CN110970732A - 一种18-40GHz低副瓣双极化喇叭天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种18‑40GHz低副瓣双极化喇叭天线，所述对角线喇叭壳体、四脊波导段、端盖依次连接，所述四脊波导段包括方波导，四个脊片通过螺钉紧固在方波导内的四个角上，四个脊片呈十字交叉状；射频连接器的馈电探针从方波导外侧***脊片内。所述端盖上设置有凸台，凸台上设置有反射腔，所述方波导套接在凸台上。还包括调节螺钉，所述调节螺钉从端盖底部伸入反射腔。本发明在电子测量领域具有广泛的应用前景，采用两个端口的结构，可发射或接收两个正交极化波，其工作带宽可达到9:1个倍频程以上，‑25dB的副瓣电平，能适用于高分辨雷达等探测***。

Description

一种18-40GHz低副瓣双极化喇叭天线
技术领域
本发明涉及一种18-40GHz低副瓣双极化喇叭天线，属于喇叭天线技术领域。
背景技术
超宽带双脊喇叭天线以其高增益、频带宽等特点广泛应用于电子测量、军用和民用领域等，但双脊喇叭天线作接收天线时，对不同极化形式的电磁来波进行接收需要旋转天线方向，避免正交隔离，这将导致工作效率低下。
副瓣电平是天线设计中的一个重要因素，低副瓣天线已经成为高性能电子测量***中的一个重要组成部分。在雷达探测过程中，天线副瓣接收的杂波与主瓣接收的杂波叠加在一起，增加了杂波的强度，对雷达探测识别能力带来严重影响。而雷达制导***中，对雷达的作用距离、测量精度和信杂比等指标都有严格的要求，这种条件下需要天线具有合适的低副瓣。在毫米波段，常规喇叭天线的副瓣在-13dB，难以满足高分辨雷达-25以上低副瓣的工作需求。
在喇叭天线中采用四脊加载的方法不仅能很好的展宽天线的工作带宽，还能实现天线的双极化性能。但脊片加载的超宽带喇叭天线，工作频带内阻抗匹配是难点，同时喇叭天线均匀的口面场分布和较大的口面相位差使天线有较高的副瓣电平，而且有的频点方向图会出现***现象。所以要获得良好的电压驻波比、天线的低副瓣性能、解决方向图***问题，天线的匹配设计和脊片设计至关重要。
发明内容
目的：为了实现天线超宽频带内的阻抗匹配、解决方向图的***，同时获得满足探测雷达需求的低副瓣天线，本发明提供一种18-40GHz低副瓣双极化喇叭天线。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种18-40GHz低副瓣双极化喇叭天线，包括：对角线喇叭壳体，所述对角线喇叭壳体、四脊波导段、端盖依次连接，所述四脊波导段包括方波导，四个脊片通过螺钉紧固在方波导内的四个角上，四个脊片呈十字交叉状；射频连接器的馈电探针从方波导外侧***脊片内。
作为优选方案，所述端盖上设置有凸台，凸台上设置有反射腔，所述方波导套接在凸台上。
作为优选方案，还包括调节螺钉，所述调节螺钉从端盖底部伸入反射腔。
作为优选方案，所述射频连接器包括第一射频连接器、第二射频连接器，四个脊片分别设置为第一脊片、第二脊片、第三脊片和第四脊片；第一脊片和第三脊片构成一对脊片，第二脊片和第四脊片构成一对脊片，第一射频连接器的馈电探针依次穿过方波导、第三脊片伸入到第一脊片中，第二射频连接器的馈电探针依次穿过方波导、第二脊片伸入到第四脊片中。
作为优选方案，所述调节螺钉包括第一调节螺钉和第二调节螺钉分别从端盖的底部伸入到反射腔中。
作为优选方案，所述第一调节螺钉和第二调节螺钉的中心间距设置为3-4mm。
作为优选方案，所述脊片采用从下到上逐渐变窄的结构，脊片外侧面设置为由两个弧面组成的椎面结构。
作为优选方案，所述弧面从上到下依次由第一曲线段面、第二曲线段面、直线段面相连接。
作为优选方案，所述对角线喇叭壳体由两个从下到上逐渐变宽的梯形槽通过侧面的连接条相对固定；梯形槽底部设置连接部与方波导顶部的法兰盘相连接；方波导四个角设置为垂直角，方波导外侧底部设置有安装座，安装座用于与射频连接器与端盖相连接。
作为优选方案，所述第一射频连接器、第二射频连接器的馈电探针中心之间设置有间距。
作为优选方案，第一射频连接器和第二射频连接器的馈电探针中心之间的垂直间距0.5-0.8mm，第二射频连接器的馈电探针中心与凸台顶部之间的间距0.8-1mm。
作为优选方案，所述直线段面长度为8-9mm，第一曲线段面长度为22-25mm，第二曲线段长度为35-37mm。
