專利名稱：一種具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置及微波天線的制作方法
技術領域：
本發明涉及天線領域，特別涉及一種具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置及微波天線。
背景技術：
隨著通訊技術的不斷發展，天線在通訊領域的應用越來越廣，天線的種類也越來越多，比如有用于蜂窩覆蓋的基站天線，有用于各種手持和移動設備的終端天線，也有用于同步衛星通訊的地面站天線。微波天線也是天線的一種典型應用形式，隨著微波通訊傳輸系統在通信、電力、交通等國民經濟和國防建設等各個領域不斷得到廣泛應用，微波天線也取得了長足的發展。但是，隨著通訊網絡的不斷密集，站點越來越密集，頻率復用度也來越高。對天線的各項性能要求也越來越嚴格，特別是對天線輻射圖包絡的要求，這一指標直接反映了天線的抗干擾能力。而且，今后更多的用戶將會選擇ETSI-C3(—種歐洲通訊標準)天線。此外，隨著競爭日益激烈，各家廠商都在尋求降低天線制造成本的方法，除了合理設計和加強管理等手段之外，只有在技術上另辟蹊徑才能解決性能與成本之間的矛盾。傳統的微波天線多數采用前饋拋物面天線，如圖1所示，這種結構形式的微波天線決定了其必須采用照射半張角為60° 80°之間的拋物面，俗稱淺拋物面，但為了有效降低天線旁瓣，必須在此天線周邊增加防止漏射的金屬圍邊，并在內部鋪設大量用于吸收雜散輻射的微波吸收材料，其饋源裝置也必須通過銅制或鋁制波導將連接口引到天線后部，這些設計都大幅增加了微波天線對銅材和鋁材的消耗，并且加工工藝復雜，耗時耗力， 使得微波天線的制造成本居高不下。
發明內容為了解決現有技術中微波天線對銅材和鋁材的消耗大、制造成本高的技術問題， 本發明提供了一種具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置及微波天線。本發明解決現有技術問題所采用的技術方案為提供了一種具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置，所述具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置包括導波介質、寄生匹配介質、金屬反射面、反射匹配臺階、一次折射區、二次折射區、圓波導和變模匹配段，寄生匹配介質在導波介質的側表面上，金屬反射面在導波介質的上表面上，反射匹配臺階位于金屬反射面的底端，一次折射區位于導波介質和寄生匹配介質之間，二次折射區位于寄生匹配介質的外側且與一次折射區平行，圓波導的一端插在導波介質和寄生匹配介質之間，變模匹配段位于導波介質的中心軸線上。根據本發明的具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置的一個優選技術方案所述具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置進一步包括抗流槽，所述抗流槽固定在金屬反射面的頂端且位于反射匹配臺階的上方。根據本發明的具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置的一個優選技術方案所述寄生匹配介質通過粘合劑粘接在導波介質的側表面上或者沉積法附加在導波介質的側表面上。根據本發明的具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置的一個優選技術方案所述金屬反射面通過金屬離子濺射法電鍍至導波介質的上表面上或者通過粘合劑粘接在導波介質的上表面上。根據本發明的具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置的一個優選技術方案所述寄生匹配介質的介電常數小于導波介質的介電常數。根據本發明的具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置的一個優選技術方案所述金屬反射面的截面形狀為V形。根據本發明的具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置的一個優選技術方案所述圓波導為鋁制圓波導。根據本發明的具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置的一個優選技術方案所述寄生匹配介質的厚度為微波天線的工作頻率在寄生匹配介質中的四分之一波長。本發明還提供了一種微波天線，所述微波天線包括拋物面以及具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置，所述具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置的一端固定在所述拋物面的頂端，所述具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置采用上述具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置。根據本發明的微波天線的一個優選技術方案所述具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置以照射角照射所述拋物面。根據本發明的微波天線的一個優選技術方案所述拋物面的照射半張角為 100° 120°。本發明的有益效果在于本發明實現了較寬的饋源照射角和優良的駐波性能。采用本發明的饋源裝置可以配合短焦距拋物面來實現高性能和低輪廓的微波天線，并有效降低制造成本，從技術上解決了性能與制造成本之間的矛盾。
圖1為現有前饋拋物面天線的結構示意圖。圖2為本發明具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置的內部結構示意圖。圖3為本發明具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置的外部結構示意圖。圖4為本發明微波天線的結構示意圖。圖5A為未加寄生匹配介質時的微波天線駐波的波形圖。圖5B為增加寄生匹配介質時的微波天線駐波的波形圖。圖6A為未加寄生匹配介質時的微波天線的饋源方向圖。圖6B為增加寄生匹配介質時的微波天線的饋源方向圖。圖7為增加寄生匹配介質時的微波天線的方向圖。
具體實施方式下面結合附圖對本發明技術方案進行詳細說明。本發明利用具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置可實現高性能和低輪廓的微
