一種多頻段雙極化大功率饋源制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)涉及一種多頻段多極化大功率饋源。既能作為反射面天線的饋源，又可作為多頻段多極化的獨(dú)立天線。由高頻段波導(dǎo)、低頻段波導(dǎo)和輻射波導(dǎo)構(gòu)成金屬主腔體，其中高頻段波導(dǎo)和低頻段波導(dǎo)構(gòu)成饋電部分，輻射波導(dǎo)成電磁輻射部分；高頻段波導(dǎo)上分別設(shè)有高頻段水平極化饋電口和高頻段垂直極化饋電口；低頻段波導(dǎo)上分別設(shè)有低頻段水平極化饋電口和低頻段垂直極化饋電口。本實(shí)用新型專利技術(shù)為一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)以上波段天線共口徑和波束指向相同（波束匹配）；本實(shí)用新型專利技術(shù)天線可為n個(gè)頻段提供多種極化信號，即天線可工作在多個(gè)頻段，在多個(gè)工作頻段內(nèi)分別實(shí)現(xiàn)水平極化和垂直極化；或配用圓極化器實(shí)現(xiàn)多頻圓極化，變成大功率圓極化天線。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)屬于雷達(dá)系統(tǒng)及微波通信、衛(wèi)星通信系統(tǒng)等
，具體涉及一種兩個(gè)以上頻段、雙極化、大功率饋源。
技術(shù)介紹
在大功率雷達(dá)系統(tǒng)中，有些雷達(dá)要求天線能夠具有雙頻段、雙極化或多頻段多極化工作能力，且各頻段波束指向相同(波束匹配)。如某C/X波段微波超視距環(huán)境與傳播實(shí)驗(yàn)平臺實(shí)際上是海面回波和艦船目標(biāo)的測量和定位，要求天線具有：多波形雙頻段、雙極化，且根據(jù)測試要求由人工進(jìn)行控制；多頻段天線共口徑和波束指向相同(波束匹配)；目前具有雙(多)頻段、雙極化、大功率天線大多采用反射面加饋源組陣的形式。如美國NASA公司的PR-2雙頻段雙極化陣列饋源拋物柱反射面天線、一種新型雙頻段雙極化星載降水測量雷達(dá)天線、都是采用饋源組陣的形式實(shí)現(xiàn)雙頻段、雙極化工作的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決共用一反射面，實(shí)現(xiàn)雙極化或多極化波束共軸工作，本技術(shù)提供一種多頻段雙極化大功率饋源。一種多頻段雙極化大功率饋源包括管狀的金屬主腔體，金屬主腔體的一端為高頻段波導(dǎo)，中部為低頻段波導(dǎo)，另一端為輻射波導(dǎo)；所述高頻段波導(dǎo)和低頻段波導(dǎo)構(gòu)成饋電部分，輻射波導(dǎo)構(gòu)成電磁輻射部分；所述高頻段波導(dǎo)上分別設(shè)有高頻段水平極化饋電口和高頻段垂直極化饋電口，高頻段水平極化饋電口和高頻段垂直極化饋電口呈正交布置；所述低頻段波導(dǎo)上分別設(shè)有低頻段水平極化饋電口和低頻段垂直極化饋電口，低頻段水平極化饋電口和低頻段垂直極化饋電口呈正交布置；輻射波導(dǎo)的輻射口處設(shè)有介質(zhì)罩；所述饋電部分實(shí)現(xiàn)兩個(gè)以上頻段雙極化的饋電，所述電磁輻射部分實(shí)現(xiàn)兩個(gè)以上頻段多個(gè)極化共口徑。進(jìn)一步限定的技術(shù)方案如下：所述高頻段波導(dǎo)為圓管狀波導(dǎo)或方管狀波導(dǎo)。所述低頻段波導(dǎo)由圓管狀的低頻傳輸波導(dǎo)和圓錐臺狀的變換段波導(dǎo)軸向連接組成，或方管狀的低頻傳輸波導(dǎo)和方錐臺狀的變換段波導(dǎo)軸向連接組成；變換段波導(dǎo)的大直徑端連接著低頻傳輸波導(dǎo)的一端，變換段波導(dǎo)的小直徑端連接著高頻波導(dǎo)的一端。所述電磁輻射部分為開口方波導(dǎo)或圓波導(dǎo)或多臺階喇叭或加脊喇叭，電磁輻射部分的小直徑端連接著傳輸波導(dǎo)的另一端，電磁輻射部分的大直徑端連接著介質(zhì)罩。所述高頻段水平極化饋電口為矩形饋電口，且矩形饋電口由矩形漸變?yōu)閳A形或方形。所述高頻段垂直極化饋電口為矩形饋電口。所述低頻段水平極化饋電口為矩形饋電口。所述低頻段垂直極化饋電口為矩形饋電口。所述高頻段波導(dǎo)上設(shè)有一個(gè)以上的同軸口，用于傳輸不同頻段的信號。所述低頻傳輸波導(dǎo)上設(shè)有一個(gè)以上的同軸口，用于傳輸不同頻段的信號。所述輻射波導(dǎo)的輻射口的內(nèi)壁上均布設(shè)有兩條以上凸脊或兩塊以上加階梯塊。