介質填充圓波導圓極化天線的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明是關于一種介質填充圓波導圓極化天線，特別適用于寬帶、小型化口徑的波導圓極化天線。
【背景技術】
[0002]當目標的極化特性未知時，一般采用雙圓極化天線進行接收。但是雙圓極化天線的極化隔離在寬頻帶內往往不理想。天線構成實現圓極化天線的最簡單方法是對兩個正交的偶極子單元極子天線饋電相位保持90°相位差。這種天線雖然在軸向圓極化軸比很好，但是在偏離軸向較大角度的圓極化軸比很差。眾所周知，波紋喇叭的平面和平面方向圖等化很好，可以在很寬的角度范圍內產生很好的圓極化波瓣圖，因而被廣泛用作衛星通信中的饋源。但是波紋喇叭的波束仍不夠寬，不能滿足寬波束的要求。并且饋電系統需要圓極化器，體積大。為了得到寬波束，必須縮小天線口徑。并且波紋喇叭形成的表面波可等效于在圓錐喇叭表面涂敷一層介質。基于上述考慮，現有技術采用了一種介質填充的圓波導天線。現有技術的介質填充波導圓極化天線的主要形式是金屬隔板型、波導切角型。這兩種形式的介質填充波導圓極化天線，都是沿用空氣波導圓極化天線的圓極化技術。金屬隔板型是在填充介質中心夾一塊多級階梯狀的金屬隔板實現圓極化，存在的主要問題是金屬隔板的加工和與填充介質的粘合難度較大、結構比較復雜，不便于加工；波導切角型是通過對方波導或圓波導切角從而改變波導對稱性實現圓極化，但切角波導及與之對應的填充介質加工復雜，并且由于波導不對稱不便與后端饋電連接。
[0003]在衛星通信領域，單一極化方式已很難滿足電子設備的要求，圓極化天線的應用就顯得十分重要。同時，隨著技術的發展，在越來越多的應用場合要求天線小型化。在寬帶寬角掃描相控陣天線中要求減小天線單元的尺寸實現大角度掃描。適合上述應用的常用天線形式是微帶天線，微帶天線的優點是加工簡單、低剖面，但損耗大、圓極化帶寬窄。介質填充波導天線也是一種常用的小型化天線形式，與微帶天線相比，具有效率高、頻帶寬、結構強度好、易于一體化加工等優點，但介質填充波導天線實現圓極化的技術手段相對較少。
[0004]本發明提出了一種新型的介質填充波導圓極化天線，在介質棒上開一對徑向對稱的空氣槽實現圓極化，在介質棒的饋電端和輻射端采用錐形漸變結構實現匹配，利用介質棒上的安裝法蘭將介質棒固定在波導腔內，天線結構簡單、易于加工，特別適合作為一種口徑小型化的圓極化波導天線。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是針對現有技術存在的不足之處，提供一種結構簡單、易于加工、易于裝配，可一體化加工完成，適用于口徑小型化、寬帶等應用要求的新型介質填充波導圓極化天線。
[0006]本發明解決技術問題所采用的技術方案是:一種介質填充波導圓極化天線，包括，帶有圓柱臺的波導腔體I和填充在波導腔體I內的介質棒2，其特征在于:波導腔體I由介質圓波導和圓錐喇叭連接而成，該波導腔體I后端制有圓臺及其圓臺中心的矩形端面錐形漸變波導11，矩形端面錐形漸變波導過渡到圓波導腔12延伸段后連接圓錐喇叭13構成天線饋電段，填充在波導腔體I中的介質棒2尾部后段饋電端，制有圓錐漸變饋電匹配段21、前部前段輻射端，制有圓錐臺漸變過渡段構成的輻射匹配段23，在位于介質棒2中部的圓極化器22的圓柱體上制有一對徑向對稱的空氣槽24，以實現線極化轉圓極化功能。
[0007]本發明相比于現有技術具有如下有益效果:
本發明采用一個獨立整體結構的介質棒2，并在其上開一對徑向對稱的空氣槽25實現圓極化，不需要再增加其他元件，便于加工，可一體化加工完成，加工精度高、一致性好。
[0008]在本發明中，饋電矩形波導到介質填充圓波導的過渡結構采用波導腔體漸變過渡和介質棒漸變過渡相結合，大大減小了過渡長度，過渡結構的匹配性能好、帶寬非常寬。
[0009]本發明將天線分成波導腔體I和介質棒2兩個單獨元件，在介質棒2和波導腔體I上分別設計特定的法蘭25和法蘭槽14，通過優化法蘭的結構和尺寸，可以達到對天線性能影響非常小的效果，通過該法蘭25和法蘭槽14將介質棒2固定在波導腔體I內，使結構變得非常簡單、易于實現，并且可靠性好。
[0010]本發明采用包括饋電匹配段21、開一對空氣槽24的圓極化器22、輻射匹配段23、介質棒安裝法蘭25所構成的介質棒2，介質棒2采用高介電常數一般大于3的介質材料，裝配在波導腔體I內，大大減小了波導腔體I的口徑尺寸。在介質棒2的圓極化器22上開一對徑向對稱的空氣槽24實現線極化轉圓極化功能，在介質棒2的饋電端和輻射端采用錐形漸變結構實現匹配，利用介質棒2上的安裝法蘭25將介質棒2固定在波導腔I內，天線結構簡單、易于加工。
[0011]由于介質填充波導的輻射口徑大大減小，輻射匹配差，采用上述輻射結構能達到良好的匹配性能，對匹配效果影響最大的結構參數是介質棒漸變輻射匹配段23突出輻射口的高度和頂部直徑，對這兩個參數進行優化能達到最佳匹配效果。
[0012]介質棒(2)通過安裝法蘭(25)將介質棒(2)固定在波導腔(I)內，固定結構非常簡單并且精度高，控制法蘭的尺寸可以使天線性能幾乎不受影響。
[0013]本發明特別適合作為一種口徑小型化的圓極化波導天線。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明介質填充圓波導圓極化天線的透視結構示意圖。
[0015]圖2是圖1的沿空氣槽所在平面的剖視圖。
[0016]圖3是波導腔體的結構示意圖。
[0017]圖4是介質棒的結構示意圖。
[0018]圖中:1波導腔體，2介質棒，11矩形端面錐形漸變波導，12圓波導腔，13圓錐喇口八，14介質棒安裝法蘭槽，21介質棒饋電匹配段，22圓極化器，23輻射