波束覆蓋水平面360°，俯仰面-10° +30°。

圖I是本發(fā)明名稱優(yōu)選實施例俯仰面內(nèi)剖面圖；圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例俯仰面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明優(yōu)選實施例圓極化器剖面圖；圖4a是本發(fā)明圓極化器介質(zhì)片右旋放置與極化關(guān)系示意圖；
圖4b是本發(fā)明圓極化器介質(zhì)片左旋放置與極化關(guān)系示意圖；圖5是本發(fā)明f0±750MHz電壓駐波比曲線；圖6是本發(fā)明在f0-250MHz頻點水平面方向圖；圖7是本發(fā)明在f0頻點水平面方向圖；圖8是本發(fā)明在f0+250MHz頻點水平面方向圖；圖9是本發(fā)明在f0-250MHz頻點俯仰面方向圖；圖10是本發(fā)明在f0頻點俯仰面方向圖；圖11是本發(fā)明在f0+250MHz頻點俯仰面方向圖；圖12是本發(fā)明在f0-250MHz頻點水平面軸比曲線；圖13是本發(fā)明在f0頻點水平面軸比曲線；圖14是本發(fā)明在f0+250MHz頻點水平面軸比曲線；圖中1-主反射面、2-次反射面、3-圓極化器、4、5、6_硬質(zhì)支撐泡沫、7-法蘭、8-圓極化介質(zhì)片；β -拋物面邊緣圓周與焦點所形成倒圓錐的錐角α-圓臺側(cè)面與圓臺下底面的夾角LI-圓極化介質(zhì)片8總長度L2-圓極化介質(zhì)片8兩層內(nèi)尖角之間的距離H-介質(zhì)片8與法蘭7底面的距離
具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明。由圖I可以看出，本發(fā)明包括主反射面I、次反射面2、圓極化器3、硬質(zhì)支撐泡沫
4、5、6和法蘭7 ;圓極化器3與次反射面2 —體設(shè)計加工，圓極化器3底部與法蘭7焊接在一起。主反射面I放置于次反射面2正上方，用硬質(zhì)支撐泡沫4、5、6支撐。硬質(zhì)泡沫4、硬質(zhì)支撐泡沫5和硬質(zhì)支撐泡沫6制作成圖I所示的形狀，支撐主反射面1，將主反射面I和2次反射面密封其中。硬質(zhì)支撐泡沫4、硬質(zhì)支撐泡沫5和硬質(zhì)支撐泡沫6為一種可工作于20 40GHz頻率、低損耗、防火介質(zhì)材料，其介電常數(shù)接近于空氣。將硬質(zhì)泡沫制成4、硬質(zhì)支撐泡沫5和硬質(zhì)支撐泡沫6的形狀，用環(huán)氧膠把主反射面I、次反射面2和圓極化器3粘合在一起。主反射面和次反射面表面不予涂膠，其他相互接觸面均涂膠。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施例，如圖2所示，主反射面I為旋轉(zhuǎn)拋物面，材料為鋁，表面鍍金處理，其焦距F= (O. 7 I. 2) λ μ λ ^為空氣波長；主反射面I直徑可以由拋物面邊緣圓周與焦點所形成的倒圓錐錐角唯一確定，錐角為β = 110° 140° ;主反射面I垂直高度6mm IOmm,上部共軸扣掉一圓柱體，圓柱體高h = 2mm 4mm左右,側(cè)壁厚度w=O. 5mm Imm ;這種結(jié)構(gòu)既增加了主反射面的表面積，使與硬質(zhì)支撐泡沫4和硬質(zhì)支撐泡沫5的粘合更加牢固，又減輕了主反射面的重量。次反射面2為圓臺側(cè)面，圓臺上底面直徑與圓極化器3中圓波導直徑相同，圓臺下底面直徑為I. 2 2倍主反射面I直徑；圓臺側(cè)面與圓臺下底面的夾角為α =30° 40°，調(diào)節(jié)α的大小可以改變主波束的仰角大小。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施例，如圖2、3所示，圓極化器3采用介質(zhì)片圓極化器，介質(zhì)材料為陶瓷粉末材料，介電常數(shù)為3. 48，厚度為O. 254mm，其尺寸與放置位置如圖2所示L1 = 24mm, L2 = 10mm,介質(zhì)片與法蘭7底面距離H = 15mm。如圖4a和圖4b所示，介質(zhì)片與法蘭7中矩形波導長邊夾角為45度。當如圖4a放置時，天線為右旋圓極化天線；當如圖4b放置時，天線為左旋圓極化天線。主反射面I與次反射面2共軸放置，用硬質(zhì)泡沫支撐，使主反射面焦點與圓臺上底面圓心基本重合。這樣入射波經(jīng)主反射面I反射后平行