4波天線，微波天線的應用頻段可以涵蓋目前微波接力的絕大多數頻段(5GHz 40GHz)，實現短圍邊甚至無圍邊的設計，從而大大降低原材料的使用，實現成本與性能之間最好的平衡，此外這種微波天線還具有更高的增益和更低的外形輪廓。如圖2和圖3所示，本發明具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置10包括導波介質1、寄生匹配介質2、金屬反射面3、反射匹配臺階4、一次折射區5、二次折射區6、圓波導 7、變模匹配段8和抗流槽9，寄生匹配介質2在導波介質1的側表面上，金屬反射面3在導波介質1的上表面上，金屬反射面3的截面形狀為V形，反射匹配臺階4位于金屬反射面3 的底端，一次折射區5位于導波介質1和寄生匹配介質2之間，二次折射區6位于寄生匹配介質2的外側且與一次折射區5平行，其中圓波導7可以為鋁制圓波導，圓波導7的一端插在導波介質1和寄生匹配介質2之間，變模匹配段8位于導波介質1的中心軸線上，抗流槽9固定在金屬反射面3的頂端且位于反射匹配臺階4的上方。其中，寄生匹配介質2可以通過粘合劑粘接在導波介質1的側表面上或者沉積法附加在導波介質1的側表面上。金屬反射面3可以通過金屬離子濺射法電鍍至導波介質1的上表面上或者通過粘合劑粘接在導波介質1的上表面上。反射匹配臺階4用于配合變模匹配段8來共同改善饋源裝置的駐波。抗流槽9的作用是盡可能防止能量繞射至饋源裝置的背向，并將能量集中照射到拋物面上。根據電磁場理論和微波原理，圓波導7中傳輸的主要模式為TEll模式，但此模式輻射的電場和磁場等化性能較差，一般來說電場方向圖會比磁場方向圖窄，特別是在廣角區域，這種差別會造成對拋物面的輻射不均勻，也造成拋物面口的面利用率下降，直接影響微波天線的效率。本發明使用了變模匹配段8，將圓波導7中的一部分TEll模式轉換成為 TMll模式，然后將TEll模式和TMll模式組成一種混合輻射模式，兩種模式的比率稱為模比。利用變模匹配段8的長度和階梯變化來實現一定的模比和相位，從而使從圓波導7 口部輻射出來的電場和磁場在較寬的照射區域上實現能量分布均勻。此外，變模匹配段8還起到了阻抗匹配的作用，從而有效降低了能量的反射，優化了饋源裝置的駐波比。圓波導7 內徑的確定是根據低頻的截止半徑和高頻的高次模激勵半徑確定的，圓波導7內徑R的一般取值范圍的公式(1)如下
權利要求
1.一種具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置，其特征在于，所述具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置(10)包括導波介質(1)、寄生匹配介質O)、金屬反射面(3)、反射匹配臺階G)、一次折射區(5)、二次折射區(6)、圓波導(7)和變模匹配段(8)，寄生匹配介質 (2)在導波介質(1)的側表面上，金屬反射面C3)在導波介質(1)的上表面上，反射匹配臺階(4)位于金屬反射面(3)的底端，一次折射區(5)位于導波介質(1)和寄生匹配介質(2) 之間，二次折射區(6)位于寄生匹配介質O)的外側且與一次折射區( 平行，圓波導(7) 的一端插在導波介質(1)和寄生匹配介質( 之間，變模匹配段(8)位于導波介質(1)的中心軸線上。
2.根據權利要求1所述的具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置，其特征在于，所述具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置(10)進一步包括抗流槽(9)，所述抗流槽(9)固定在金屬反射面(3)的頂端且位于反射匹配臺階的上方。
3.根據權利要求1所述的具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置，其特征在于，所述寄生匹配介質( 通過粘合劑粘接在導波介質(1)的側表面上或者沉積法附加在導波介質 (1)的側表面上。
4.根據權利要求1所述的具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置，其特征在于，所述金屬反射面C3)通過金屬離子濺射法電鍍至導波介質(1)的上表面上或者通過粘合劑粘接在導波介質(1)的上表面上。
5.根據權利要求1所述的具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置，其特征在于，所述寄生匹配介質O)的介電常數小于導波介質(1)的介電常數。
6.如權利要求1所述的具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置，其特征在于，所述金屬反射面(3)的截面形狀為V形。
7.根據權利要求1所述的具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置，其特征在于，所述圓波導(7)為鋁制圓波導。
8.根據權利要求1所述的具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置，其特征在于，所述寄生匹配介質O)的厚度為微波天線的工作頻率在寄生匹配介質O)中的四分之一波長。
9.一種微波天線，其特征在于，所述微波天線包括拋物面(11)以及具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置(10)，所述具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置(10)的一端固定在所述拋物面(11)的頂端，所述具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置(10)采用權利要求1-8任一項所述的具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置。
10.根據權利要求9所述的微波天線，其特征在于，所述具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置(10)以照射角照射所述拋物面(11)。
全文摘要
本發明涉及一種具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置及微波天線，所述具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置包括導波介質、寄生匹配介質、金屬反射面、反射匹配臺階等元件，寄生匹配介質在導波介質的側表面上，金屬反射面在導波介質的上表面上，反射匹配臺階位于金屬反射面的底端，一次折射區位于導波介質和寄生匹配介質之間，二次折射區位于寄生匹配介質的外側且與一次折射區平行，圓波導的一端插在導波介質和寄生匹配介質之間。微波天線包括拋物面以及具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置，所述具有寄生匹配介質的廣角照射饋源裝置的一端固定在拋物面的頂端。本發明饋源裝置配合短焦距拋物面來實現高性能和低輪廓的微波天線，并有效降低制造成本。
文檔編號H01Q19/09GK102208716SQ20101014120
公開日2011年10月5日 申請日期2010年3月31日 優先權日2010年3月31日
發明者趙銘 申請人:趙銘