本技術(shù)的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面：1.本技術(shù)采用的是多個(gè)頻段共口徑饋源，共用一反射面，實(shí)現(xiàn)雙極化或多極化波束共軸工作；其最大優(yōu)點(diǎn)是使得饋源的設(shè)計(jì)更為簡單，饋電更為方便。2.本技術(shù)簡化了雷達(dá)饋電的結(jié)構(gòu)，減小饋線系統(tǒng)的損耗，減輕雷達(dá)饋線系統(tǒng)的重量，減少饋電器件，節(jié)省雷達(dá)制造成本。3.本技術(shù)提高了雷達(dá)系統(tǒng)的集成度和可靠性；可廣泛應(yīng)用于兩個(gè)以上頻段、雙極化反射面饋源或單獨(dú)作為雙(多)頻段、雙極化天線；通用性、實(shí)用性較強(qiáng)。4.本技術(shù)中寬帶天線可覆蓋多個(gè)工作頻段、各頻段信號相互正交。兩個(gè)正交主模獨(dú)立信號將它們提供給單一信號端口的基模，使所有饋電端口匹配并在獨(dú)立信號之間有高的交叉極化鑒別力。附圖說明圖1為本技術(shù)雙頻段雙極化結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為多頻段雙極化結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為低頻段波瓣圖；圖4為高頻段波瓣圖；圖5為低頻段交叉極化圖；圖6為高頻段交叉極化圖。上圖中序號：高頻段水平極化饋電口1、高頻段垂直極化饋電口2、低頻段水平極化饋電口3、低頻段垂直極化饋電口4、高頻傳輸波導(dǎo)5、口徑變換段波導(dǎo)6、低頻傳輸波導(dǎo)7、輻射裝置8、介質(zhì)罩9、第一同軸連接器10-1、第二同軸連接器10-2。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對本技術(shù)作進(jìn)一步地描述。實(shí)施例1本技術(shù)工作在C波段和X波段；極化方式為HH，VV極化；高增益；峰功率容量可達(dá)幾十千瓦；波束匹配即波束指向相同。對于雙頻段雙極化大功率高增益天線，在沒有波束指向要求的情況下，最簡單的實(shí)現(xiàn)方法是采用饋源帶反射面形式。將X波段饋源和C波段饋源上下擺在焦線上，饋源輸入口分別加正交模耦合器再接各自頻段的饋線系統(tǒng)(要達(dá)到系統(tǒng)要求的增益和波束寬度采用此方案兩頻段波束指向相差2.2°)，不滿足波束匹配的要求；要使波束匹配，兩個(gè)頻段的饋源相位中心都必須放在焦點(diǎn)上，擬采用垂直方向組陣，放置C波段饋源，中間放置X波段饋源。讓兩頻段相位中心與焦點(diǎn)重合，C波段兩饋源輸入口各接一正交模耦合器，再將兩路進(jìn)行合成后到C波段饋線，X波段直接接正交模耦合器至饋線(此方案在達(dá)到波束指向相同的情況下，C波段次級波瓣出現(xiàn)分裂現(xiàn)象，C波段增益和波束達(dá)不到總體的指標(biāo)要求)；既要滿足波束匹配又要使波束相位中心都放在焦點(diǎn)上而使各頻段次級波瓣不出現(xiàn)裂瓣，必須研制一款X/C頻段雙極化共口徑饋源，使得天線的增益、波束寬度、波束指向、副瓣、極化方式都滿足雷達(dá)系統(tǒng)提出的指標(biāo)要求。一種雙極化雙頻段大功率饋源分為饋電部份和電磁輻射部份，下面以C/X頻段對圖1進(jìn)行詳細(xì)說明。參見圖1，包括管狀的金屬主腔體，金屬主腔體的下端為高頻段波導(dǎo)，中部為低頻段波導(dǎo)，上端為輻射波導(dǎo)8；其中高頻段波導(dǎo)和低頻段波導(dǎo)構(gòu)成饋電部分，輻射波導(dǎo)構(gòu)成電磁輻射部分。高頻段波導(dǎo)為管狀的高頻傳輸波導(dǎo)5，高頻傳輸波導(dǎo)5上分別設(shè)有X頻段水平極化饋電口1和X頻段垂直極化饋電口2，X頻段水平極化饋電口1和X頻段垂直極化饋電口2相互垂直形成一X波段正交信號，分別傳輸X波段水平極化和垂直極化信號；X頻段水平極化饋電口1為矩形口，經(jīng)過一段矩圓口徑變換，位于高頻傳輸波導(dǎo)5的外端口；X頻段垂直極化饋電口2為矩形口，位于高頻傳輸波導(dǎo)5的側(cè)壁上；低頻段波導(dǎo)由X頻段至C頻段的口徑變換段波導(dǎo)6和C波段的低頻傳輸波導(dǎo)7組成，C波段的低頻傳輸波導(dǎo)7的側(cè)壁上分別設(shè)有C頻段水平極化饋電口3和C頻段垂直極化饋電口4，C頻段水平極化饋電口3和C頻段垂直極化饋電口4呈正交布置；饋電口可以是標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)也可以是脊波導(dǎo)，滿足頻段指標(biāo)需求即可。