作为优选方案，两个相对的脊片的直线段面之间的间距为0.5-0.8mm，第一曲线段面顶端之间的间距为2-2.3mm，第二曲线段面顶端之间间距为16-17mm。
有益效果：本发明提供的一种18-40GHz低副瓣双极化喇叭天线，采用的脊片经过锥销处理，增大了脊片间的耦合面积；脊片采用分段形式设计，直线段保证了脊片之间的间距固定，曲线段1和曲线段2曲线段的渐变张开，改善了天线的匹配。独特的脊片对角安装结构，将附加模引入喇叭中，附加模同主模一起到达口面改变口面的场分布，改善工作频段内天线的方向图，降低天线的副瓣电平。馈电脊波导、端盖和调节螺钉和圆柱形反射腔，可有效调节TE30高次模，进一步改善阻抗匹配、拓展天线的带宽。对角线喇叭壳体和四脊波导段拼接方式，大大降低了脊喇叭天线的加工难度和调试难度。对角喇叭壳体和脊波段为变张角的轴对称结构，在天线口面处形成良好的主模与高次模模比与相位分布，极大改善了天线的副瓣。
本发明在电子测量领域具有广泛的应用前景，采用两个端口的结构，可发射或接收两个正交极化波，其工作带宽可达到9:1个倍频程以上，-25dB的副瓣电平，能适用于高分辨雷达等探测***。
附图说明
图1是本发明实施例提供的喇叭天线侧视图；
图2是本发明实施例提供的喇叭天线第一剖面图；
图3是本发明实施例提供的喇叭天线第二剖面图；
图4是本发明实施例提供的端盖的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的两对脊片的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的弧面各曲线段示意图；
图7是本发明实施例提供的喇叭天线三维结构图；
图8是本发明实施例提供的第一射频连接器与第二射频连接器位置结构图；
图9是本发明实施例提供的第二射频连接器与凸台位置结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
一种18-40GHz低副瓣双极化喇叭天线，包括：对角线喇叭壳体1、四脊波导段2、端盖3、射频连接器4；所述对角线喇叭壳体1右端与四脊波导段2左端连接，四脊波导段2右端与端盖3左端连接，所述射频连接器4伸入四脊波导段2。
如图1-图3所示，所述四脊波导段2包括方波导201、第一脊片202、第二脊片203、第三脊片204和第四脊片205。其中，第一脊片202和第三脊片204构成一对脊片，第二脊片203和第四脊片205构成一对脊片，两对脊片呈十字交叉状，两对脊片的背面分别用螺钉紧固在方波导201的四个垂直角。
所述射频连接器4包括第一射频连接器401、第二射频连接器402，第一射频连接器401的馈电探针依次穿过方波导201、第三脊片204伸入到第一脊片202中，第二射频连接器402的馈电探针依次穿过方波导201、第二脊片203伸入到第四脊片205中。
如图4所示，所述端盖3上设置有凸台301，凸台301上设置有反射腔5，所述方波导201套接在凸台301上。
还包括调节螺钉6，所述调节螺钉6从端盖3底部伸入反射腔5。所述调节螺钉6包括第一调节螺钉601和第二调节螺钉602分别从端盖3的底部伸入到反射腔3中，第一调节螺钉601和第二调节螺钉602的中心间距3-4mm。由于第二射频连接器402距端盖3相对较远，再加上脊间的耦合影响，阻抗不易匹配。可以通过改变第一调节螺钉601和第二调节螺钉602的伸入距离和两者中心间距，改变反射腔中的场分布，能有效改善阻抗匹配获得良好的电压驻波比。
如图5所示，所述第一脊片202、第二脊片203、第三脊片204和第四脊片205均采用从下到上逐渐变窄的结构，每个脊片外侧面均设置为由两个弧面206组成的椎面结构，每个脊片背面均设置有与方波导2螺栓连接的脊片螺孔207；相对放置的两个脊片底部均设置有探针安装孔208。
如图6所示，每个弧面206从上到下依次由第一曲线段面2061、第二曲线段面2062、直线段面2063相连接。
实施例：
如图7所示，对角线喇叭壳体1由两个从下到上逐渐变宽的梯形槽101通过侧面的连接条102相对固定。梯形槽101底部设置连接部103与方波导201顶部的法兰盘209相连接。方波导201四个角设置为垂直角210，螺栓从垂直角210上的螺孔***每个脊片背面的脊片螺孔207，将四个脊片呈十字交叉状固定在方波导201内。方波导201底部套接在凸台301上，方波导201外侧底部设置有安装座211，安装座211两个相邻侧面上通过螺栓固定有第一射频连接器401、第二射频连接器402，安装座211顶面上设置有竖直螺孔212，用于与端盖3通过螺栓相固定。本结构设计易于产品的生产与装配，同时也方便产品调试。
