一种用于Ka频段平板阵列天线的喇叭辐射器

摘要

本发明一种用于Ka频段平板阵列天线的喇叭辐射器，包括喇叭辐射器端口、喇叭辐射器侧壁、喇叭辐射器馈电端口、波导正交模耦合器、第一调谐块、方波导侧壁馈电端口、侧壁波导、第二调谐块、方波导底面馈电端口、弯波导、弯波导调谐块。本发明通过喇叭辐射器端口和喇叭辐射器侧壁组成的喇叭辐射器结构使得耦合进来的电磁场分布更加均匀，进而实现了高口径效率的喇叭辐射器。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于Ka频段平板阵列天线的喇叭辐射器，可用作Ka频段 卫星通信系统地面端的静中通、动中通系统前端，属于微波天线技术领域。

背景技术

目前，应用Ka频段的卫星通信技术拥有其他频段不具备的优势，如相比 于传统的Ku频段通信卫星，Ka频段卫星能够支持的通信节点数量远远大于 Ku频段。而且，Ka频段通信卫星具有4倍于Ku频段卫星的通信带宽。工作 于K a频段的通信卫星采用点波束后，单个点波束能够覆盖250km～1000km半 径的区域，能够提供10～25倍的频率复用，能够支持更小巧的终端设备。因此， 一颗Ka频段通信卫星具备相当于20～30颗普通通信卫星的能力。

应用于卫星通信天线阵列的传统天线单元一般不具备较高的口径效率，其 口径场的分布受制于天线形式，难以大幅度提高。本发明通过对喇叭辐射器进 行改进，同时在其馈电系统中对喇叭内的场分部做了一定程度上的优化，使其 具有高口径效率，更适用于卫星通信系统的要求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种用于Ka频 段平板阵列天线的喇叭辐射器，本发明通过喇叭辐射器端口和喇叭辐射器侧壁 组成的喇叭辐射器结构使得耦合进来的电磁场分布更加均匀，进而实现了高口 径效率的喇叭辐射器。

本发明的技术解决方案：

一种用于Ka频段平板阵列天线的喇叭辐射器包括：喇叭辐射器端口、喇 叭辐射器侧壁、喇叭辐射器馈电端口、波导正交模耦合器、第一调谐块、方波 导侧壁馈电端口、侧壁波导、第二调谐块、方波导底面馈电端口、弯波导、弯 波导调谐块；

喇叭辐射器端口位于喇叭辐射器侧壁的前段；喇叭辐射器馈电端口的一端 与喇叭辐射器侧壁的后端相连；喇叭辐射器馈电端口的另一端与波导正交模耦 合器的一端相连；

第一调谐块位于波导正交模耦合器内；紧贴在波导正交模耦合器与喇叭辐 射器馈电端口相连一端的对侧端的内表面以及波导正交模耦合器的侧壁内表 面；

第一调谐块所在的波导正交模耦合器的侧壁的对侧壁与方波导侧壁馈电端 口的一端相连；波导正交模耦合器与喇叭辐射器馈电端口相连一端的对侧端与 方波导底面馈电端口的一端相连；

侧壁波导与方波导侧壁馈电端口的另一端相连用于通过方波导侧壁馈电端 口为波导正交模耦合器馈电；侧壁波导宽边所在平面平行于波导正交模耦合器 的侧壁所在平面；

第二调谐块紧贴在侧壁波导与方波导侧壁馈电端口相连端的对侧端的内表 面以及侧壁波导输入端口的对侧端的内表面；第二调谐块长度与侧壁直波导的 宽边长度相同；

弯波导为弯折波导；弯波导与方波导底面馈电端口的另一端相连用于通过 方波导底面馈电端口为波导正交模耦合器馈电；弯波导窄边所在的平面与波导 正交模耦合器的侧壁所在平面垂直；

