CN111786117A - 一种馈源以及天线装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种馈源以及天线装置，涉及通信技术领域，该方法包括：多个阵列设置的喇叭天线，其中，每个所述喇叭天线包括波导管以及与所述波导管的一端连接的喇叭形波导口。本发明的有益效果是：通过多个阵列设置的喇叭天线可以实现多路大功率信号的空间功率合成，具有高增益、高定向性波束的效果。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种馈源以及天线装置。
背景技术
在雷达、通信、测控、对抗等电子设备当中，经常会有功率合成问题。通过功率合成可以提高发射功率，增大探测和作用距离。在高功率的背景下，现有的单个天线器件的功率由于受物理机理和制造工艺的限制难以承受过高的峰值功率。因此，需要设计合适的天线器件来实现电磁信号的高功率合成。
发明内容
本发明正是基于现有天线器件的功率由于受物理机理和制造工艺的限制难以承受过高的峰值功率的技术问题，提出了一种馈源以及天线装置。
第一方面，本发明实施例提供了一种馈源，包括：
多个阵列设置的喇叭天线，其中，每个所述喇叭天线包括波导管以及与所述波导管的一端连接的喇叭形波导口。
可选地，所述馈源还包括侧波导，所述侧波导设置于其中一个喇叭天线的波导管的侧壁上，所述侧波导与该波导管的连接处设置有耦合窗，所述耦合窗用于将该喇叭天线的波导管接收到的电磁信号耦合进入所述侧波导；
在该波导管靠近喇叭形波导口的一端的内壁上设置有阻抗变换段。
可选地，所述阻抗变换段为阶梯形匹配块。
可选地，所述喇叭天线的数量为4个，且所述喇叭天线成矩形阵列设置。
可选地，所述喇叭形波导口的截面为正方形。
可选地，每个所述喇叭天线在其波导管与喇叭形波导口的连接处均设置有扼流环，所述扼流环用于对电磁信号的方向进行修正。
可选地，多个所述喇叭天线通过铝压铸件而一体化成型。
可选地，每个所述喇叭天线分别由一个钣金件形成。
第二方面，本发明实施例提供了一种天线装置，包括如上述实施例任一项所述的馈源，所述馈源的侧波导与所述天线装置的信号接收组件连接，所述馈源的每个所述喇叭天线的波导管远离喇叭形波导口的一端均连接有一个信号发射组件。
可选地，还包括：
阻发滤波器，其设置于所述侧波导上，所述阻发滤波器的输出端口与所述信号接收组件的输入端口连接。
在本发明实施例提供的一种馈源以及天线装置，多个阵列设置的喇叭天线，其中，每个所述喇叭天线包括波导管以及与所述波导管的一端连接的喇叭形波导口。可见，本发明提出的一种馈源以及天线装置，通过多个喇叭天线阵列形成的馈源，可以实现多路大功率信号的空间功率合成，具有高增益、高定向性波束和收发共用的效果。
附图说明
通过结合附图阅读下文示例性实施例的详细描述可更好地理解本公开的范围。其中所包括的附图是：
图1示出了本发明提出的一种馈源的结构示意图；
图2示出了本发明提出的设置有侧波导的馈源的立体图；
图3示出了本发明提出的设置有侧波导的喇叭天线的剖面图；
图4示出了本发明提出的馈源的电磁信号合成的仿真示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方法，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例一
图1示出了本发明提出的一种馈源的结构示意图，如图1所示，该馈源1包括多个阵列设置的喇叭天线，每个所述喇叭天线包括波导管12以及与所述波导管12的一端连接的喇叭形波导口11。
这里，喇叭天线是指由波导管12终端渐变成张开的圆形或正方形截面的微波天线，该喇叭天线包括波导管12部分以及喇叭形波导口11。
其中，所述喇叭天线的数量为4个，且所述喇叭天线成矩形阵列设置。
