CN102629709A - 双频宽带多功能小型化馈源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双频宽带多功能小型化馈源，包括反射壁(1)、反射壁(2)、激励段(3)、偏置喇叭(4)、辐射段(5)；反射壁(1)和反射壁(2)为不同焦距，不同旋转角的抛物曲线。本发明具有抗干扰能力强、频带宽、馈源对双弯曲赋形反射面天线的遮挡小、引起的失配误差小的特点。

Description

双频宽带多功能小型化馈源

技术领域

本发明属于电磁场与电磁波技术领域，涉及一种雷达电子***，特别涉及一种双频宽带多功能小型化馈源。

背景技术

低空和超低空飞行目标难以探测和跟踪，是雷达面临的四大威胁之一。在现有雷达***中，低空补盲技术对于提高雷达的有效探测范围非常有用。这种雷达***所采用的天线一般工作在两个频段，每个频段的波束覆盖不同的俯仰空域。

反射面天线作为特性很好的高增益天线，在雷达***中的应用非常广泛。为了增大低空和超低空探测范围，传统的雷达***采用两个天线组成一个天线***，每个天线覆盖不同的空域，但是这种天线的结构复杂，给伺服***的设计带来了困难，同时成本也很高。随着雷达功能需求的不断增多，双频双弯曲赋形反射面天线，即余割平方波束天线在这种雷达***中得到了广泛的应用，这种天线由两部分区域组成，一部分区域在俯仰面为余割平方赋形波束，在方位面为窄波束，另一部分区域在俯仰面为覆盖低空角域的锐波束，而在方位面为窄波束，从而实现全空域的探测范围。

作为双弯曲赋形反射面天线的馈源，辐射特性要好，体积要小，结构要牢固，一般采用喇叭天线作为馈源。为了能够满足双弯曲赋形反射面天线不同区域的照射要求，传统的雷达***所采用的天线有两种形式，一种形式由两个天线组成一个天线***，每一个天线覆盖不同的空域，它的缺点是天线结构复杂，给伺服***的设计带来了困难，同时天线的成本也大大增加。另一种天线形式是由两个馈源结合一个天线组成，由两个馈源照射同一双弯曲反射面天线形成所需要的次级波束。这种天线的缺点是馈源的结构尺寸相对天线比较大，遮挡也大，馈源的相位中心难以与双弯曲赋形反射面天线的焦点一致，导致次级方向图变差。

发明内容

针对现有技术中馈源的不足，本发明提供一种双频宽带多功能小型化馈源，利用喇叭反射面天线的原理，将扇形喇叭和一个旋转对称抛物线反射壁的一部分结合在一起，基于几何光学原理和极化栅对不同极化电磁波的反射与透射特性，设计出一种能够同时实现双频段、正交极化、不同辐射波束指向功能的双频宽带多功能小型化馈源。利用同一结构的辐射口径产生不同频段不同指向的两个辐射波束，在俯仰面，两个频段的辐射波束具有一定的夹角，照射双弯曲赋形反射面天线的不同区域，增大天线次级波束在俯仰空域的覆盖范围，以实现雷达***中低空补盲技术的要求。

其技术方案为：

一种双频宽带多功能小型化馈源，包括反射壁1、反射壁2、激励段3、偏置喇叭4、辐射段5；反射壁1和反射壁2为不同焦距，不同旋转角的抛物曲线。

所述的反射壁1和反射壁2是抛物曲线的一部分，I波段采用金属抛物壁作为反射壁1，H波段采用极化栅柱组成的等效抛物壁作为反射壁2。

进一步优选，所述的极化栅柱为等间距金属导体，且间距为九分之一工作波长。

所述的激励段3为31×31mm的方波导。

所述的偏置喇叭4的长臂6和短臂7是不对称结构。

所述的辐射段5，I波段在口径部分做一张角形成E面喇叭作为辐射口径，H波段采用放置在口径内部的极化栅片8构成一个等效辐射口径。

进一步，所述的极化栅片8为等厚度等间距的金属导体，且间距为九分之一工作波长。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明的技术方案可以同时满足双弯曲赋形反射面天线的双频段、正交极化、不同波束指向的要求；

