專利名稱：波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的超寬圓極化波束天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的圓極化超寬波束天線，特別適用于象毫米波這類高頻段波導(dǎo)結(jié)構(gòu)形式的天線獲得超寬角域范圍內(nèi)的波束覆蓋。
背景技術(shù)：
在一些點對多點或點對寬角域范圍內(nèi)移動目標(biāo)的通信應(yīng)用場景中，需要天線具有寬空域角覆蓋的方向圖，目前雖有一些天線形式能夠得到極寬的前向輻射波束，如四臂螺旋天線、微帶介質(zhì)天線、折尾十字振子天線等。但是這類天線由于都呈現(xiàn)線天線的結(jié)構(gòu)形 式，因此當(dāng)其用于如象毫米波這樣的高頻段時，會因其結(jié)構(gòu)尺寸微小，帶來自身結(jié)構(gòu)強度差的問題，同時由于天線結(jié)構(gòu)細小，公差要求高，不僅研制成本高、生產(chǎn)的一致性也不容保證，導(dǎo)致產(chǎn)品的產(chǎn)成品率降低。在電氣性能上，天線的結(jié)構(gòu)細小還會增大電磁波在天線上的損耗，使天線的輻射效率下降，因此天線設(shè)計師面對高頻段天線進行設(shè)計時常常會傾向于選取那些具有波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的天線形式。然而波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的天線口徑面受波導(dǎo)最小截止尺寸的限制，并不能隨意縮小，這就為波導(dǎo)結(jié)構(gòu)天線擴展波束寬度帶來了困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠用波導(dǎo)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)寬角輻射的圓極化波束的天線形式，以解決波導(dǎo)結(jié)構(gòu)天線獲得寬波束的問題。本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的圓極化超寬波束天線，具有一個形成圓極化波的柱形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)(圓形或正方形截面)，其特征在于，在所述波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)輻射口附近，設(shè)有一個將波導(dǎo)輻射波向外空間寬角域范圍擴散的波束擴展機構(gòu)，所述波束擴展機構(gòu)包括一個設(shè)置在波導(dǎo)輻射口 6周邊附近的金屬襯環(huán)3和通過一個絕緣介質(zhì)支撐物4支撐在所述波導(dǎo)輻射口 6正上方的金屬圓盤5。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過具有形成圓極化波的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，利用放置在波導(dǎo)輻射口附近的波束擴展機構(gòu)，對波導(dǎo)輻射口輻射出來的電磁波進行適當(dāng)散射和反射，以獲得波導(dǎo)口前面極寬空間角域范圍內(nèi)的輻射波束方向圖。利用本發(fā)明的波束擴展機構(gòu)，可使波導(dǎo)天線前向輻射的圓極化波瓣寬度達到140°以上，從而解決波導(dǎo)結(jié)構(gòu)天線波束寬度較窄的問題。本發(fā)明適用于高頻段工作的具有波導(dǎo)結(jié)構(gòu)形式的天線。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明專利作進一步說明。圖I是本發(fā)明所述超寬圓極化波束天線的構(gòu)造示意圖。圖中1圓極化波導(dǎo)段,2波導(dǎo)饋電端口，3金屬襯環(huán),4介質(zhì)支撐機構(gòu),5金屬圓盤，6波導(dǎo)輻射口。
具體實施例方式參閱圖I。在下述用波導(dǎo)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)圓極化超寬波束天線的一個最佳實施例中，所述圓極化超寬波束天線，具有一個形成圓極化波的柱形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，本實施例的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可以是如圖所示的圓極化形成波導(dǎo)段I。該圓極化波導(dǎo)段I用于把從波導(dǎo)饋電端口 2饋入的線極化模式的電磁波轉(zhuǎn)換成圓極化波模式，其實現(xiàn)方式可以是業(yè)內(nèi)在設(shè)計圓極化器中普遍采用的任何技術(shù)，如在金屬波導(dǎo)壁上加裝系列金屬螺釘、介質(zhì)極化片或正交饋電等等，也可以通過正交饋電方式實現(xiàn)波導(dǎo)內(nèi)的圓極化波傳輸。