第一脊片202、第二脊片203、第三脊片204和第四脊片205的底部落在凸台301上，其中凸台301上反射腔3设置为圆柱形结构。
所述直线段面长度为8-9mm，第一曲线段面长度为22-25mm，第二曲线段长度为35-37mm。
第二脊片和第四脊片直线段面之间的间距为0.5-0.8mm，第一曲线段面顶端之间的间距为2-2.3mm，第二曲线段面顶端之间间距为16-17mm；同理，第一脊片和第三脊片相对面之间的间距也与第二脊片和第四脊片之间的间距设置相同。脊片由直线段到曲线段渐变张开，实现阻抗的良好过渡匹配，拓展了天线的带宽。
如图8-9所示，第一射频连接器401和第二射频连接器402的馈电探针中心之间的垂直间距0.5-0.8mm，第二射频连接器的馈电探针中心405与凸台301顶部之间的间距0.8-1mm。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种18-40GHz低副瓣双极化喇叭天线，包括：对角线喇叭壳体，其特征在于：所述对角线喇叭壳体、四脊波导段、端盖依次连接，所述四脊波导段包括方波导，四个脊片通过螺钉紧固在方波导内的四个角上，四个脊片呈十字交叉状；射频连接器的馈电探针从方波导外侧***脊片内。
2.根据权利要求1所述的一种18-40GHz低副瓣双极化喇叭天线，其特征在于：所述端盖上设置有凸台，凸台上设置有反射腔，所述方波导套接在凸台上。
3.根据权利要求2所述的一种18-40GHz低副瓣双极化喇叭天线，其特征在于：还包括调节螺钉，所述调节螺钉从端盖底部伸入反射腔。
4.根据权利要求1所述的一种18-40GHz低副瓣双极化喇叭天线，其特征在于：所述射频连接器包括第一射频连接器、第二射频连接器，四个脊片分别设置为第一脊片、第二脊片、第三脊片和第四脊片；第一脊片和第三脊片构成一对脊片，第二脊片和第四脊片构成一对脊片，第一射频连接器的馈电探针依次穿过方波导、第三脊片伸入到第一脊片中，第二射频连接器的馈电探针依次穿过方波导、第二脊片伸入到第四脊片中。
5.根据权利要求3所述的一种18-40GHz低副瓣双极化喇叭天线，其特征在于：所述调节螺钉包括第一调节螺钉和第二调节螺钉分别从端盖的底部伸入到反射腔中。
6.根据权利要求5所述的一种18-40GHz低副瓣双极化喇叭天线，其特征在于：所述第一调节螺钉和第二调节螺钉的中心间距设置为3-4mm。
7.根据权利要求1所述的一种18-40GHz低副瓣双极化喇叭天线，其特征在于：所述脊片采用从下到上逐渐变窄的结构，脊片外侧面设置为由两个弧面组成的椎面结构。
8.根据权利要求7所述的一种18-40GHz低副瓣双极化喇叭天线，其特征在于：所述弧面从上到下依次由第一曲线段面、第二曲线段面、直线段面相连接。
9.根据权利要求1所述的一种18-40GHz低副瓣双极化喇叭天线，其特征在于：所述对角线喇叭壳体由两个从下到上逐渐变宽的梯形槽通过侧面的连接条相对固定；梯形槽底部设置连接部与方波导顶部的法兰盘相连接；方波导四个角设置为垂直角，方波导外侧底部设置有安装座，安装座用于与射频连接器与端盖相连接。
10.根据权利要求4所述的一种18-40GHz低副瓣双极化喇叭天线，其特征在于：所述第一射频连接器、第二射频连接器的馈电探针中心之间设置有间距。
11.根据权利要求4所述的一种18-40GHz低副瓣双极化喇叭天线，其特征在于：第一射频连接器和第二射频连接器的馈电探针中心之间的垂直间距0.5-0.8mm，第二射频连接器的馈电探针中心与凸台顶部之间的间距0.8-1mm。
12.根据权利要求8所述的一种18-40GHz低副瓣双极化喇叭天线，其特征在于：所述直线段面长度为8-9mm，第一曲线段面长度为22-25mm，第二曲线段长度为35-37mm。
13.根据权利要求8所述的一种18-40GHz低副瓣双极化喇叭天线，其特征在于：两个相对的脊片的直线段面之间的间距为0.5-0.8mm，第一曲线段面顶端之间的间距为2-2.3mm，第二曲线段面顶端之间间距为16-17mm。
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