[发明专利]Ku/Ka双波段收发共用馈源

说明书

技术领域

本发明涉及无线微波通信中天线馈源领域，更具体地涉及Ku/Ka双波段收发共用馈源。

背景技术

近些年来，卫星通信在商业领域和军事领域发展迅速，用途越来越多样。传统的C波段S波段已经不能够满足现代卫星通信的需求。最近，电视、通讯和导航领域提出了新的概念：卫星直播，使用户直接获得卫星信号而不通过其它中介系统。这要求卫星通信天线系统的成本更低，集成度更高，并且更加小型化。

若要提高天线系统的性能，首先需要有高性能的天线馈源。

美国John Joseph Hanlin等人在名称为“Dual Band Satellite Communications Antenna Feed”的美国专利No.6,720,933B2中介绍了一种同轴嵌套的Ku/Ka双频天线馈源，其内部是Ka波段圆波导加载的介质天线，外套Ku波段同轴结构连接波纹喇叭。这种结构能使Ku和Ka波的工作结构分离，独立运行。其缺点是Ka波段只能运行单一频率且只有一种极化方向，并且馈电和极化隔离系统较为复杂。加拿大University of Victoria的Hendrik Albertus Thiart等人发表的“Prototype Design of a Dual-band Dual-polarization Ku/Ka-band Feed”(Proceedings of the European Microwave Association；December 2006；Vol.2；318-325)描述了一种双频双极化Ku/Ka波共用的天线馈源，其用探针结构实现Ku波的馈电和极化分离，馈电结构简单，但其Ka波仍只能工作于单一频率及单一极化方向，且Ku和Ka波不能在结构上实现完全隔离，容易互相干扰。

随着应用技术的发展和高频信道的开发，工程中急需一种能够实现Ku/Ka双频段、双极化方向、收发一体化的高性能天线馈源。

在杨仕文等人于2011年1月12日提交的中国专利No.102136634A中公开了一种Ku/Ka频段圆极化一体化收发馈源天线，然而其仍具有以下缺点：1.整体尺寸偏大；2.使用SMA探头馈电，增加了损耗；3.驻波比、轴比等数据均未达到国内外先进水平。

发明内容

为了解决现有技术中的上述缺点和问题而提出本发明。

本发明是为了在工程中实现Ku/Ka波段双频共用，每个频段均拥有双极化方向且收发一体的高性能天线馈源。该馈源拥有良好的Ku/Ka波频段隔离，频段内良好的极化分离和极化隔离，良好的辐射特性及驻波比。

根据一个方面，提供了一种Ku/Ka双波段收发共用馈源，包括：Ku波段收发系统，所述Ku波段收发系统包括依次相连的Ku辐射端、阶梯式扼流环、同轴连接段、Ku波段同轴正交模耦合器和Ku波段接收端滤波器；以及与所述Ku波段收发系统嵌套在同轴中的Ka波段收发系统，所述Ka波段收发系统包括依次相连的介质棒结构、介质圆极化器、Ka波段正交模耦合器和Ka波段接收端滤波器。

根据本发明的一个方面，所述Ku波段同轴正交模耦合器包括：同轴结构内波导、Ku波同轴正交模耦合器外壁和在Ku波段的两个频段相应的端口的对称矩形变换结构。

根据本发明的一个方面，所述对称矩形变换结构包括：Ku发射端矩形变换、Ku发射端矩形变换短路匹配和Ku发射端矩形变换短路匹配；以及Ku接收端矩形变换、Ku接收端矩形变换短路匹配和Ku接收端矩形变换短路匹配。

根据本发明的一个方面，所述Ku波段同轴正交模耦合器包括分别在所述Ku发射端矩形变换和所述Ku接收端矩形变换后的Ku发射端90°斜面弯头和Ku接收端90°斜面弯头。

根据本发明的一个方面，所述Ku辐射端采用波纹喇叭。

根据本发明的一个方面，基于驻波比、方向图和交叉极化的要求来调整所述波纹喇叭的槽的数量、槽深、槽宽及间隔距离。

根据本发明的一个方面，所述阶梯式扼流环能够有效地隔离高频电磁波并且能很好的调整驻波比。

根据本发明的一个方面，所述介质棒结构由依次相接的介质天线、介质填充段和介质匹配段组成。

根据本发明的一个方面，根据以下标准来选择介质棒结构的直径：其中，d表示介质棒的直径，λ表示电磁波在介质中的波长，ε_r表示介质的介电常数。

根据本发明的一个方面，所述Ku/Ka双波段收发共用馈源进一步包括在同轴结构内波导末端的圆锥喇叭。

附图说明