例如，该馈源1包括第一喇叭天线、第二喇叭天线、第三喇叭天线以及第四喇叭天线，该第一喇叭天线、第二喇叭天线、第三喇叭天线以及第四喇叭天线呈矩形阵列设置。
这里，如果采用单个喇叭天线作为馈源1，单个喇叭天线所需要的功率设计难度和成本会大大增加；如果采用两个喇叭天线形成的双路馈源1，该双路馈源1会形成椭圆波束，对天线装置的反射面设计要求较高，影响***整体效率。在喇叭天线的个数大于6个时，馈源1形成的初级波束被压缩较多，不利于反射面设计。同时喇叭天线个数的增加也带来结构以及可靠性设计的难度，整体性价比不高。因此，出于信号发射组件的功率以及天馈***性能的考虑，采用4个喇叭天线阵列设置形成的馈源1，作为最优实施方式。
值得说明的是，虽然采用4个喇叭天线阵列设置形成的馈源1作为本发明的最优实施方式，但由两个及以上喇叭天线形成的馈源1依然在本发明的保护范围之内。
在一个可选的实施方式中，所述喇叭形波导口11的截面为正方形。
这里，在采用截面为正方形的喇叭天线时，该截面为正方形的喇叭天线因正方形边长一致在收发正交线极化时效果和由圆形截面的喇叭天线形成的馈源1相同。由此，采用截面为正方形的喇叭天线不仅能够使馈源1接收到极化正交的两种信号而且多个正方形的喇叭天线在进行大功率组阵时，更易排布。而且，通过该馈源1可实现四路大功率信号的空间功率合成，高增益、高定向性波束和收发共用。
值得说明的是，截面为正方形的喇叭天线作为最优方案，也可以采用截面为圆形或矩形的喇叭天线。
在一个可选的实施方式中，图2示出了本发明提出的设置有侧波导的馈源的立体图，图3示出了本发明提出的设置有侧波导的喇叭天线的剖面图，如图2和图3所示，所述馈源1还包括侧波导13，所述侧波导13设置于其中一个喇叭天线的波导管12的侧壁上，所述侧波导13与该波导管12的连接处设置有耦合窗14，所述耦合窗14用于将该喇叭天线的波导管12接收到的电磁信号耦合进入所述侧波导13，且在该波导管12靠近喇叭形波导口11的一端的内壁上设置有阻抗变换段15。
其中，所述阻抗变换段15为阶梯形匹配块。
这里，每个喇叭天线的喇叭形波导口11用做电磁信号的进出口，是天馈***的收发共用端口；每个喇叭天线的波导管12远离其喇叭形波导口11的一端用做天馈***的发射端口，连接信号发射组件，使得信号发射组件发射的电磁信号馈入扼流环后，通过喇叭形波导口11传输至空间中；该侧波导13远离耦合窗14的一端用做天馈***的接收端口。
值得说明的是，侧波导13的设置位置不位于多个喇叭天线的阵列设置的阵列面，而且，阶梯形匹配块的尺寸、耦合孔的位置和大小可以根据实际情况设计。
其中，该侧波导13、该侧波导13所在的波导管12、阻抗变换段15以及耦合窗14实际构成一个正交模耦合器，侧波导13远离耦合窗14的一端作为正交模耦合器的侧方端口，该波导管12远离喇叭形波导口11的一端作为正交模耦合器的公共端口，另一端作为正交模耦合器的直通端口。其中，由公共端口进入的电磁波，经过阶梯形匹配块过渡的阻抗变换到达直通端口，得到一个极化；同时，电磁波通过耦合窗14进入到侧波导13，得到另外一个正交的极化。该公共端口传输方波导中正交的TE10与TE01模式，该直通端口与侧方端口分别传输相互正交的TE10模式，耦合出特定模式和频率。
由此，通过该侧波导13能够使得该喇叭天线具有收发共用的效果。
在一个可选的实施方式中，多个所述喇叭天线通过铝压铸件而一体化成型。
这里，多个喇叭天线通过一体化成型技术能够保证多个喇叭天线的相位一致性，避免因加工误差带来的相位误差。即该第一喇叭天线、该第二喇叭天线、该第三喇叭天线以及该第四喇叭天线通过一体化成型技术形成一个四路馈源1。
值得说明的是，作为另一个实施方式，该多个喇叭天线也可以是分别利用一个钣金件形成的独立个体。
