CN111525251A - 一种Ka波段双圆极化天线 - Google Patents

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吴知航
冯晟
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Abstract

一种Ka波段双圆极化天线，包括圆极化器和喇叭天线，圆极化器的主体部分为方波导（1），方波导（1）的上端开口与喇叭天线（2）相连，方波导（1）的下端沿轴向通过阶梯式隔板（102）分割为两路矩形波导，两路矩形波导分别连接一个直角弯波导（101）。本申请的圆极化器主体部分采用方波导，方波导包括由阶梯式隔板分割的矩形波导Ⅰ和矩形波导Ⅱ，当端口Ⅰ单独馈电将在输出端口形成右旋圆极化波，端口Ⅱ单独馈电将在输出端口形成左旋圆极化波，因此通过调整馈电口，就能够产生不同旋向的圆极化波。

Description

一种Ka波段双圆极化天线
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种Ka波段双圆极化天线。
背景技术
天线是无线通信***中必不可少的部件，可将电流转换成无线电波进行发射，也可将无线电波转换成电流用于接收。天线的实现方式多种多样，若按照其产生的远区电场矢量的方向划分，主要有线极化天线和圆极化天线两种。而圆极化天线根据电场矢量绕着传播轴的旋转方向又可分为左旋圆极化和右旋圆极化。圆极化天线可有效降低发射天线和接收天线未对准而产生的损耗，对于反射、绕射造成的多径效应也有很好的抑制作用。
随着卫星通信宽频带技术的发展，Ka波段天馈***要求馈源体积小，收发均为圆极化，左右旋向可选，工作带宽18GHz-30GHz，其中接收频段（下行）18GHz-20.2 GHz，发射频段（上行）28.1-30GHz，若采用传统的介质波导圆极化器和波纹波导圆极化器，不仅外形尺寸较大，且只能产生一种旋向的圆极化波；同时，传统的介质波导圆极化器和波纹波导圆极化器对匹配特性、隔离度的调节比较麻烦，针对不同的方案要求需要进行单独设计。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种Ka波段双圆极化天线，可以利用矩形波导和由阶梯式隔板分割的矩形波导产生不同旋向的圆极化波。
本发明提供一种Ka波段双圆极化天线，包括圆极化器和喇叭天线，圆极化器的主体部分为方波导（1），方波导（1）的上端开口与喇叭天线（2）相连，方波导（1）的下端沿轴向通过阶梯式隔板（102）分割为两路矩形波导，两路矩形波导分别连接一个直角弯波导（101）。
作为本发明的进一步技术方案，喇叭天线（2）与方波导（1）相连一端的直径小于远离一端的直径。
进一步的，圆极化器的截面呈T型结构。
进一步的，方波导（1）的工作频率范围为26.3GHz～40.0GHz，内截面尺寸为7.112mm×3.556mm，外截面尺寸为9.14mm×5.59mm。
进一步的，阶梯式隔板（102）各阶梯的横向尺寸由下至上分别为3.39mm、2.67mm、2.72mm、2.78mm、1.70mm、8.06mm，纵向尺寸又下至上分别为0.58mm、1.42mm、2.42mm、3.41mm、5.13mm、7.112mm。
本发明提出了一种Ka波段双圆极化天线，天线的圆极化器主体部分采用方波导，方波导包括由阶梯式隔板分割的矩形波导Ⅰ和矩形波导Ⅱ，当端口Ⅰ单独馈电将在输出端口形成右旋圆极化波，端口Ⅱ单独馈电将在输出端口形成左旋圆极化波，因此通过调整馈电口，就能够产生不同旋向的圆极化波。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的阶梯式隔板参数设置示意图；
图3为本发明的端口隔离度曲线图；
图4为本发明实施例的驻波比曲线图；
图5为本发明实施例的轴比曲线图；
图6为本发明的天线增益曲线图。
具体实施方式
请参阅图1，本实施例提供一种Ka波段双圆极化天线，包括圆极化器和喇叭天线，圆极化器的主体部分为方波导1，方波导1的上端开口与喇叭天线2相连，方波导1的下端沿轴向通过阶梯式隔板102分割为两路矩形波导，两路矩形波导分别连接一个直角弯波导102。
两路矩形波导为矩形波导Ⅰ和矩形波导Ⅱ；当端口Ⅰ单独馈电将在输出端口形成右旋圆极化波，端口Ⅱ单独馈电将在输出端口形成左旋圆极化波，因此通过调整馈电口，就能够产生不同旋向的圆极化波。
喇叭天线2与方波导1相连一端的直径小于远离一端的直径。
圆极化器的波导部分，采用WR28标准矩形波导，圆极化器的截面呈T型结构。
方波导1的工作频率范围为26.3GHz～40.0GHz，内截面尺寸为7.112mm×3.556mm，外截面尺寸为9.14mm×5.59mm。
如图2所示，阶梯式隔板102各阶梯的尺寸为：a1=3.39mm,b1=0.58mm,a2=2.67mm,b2=1.42mm, a3=2.72mm, b3=2.42mm, a4=2.78mm，b4=3.41mm，a5=1.70mm，b5=5.13mm，a6=8.06mm，b6=7.112mm。
输入端口Ⅰ与输入端口Ⅱ的隔离度曲线如图3所示。
驻波比（VSWR）如图4 所示，在频带29GHz-40GHz范围内都小于1.3dB。轴比（AR）如图5所示，在频带29GHz-40GHz范围内都小于3dB。
如图6所示，具体工作时，天线具有发射和接收两种工作状态；
天线阵面法线方向增益最大，在频带29GHz-40GHz 范围内的增益都大于8.4dB。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述具体实施例的限制，上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进一步说明本发明的原理，在不脱离本发明精神范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种Ka波段双圆极化天线，其特征在于，包括圆极化器和喇叭天线，所述圆极化器的主体部分为方波导（1），所述方波导（1）的上端开口与喇叭天线（2）相连，所述方波导（1）的下端沿轴向通过阶梯式隔板（102）分割为两路矩形波导，两路所述矩形波导分别连接一个直角弯波导（101）。
2.根据权利要求1所述的一种Ka波段双圆极化天线，其特征在于，所述喇叭天线（2）与所述方波导（1）相连一端的直径小于远离一端的直径。
3.根据权利要求1所述的一种Ka波段双圆极化天线，其特征在于，所述圆极化器的截面呈T型结构。
4.根据权利要求1所述的一种Ka波段双圆极化天线，其特征在于，所述方波导（1）的工作频率范围为26.3GHz～40.0GHz，内截面尺寸为7.112mm×3.556mm，外截面尺寸为9.14mm×5.59mm。
5.根据权利要求1所述的一种Ka波段双圆极化天线，其特征在于，所述阶梯式隔板（102）各阶梯的横向尺寸由下至上分别为3.39mm、2.67mm、2.72mm、2.78mm、1.70mm、8.06mm，纵向尺寸又下至上分别为0.58mm、1.42mm、2.42mm、3.41mm、5.13mm、7.112mm。
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