波導(dǎo)圓極化器I將波導(dǎo)饋電端口 2進入的線極化波轉(zhuǎn)換成圓極化波，然后從該圓波導(dǎo)的開口輻射出去。所述波導(dǎo)結(jié)構(gòu)形式可以是圓形的、也可以是矩形的，甚至還可以是多邊形的。通過圓極化波導(dǎo)段I后轉(zhuǎn)換成的圓極化電磁波從波導(dǎo)輻射口 6向外部空間輻射。用于將波導(dǎo)輻射波束向外部寬角域擴散的波束擴展機構(gòu)設(shè)置在上述波導(dǎo)輻射口 6附近。該 波束擴展機構(gòu)包括一個設(shè)置在波導(dǎo)輻射口周邊的金屬襯環(huán)3和通過一個絕緣介質(zhì)支撐機構(gòu)4支撐在所述波導(dǎo)輻射口 6正上方的金屬圓盤5，其中設(shè)置在波導(dǎo)輻射口 6正上方的金屬圓盤5和波導(dǎo)口周邊金屬襯環(huán)3的尺寸以及金屬圓盤5距波導(dǎo)開口的距離都可通過試驗進行調(diào)整，以使金屬圓盤5和圓環(huán)狀金屬襯盤3對波導(dǎo)口出射的電磁波進行適當(dāng)散射和反射后得到的電磁波空間角域分布滿足對所需天線波束寬度的要求。為了使金屬圓盤5懸置在波導(dǎo)口的正上方，需要用一絕緣介質(zhì)支撐機構(gòu)4將其支撐，出于結(jié)構(gòu)緊湊起見，介質(zhì)支撐機構(gòu)4可直接固聯(lián)在波導(dǎo)口周邊的金屬環(huán)3上，當(dāng)然也可以固聯(lián)在天線周邊的其它結(jié)構(gòu)物件上。
權(quán)利要求
1.一種波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的圓極化超寬波束天線，具有一個形成圓極化波的柱形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)輻射口附近設(shè)有一個將波導(dǎo)輻射波束向外部空間寬角域擴散的波束擴展機構(gòu)，所述波束擴展機構(gòu)包括一個設(shè)置在波導(dǎo)輻射口外沿的金屬襯環(huán)(3)以及通過一個絕緣介質(zhì)支撐物(4 )支撐在所述波導(dǎo)輻射口( 6 )正上方的金屬圓盤(5 )。
2.按權(quán)利要求I所述的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的超寬圓極化波束天線，其特征在于所述波導(dǎo)結(jié)構(gòu)是一個能夠把下端波導(dǎo)饋電端口(2)饋入的線極化模式的電磁波轉(zhuǎn)換成圓極化波模式的波導(dǎo)圓極化器(I)。
3.按權(quán)利要求I所述的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的超寬圓極化波束天線，其特征在于金屬圓盤(5)在波導(dǎo)口上方的位置以及自身的尺寸大小是能將波導(dǎo)開口輻射出來的圓極化電磁波向四周散射開來的。
4.按權(quán)利要求I所述的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的超寬圓極化波束天線，其特征在于波導(dǎo)口周邊的金屬襯環(huán)(3)的尺寸需要和金屬圓盤(5)的尺寸相配合，以得到空間寬角域的波束分布。
5.按權(quán)利要求I所述的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的超寬圓極化波束天線，其特征在于用于支撐金屬圓盤(5)的支撐機構(gòu)(4)是用一個對電磁波影響較小的絕緣介質(zhì)構(gòu)成的，它立足在金屬襯盤(3)上。
全文摘要
本發(fā)明提出的一種波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的圓極化超寬波束天線，具有一個形成圓極化導(dǎo)行波的柱形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，在所述波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)輻射口附近設(shè)有一個將波導(dǎo)輻射波向外部空間寬角域擴散的波束擴展機構(gòu)，所述波束擴展機構(gòu)包括一個設(shè)置在波導(dǎo)輻射口外沿的金屬襯環(huán)(3)以及通過一個絕緣介質(zhì)支撐物(4)支撐在所述波導(dǎo)輻射口(6)正上方的金屬圓盤(5)。本發(fā)明利用波導(dǎo)輻射口(6)上方尺寸適當(dāng)?shù)膱A形金屬盤配合波導(dǎo)輻射口(6)周邊的金屬襯環(huán)，可使天線前向輻射的圓極化波瓣寬度達到140°以上，從而解決了波導(dǎo)結(jié)構(gòu)形式的天線擴展波束寬度上的困難。
文檔編號H01Q3/24GK102646870SQ20121001125
公開日2012年8月22日 申請日期2012年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月15日
發(fā)明者段恒毅, 蔣宇志 申請人:中國電子科技集團公司第十研究所