在一个可选的实施方式中，每个所述喇叭天线在其波导管12与喇叭形波导口11的连接处均设置有扼流环，所述扼流环用于对电磁信号的方向进行修正。。
这里，电磁波通过波导管12馈入扼流环中，再通过喇叭形波导口11发射到空间中。该扼流环起到修正电磁信号的方向图以及匹配阻抗减小回波反射的作用。
图4示出了本发明提出的一种馈源的电磁信号合成的仿真示意图，如图4所示，通过4个喇叭天线阵列形成的馈源1的增益为15dBi，可以看出，本发明提出的馈源1满足副反射面设计要求。可以看出，本发明提出的馈源1在保证低驻波的情况下，能够较好地实现了方向图的合成。
实施例二
本发明还提出一种天线装置，所述天线装置包括如上述实施例任一项所述的馈源，所述馈源的侧波导与所述天线装置的信号接收组件连接，所述馈源的每个所述喇叭天线的波导管远离喇叭形波导口的一端均连接有一个信号发射组件。
这里，每个喇叭天线均连接有一个信号发射组件，通过该馈源，可以将多路电磁信号在空间中进行功率合成。
在一个可选的实施方式中，阻发滤波器，其设置于所述侧波导上，所述阻发滤波器的输出端口与所述信号接收组件的输入端口连接。
这里，该天线装置还包括主反射面以及副反射面，副反射面和主反射面严格按照经典双反射面理论进行设计加工和空间组合，从而形成了整个收发共用四路空间功率合成双反射面天线装置。由于采用空间功率合成，外空间反射小，损耗小，合成效率高，而且器件数量减少，比传统的波导内成合具有明显优势。进而，通过该馈源可实现四路大功率信号的空间功率合成，高增益、高定向性波束和收发共用。
以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，考虑到相关技术中，现有天线器件的功率由于受物理机理和制造工艺的限制难以承受过高的峰值功率的。本发明提供一种馈源以及天线装置，通过包括多个喇叭天线的馈源，可以实现多路大功率信号的空间功率合成，具有高增益、高定向性波束和收发共用的效果。
虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种馈源，其特征在于，包括：
多个阵列设置的喇叭天线，其中，每个所述喇叭天线包括波导管以及与所述波导管的一端连接的喇叭形波导口。
2.根据权利要求1所述的馈源，其特征在于，所述馈源还包括侧波导，所述侧波导设置于其中一个喇叭天线的波导管的侧壁上，所述侧波导与该波导管的连接处设置有耦合窗，所述耦合窗用于将该喇叭天线的波导管接收到的电磁信号耦合进入所述侧波导；
在该波导管靠近喇叭形波导口的一端的内壁上设置有阻抗变换段。
3.根据权利要求2所述的馈源，其特征在于，所述阻抗变换段为阶梯形匹配块。
4.根据权利要求1所述的馈源，其特征在于，所述喇叭天线的数量为4个，且所述喇叭天线成矩形阵列设置。
5.根据权利要求2所述的馈源，其特征在于，所述喇叭形波导口的截面为正方形。
6.根据权利要求1所述的馈源，其特征在于，每个所述喇叭天线在其波导管与喇叭形波导口的连接处均设置有扼流环，所述扼流环用于对电磁信号的方向进行修正。
7.根据权利要求1所述的馈源，其特征在于，多个所述喇叭天线通过铝压铸件而一体化成型。
8.根据权利要求1所述的馈源，其特征在于，每个所述喇叭天线分别由一个钣金件形成。
9.一种天线装置，其特征在于，所述天线装置包括如权利要求1至8任一项所述的馈源，所述馈源的侧波导与所述天线装置的信号接收组件连接，所述馈源的每个所述喇叭天线的波导管远离喇叭形波导口的一端均连接有一个信号发射组件。
10.根据权利要求9所述的天线装置，其特征在于，还包括：
阻发滤波器，其设置于所述侧波导上，所述阻发滤波器的输出端口与所述信号接收组件的输入端口连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20201016 |