(2)本发明双频宽带多功能小型化馈源易于调整馈源相位中心与双弯曲赋形反射面天线焦点间的相对关系，实现次级波束的不同性能；

(3)本发明抗干扰能力强，频带宽；

(4)馈源对双弯曲赋形反射面天线的遮挡小，引起的失配误差小。

附图说明

图1是本发明的原理图；

图2是本发明双频宽带多功能小型化馈源结构正视剖面图；

图3是本发明双频宽带多功能小型化馈源口径的几何结构图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。

本发明的工作原理如下：本发明应用了喇叭反射面天线的工作原理，参照图1所示的坐标系，抛物线的焦点置于坐标原点O，其焦轴在-方向，此时，当沿波导传播的波照射到抛物面上，经抛物面反射而形成辐射波束，其波束最大辐射方向沿-

方向，相位中心则近似在辐射口径的中心。如果将抛物线的焦轴x以坐标系原点O为原点沿逆时针和顺时针方向旋转一个角度α和β，形成x′oy′和x″oy″坐标，相应的抛物线参数选择在x′oy′和x″oy″坐标系中，则在喇叭口径不变的情况下，其波束最大辐射方向则指向-

和-

方向。利用这一原理，可以改变馈源的波束指向。另外激励信号由输入端口激励馈源，对于不同极化的激励信号，不同的抛物壁面反射结构产生了馈源不同的口径场分布，从而得到不同要求的各自频段辐射波束特性。本发明的具体实施例如下：

根据天线***对馈源的要求，双频宽带多功能小型化馈源的正视剖面图如图2所示。由于激励端口要适应两个频段两种极化形式，考虑到馈源喇叭方位面波束宽度要求，并且把工作模式限制在主模工作，激励段3选择31×31mm的方波导，其直接与偏置喇叭4相连，I波段结构为图中EBAC′，H波段结构为图中EBAC。

两条抛物线反射壁的极坐标公式如下：

H波段 ${\mathrm{\ρ}}_1=\frac{2*f_1}{1+\cos (\mathrm{\θ}-\mathrm{\α})}---\left(1\right)$

I波段 ${\mathrm{\ρ}}_2=\frac{2*f_2}{1+\cos (\mathrm{\θ}+\mathrm{\β})}---\left(2\right)$

式中f₁和f₂为两条抛物线的焦距，θ为抛物线上的点与焦点的连线和X轴的夹角，α和β为两条抛物线的旋转角。

本实施例中根据次级波束的要求我们取满足指标要求的焦距，θ角以及不同的旋转角。极化栅柱从C′点开始，CC′为H波段的抛物线，实际应用中两个波段共用CC′构成的金属壁面。反射壁2的起始位置C确定不对称结构偏置喇叭的长臂6和短臂7。反射壁1确定馈源的抛物线反射壁。

图3为馈源辐射口径的几何结构，I波段为E面喇叭结构，口径的宽度为47mm，H波段采用平行放置于E面喇叭内部的极化栅片8构成等效辐射口径，口径宽度为31mm。满足了天线不同频段方位面方向图的要求。

最后采用铝合金焊接结构满足馈源的整体结构要求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，可改变抛物线的焦距、起始角、旋转角、以及辐射段的喇叭尺寸来实现不同频段，不同波束指向的功能。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种双频宽带多功能小型化馈源，包括反射壁(1)、反射壁(2)、激励段(3)、偏置喇叭(4)、辐射段(5)；其特征在于：反射壁(1)和反射壁(2)为不同焦距，不同旋转角的抛物曲线。

2.根据权利要求1所述的双频宽带多功能小型化馈源，其特征在于：所述的反射壁(1)和反射壁(2)是抛物曲线的一部分，I波段采用金属抛物壁作为反射壁(1)，H波段采用极化栅柱组成的等效抛物壁作为反射壁(2)。

3.根据权利要求2所述的双频宽带多功能小型化馈源，其特征在于：所述的极化栅柱为等间距金属导体，且间距为九分之一工作波长。

4.根据权利要求1所述的双频宽带多功能小型化馈源，其特征在于：所述的激励段(3)为31×31mm的方波导。

5.根据权利要求1所述的双频宽带多功能小型化馈源，其特征在于：所述的偏置喇叭(4)的长臂(6)和短臂(7)是不对称结构。

6.根据权利要求1所述的双频宽带多功能小型化馈源，其特征在于：所述的辐射段(5)，I波段在口径部分做一张角形成E面喇叭作为辐射口径，H波段采用放置在口径内部的极化栅片(8)构成一个等效辐射口径。

7.根据权利要求6所述的双频宽带多功能小型化馈源，其特征在于：所述的极化栅片(8)为等厚度等间距的金属导体，且间距为九分之一工作波长。

Images