輻射波導(dǎo)8的輻射口處安裝有介質(zhì)罩9。考慮到系統(tǒng)各頻段工作帶寬窄，本施實(shí)例選用C波段標(biāo)準(zhǔn)矩波導(dǎo)，X頻段至C頻段的口徑變換段波導(dǎo)6對于C波段的兩信號為等效短路面。X和C其共用的輸入口為圓波導(dǎo)與喇叭的波導(dǎo)口對接，本實(shí)施例中的喇叭選用多臺階圓喇叭，可以工作在X和C頻段內(nèi)，當(dāng)作為饋源用時(shí)，可為反射面天線提供相位中心相同、波束匹配、較大照射角度的初級波瓣方向圖。由于反射面天線的增益是靠面來決定所以當(dāng)兩頻段信號相差較大或工作頻段較低時(shí)，根據(jù)初級波瓣的照射原則，盡量使用開口喇叭、脊喇叭或能實(shí)現(xiàn)寬頻帶的多臺階喇叭使饋源的-10dB波瓣照射的角度大，這樣在高增益條件下頻段高的波瓣次級波瓣不會出現(xiàn)裂瓣，但如果選擇正副反射面的天線或頻段較高的W波段或更高頻段由于增益較高的初級波瓣選擇常規(guī)的波紋喇叭更好匹配，曾有國外文獻(xiàn)報(bào)道，不在本技術(shù)討論之列。饋源要確保天線能處于最佳照射狀態(tài)，饋源十分之一功率寬度應(yīng)約等于拋物面天線的張角。在實(shí)際工作中，有時(shí)對天線旁瓣電平提出較高要求，這時(shí)需要提供口面邊緣場強(qiáng)更低一些的照射，在要求低旁瓣的同時(shí)，還對天線增益提出了一定要求，則應(yīng)適當(dāng)增大口面直徑；為獲本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種多頻段雙極化大功率饋源，其特征在于：包括管狀的金屬主腔體，金屬主腔體的一端為高頻段波導(dǎo)，中部為低頻段波導(dǎo)，另一端為輻射波導(dǎo)；所述高頻段波導(dǎo)和低頻段波導(dǎo)構(gòu)成饋電部分，輻射波導(dǎo)構(gòu)成電磁輻射部分；所述高頻段波導(dǎo)上分別設(shè)有高頻段水平極化饋電口和高頻段垂直極化饋電口，高頻段水平極化饋電口和高頻段垂直極化饋電口呈正交布置；所述低頻段波導(dǎo)上分別設(shè)有低頻段水平極化饋電口和低頻段垂直極化饋電口，低頻段水平極化饋電口和低頻段垂直極化饋電口呈正交布置；輻射波導(dǎo)的輻射口處設(shè)有介質(zhì)罩；所述饋電部分實(shí)現(xiàn)兩個(gè)以上頻段雙極化的饋電，所述電磁輻射部分實(shí)現(xiàn)兩個(gè)以上頻段多個(gè)極化共口徑。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種多頻段雙極化大功率饋源，其特征在于：包括管狀的金屬主腔體，金屬主腔體的一端為高頻段波導(dǎo)，中部為低頻段波導(dǎo)，另一端為輻射波導(dǎo)；所述高頻段波導(dǎo)和低頻段波導(dǎo)構(gòu)成饋電部分，輻射波導(dǎo)構(gòu)成電磁輻射部分；所述高頻段波導(dǎo)上分別設(shè)有高頻段水平極化饋電口和高頻段垂直極化饋電口，高頻段水平極化饋電口和高頻段垂直極化饋電口呈正交布置；所述低頻段波導(dǎo)上分別設(shè)有低頻段水平極化饋電口和低頻段垂直極化饋電口，低頻段水平極化饋電口和低頻段垂直極化饋電口呈正交布置；輻射波導(dǎo)的輻射口處設(shè)有介質(zhì)罩；所述饋電部分實(shí)現(xiàn)兩個(gè)以上頻段雙極化的饋電，所述電磁輻射部分實(shí)現(xiàn)兩個(gè)以上頻段多個(gè)極化共口徑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多頻段雙極化大功率饋源，其特征在于：所述高頻段波導(dǎo)為圓管狀波導(dǎo)或方管狀波導(dǎo)；所述低頻段波導(dǎo)由圓管狀的低頻傳輸波導(dǎo)和圓錐臺狀的變換段波導(dǎo)軸向連接組成，或方管狀的低頻傳輸波導(dǎo)和方錐臺狀的變換段波導(dǎo)軸向連接組成，變換段波導(dǎo)的大直徑端連接著低頻傳輸波導(dǎo)的一端...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：湯艷燕，
申請(專利權(quán))人：中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所，
類型：新型
國別省市：安徽;34