于軸線入射到次反射面2上，再經(jīng)次反射面2反射后主波束的等相位面基本為一圓柱面，使極化特性經(jīng)二次反射后變化不大。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施例，由圖5可以看出，天線工作在f0±750MHz頻段內(nèi)，駐波比小于1.5。由圖6到圖14可以看出，在f0_250MHz、f0和f0+250MHz頻點上，水平波束實現(xiàn)360。覆蓋，不圓度小于I. 5dB，俯仰波束覆蓋-15° +30。，軸比小于4dB。 由以下表可以看出，在f0-250MHz、fO和f0+250MHz頻點上的測試增益均大于
3.5dB。
頻率(GHz) f0-250MHzf0f0+250MHz
增益(dB) I 3.8I 3.9 I 4. I以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡是在本發(fā)明權(quán)利要求范圍內(nèi)所作的均等變化與修飾，均應屬于本發(fā)明權(quán)利要求的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.Ka波段雙反射式圓極化一維360°覆蓋天線，其特征在于，包括主反射面、次反射面、圓極化器、硬質(zhì)支撐泡沫和法蘭；主反射面放置于次反射面正上方，通過硬質(zhì)支撐泡沫支撐，硬質(zhì)泡沫制將主反射面和次反射面密封其中，圓極化器與次反射面底部連接，圓極化器底部與法蘭連接。
2.如權(quán)利要求I所述的Ka波段雙反射式圓極化一維360°覆蓋天線，其特征在于，主反射面為旋轉(zhuǎn)拋物面，材料為鋁，表面鍍金處理。
3.如權(quán)利要求I所述的Ka波段雙反射式圓極化一維360°覆蓋天線，其特征在于，次反射面為圓臺側(cè)面,材料為銅,表面鍍金處理。
4.如權(quán)利要求I所述的Ka波段雙反射式圓極化一維360°覆蓋天線，其特征在于，法蘭材料為銅，內(nèi)含矩形波導到圓波導的過渡結(jié)構(gòu)，表面鍍金處理。
5.如權(quán)利要求I所述的Ka波段雙反射式圓極化一維360°覆蓋天線，其特征在于，硬質(zhì)支撐泡沫采用高頻、防火介質(zhì)材料。
6.如權(quán)利要求I或2所述的Ka波段雙反射式圓極化一維360°覆蓋天線，其特征在于，主反射面焦距F = (O. 7 I. 2) λ μ λ ^為空氣波長；直徑由拋物面邊緣圓周與焦點所形成的倒圓錐錐角確定，錐角為110° 140° ;主反射面的垂直高度約為6mm 8mm。
7.如權(quán)利要求I或3所述的Ka波段雙反射式圓極化一維360°覆蓋天線，其特征在于，次反射面圓臺上底面直徑與圓極化器中圓波導直徑相同，圓臺下底面直徑為I. 2 2倍主反射面直徑；圓臺側(cè)面與圓臺下底面的夾角為30° 40°。
8.如權(quán)利要求I至5中任意一項所述的Ka波段雙反射式圓極化一維360°覆蓋天線，其特征在于，主反射面與次反射面共軸放置，使主反射面焦點與圓臺上底面圓心重合。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種Ka波段雙反射式圓極化一維360°覆蓋天線，它采用雙反射式旋轉(zhuǎn)對稱結(jié)構(gòu)，由旋轉(zhuǎn)拋物反射面、旋轉(zhuǎn)臺反射面、圓極化器、硬質(zhì)支撐泡沫和法蘭五部分構(gòu)成。旋轉(zhuǎn)臺反射面與圓極化器一體加工，置于旋轉(zhuǎn)拋物反射面的焦點附近進行饋電。入射波經(jīng)矩形波導進入圓極化器形成圓極化波，發(fā)射至旋轉(zhuǎn)拋物反射面，經(jīng)旋轉(zhuǎn)拋物反射面和旋轉(zhuǎn)臺反射面兩次反射，實現(xiàn)水平面內(nèi)360°、俯仰面內(nèi)-10°到30°波束覆蓋。這種一維360°覆蓋天線不但具有不圓度好，帶寬寬，回波小，增益高等電性能優(yōu)點，而且結(jié)構(gòu)緊湊、成本低，易加工，適用于車載通信系統(tǒng)中。
文檔編號H01Q15/16GK102882011SQ201110193830
公開日2013年1月16日 申請日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月12日
發(fā)明者劉埇, 呂昕, 孫厚軍, 倪鴻賓, 趙海明 申請人:北京理工大學