弯波导调谐块为立方体结构，紧贴弯波导的弯折处的内表面，弯波导调谐 块底面紧贴弯波导的底面，调谐块的一顶角与弯波导的一个底角重合。

所述喇叭辐射器端口为具有一定厚度的导体薄片连接组成的立方体结构。

所述喇叭辐射器馈电端口、方波导侧壁馈电端口、方波导底面馈电端口为 方形端口，高度为1mm。

所述喇叭辐射器侧壁、喇叭辐射器馈电端口、波导正交模耦合器的中心对 称线重合。

所述波导正交模耦合器为截面为方形的长方体波导；第一调谐块长度与波 导正交模耦合器的方形截面边长相同。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明通过喇叭辐射器端口和喇叭辐射器侧壁组成的喇叭辐射器结构 使得耦合进来的电磁场分布更加均匀，进而实现了高口径效率的喇叭辐射器， 本发明喇叭辐射器的口径效率能够在较宽的频带内达到85％，远远使得天线辐 射口面的效率高于传统的抛物面、平板卫星通信天线。

(2)本发明通过采用新颖简单的方波导正交模耦合器以及多个调谐块，省 略了传统正交模耦合器中的电感、膜片等结构，使得加工难度、成本均有大幅 度降低，实用性更强，可以适用于各种复杂的安装环境。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的工作原理和工作过程做进一步解释和说明。

如图1所示，本发明一种用于Ka频段平板阵列天线的喇叭辐射器包括： 喇叭辐射器端口1、喇叭辐射器侧壁2、喇叭辐射器馈电端口3、波导正交模耦 合器4、第一调谐块5、方波导侧壁馈电端口6、侧壁波导7、第二调谐块8、 方波导底面馈电端口9、弯波导10、弯波导调谐块11；

喇叭辐射器端口1位于喇叭辐射器侧壁2的前段；喇叭辐射器馈电端口3 的一端与喇叭辐射器侧壁2的后端相连；喇叭辐射器馈电端口3的另一端与波 导正交模耦合器4的一端相连；喇叭辐射器端口1为具有一定厚度的导体薄片 连接组成的立方体结构。喇叭辐射器馈电端口3、方波导侧壁馈电端口6、方波 导底面馈电端口9为方形端口，高度为1mm。波导正交模耦合器4为截面为方 形的长方体波导；

第一调谐块5位于波导正交模耦合器4内；紧贴在波导正交模耦合器4与 喇叭辐射器馈电端口3相连一端的对侧端的内表面以及波导正交模耦合器4的 侧壁内表面；第一调谐块5长度与波导正交模耦合器4的方形截面边长相同。

第一调谐块5所在的波导正交模耦合器4的侧壁的对侧壁与方波导侧壁馈 电端口6的一端相连；波导正交模耦合器4与喇叭辐射器馈电端口3相连一端 的对侧端与方波导底面馈电端口9的一端相连；

侧壁波导7与方波导侧壁馈电端口6的另一端相连用于通过方波导侧壁馈 电端口6为波导正交模耦合器4馈电；侧壁波导7宽边所在平面平行于波导正 交模耦合器4的侧壁所在平面；

第二调谐块8紧贴在侧壁波导7与方波导侧壁馈电端口6相连端的对侧端 的内表面以及侧壁波导7输入端口的对侧端的内表面；第二调谐块8长度与侧 壁直波导7的宽边长度相同；

弯波导10为弯折波导；弯波导10与方波导底面馈电端口9的另一端相连 用于通过方波导底面馈电端口9为波导正交模耦合器4馈电；弯波导10窄边所 在的平面与波导正交模耦合器4的侧壁所在平面垂直；

弯波导调谐块11为立方体结构，紧贴弯波导10的弯折处的内表面，弯波 导调谐块11底面紧贴弯波导10的底面，调谐块11的一顶角与弯波导的一个底 角重合。

喇叭辐射器侧壁2、喇叭辐射器馈电端口3、波导正交模耦合器4的中心对 称线重合。

本发明的具体工作原理和工作过程如下：

本发明的喇叭辐射器可以工作于两种极化模式。当工作于模式一时，电磁 能量从输入波导7进入，通过馈电端口6将电磁能量传输进入方波导正交模耦 合器4，再由馈电端口3将电磁能量传输进入喇叭辐射器2。在这个过程中，方 波导4中的电磁能量由于极化隔离，不会进入馈电端口9。当工作于模式二时， 电磁能量从输入波导10进入，通过馈电端口9将电磁能量传输进入方波导正交 模耦合器4，再由馈电端口3将电磁能量传输进入喇叭辐射器2。在这个过程中， 方波导4中的电磁能量由于极化隔离，不会进入馈电端口6。当喇叭辐射器入 于接收状态时，以上过程可逆。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易 得出的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技 术。