[发明专利]一种新型低频圆锥波纹透镜喇叭天线及其加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低频波纹透镜喇叭天线，尤其涉及一种由多个圆锥波纹模块分段组成的新型低频圆锥波纹喇叭透镜天线及其加工方法。 

背景技术

波纹透镜喇叭天线是一种混合模喇叭，又称之为标量馈源天线或者标准喇叭天线，因为在波纹喇叭壁上嵌入了深度近似为工作波长1/4倍的波纹槽，使得它具有很好的轴对称等化性方向图，各辐射面具有几乎重合的近似相位中心，各辐射面的方向图和相位中心位置与口径电场取向无关，并且其交叉极化电平与副瓣都很低。 

圆锥波纹喇叭天线最适用于用作当代各类高性能天线的照射器，诸如抛物面天线或者卡塞格伦天线的馈源，在星载某些型号的有效载荷发射率研究中也起着非常关键的作用。 

因为在光滑的喇叭壁上嵌入了根据应用性能设计的波纹槽（包括普通槽、L型加载槽、T形加载槽、V形加载槽或者双槽深波纹槽），使得圆锥波纹喇叭天线的生产变得较为困难；传统的设计、加工方法是将天线分为两部分加工生产，一部分是馈源部分（包括馈电同轴与馈电波导之间的转换）的生产，另一部分是圆锥波纹喇叭天线整体的生产，分别生产完毕后，两者再一体化连接。 

但随着工作频率的降低，譬如低至L、S波段频率甚至更低的低频圆锥波纹喇叭天线，当要求满足一定的辐射功率增益要求时，天线口径与轴向长度尺寸不可避免地变得很大，在同时保证天线结构强度的情况下，天线壁也变得较厚，使得重量也变得非常重，一旦天线成形将不能对它变换形状，更不能拆分，所 以使得随后的天线的包括测试、操作、运输变得异常困难。 

另外，波纹喇叭最难机械加工的部分是喉部区，当喇叭的波纹部分的内径大约仅为一个波长时，在喉部区要求的深约λ/2的槽，限制了能够伸入喇叭内的切槽杆的尺寸和形状。尤其是当槽的宽度很窄(几个mm)时，问题就更大。在这种情况下，切削刀具受到金属材料的阻力而使槽壁变形或使槽壁和槽底表面不平。任何一个微小的误差都可能使整个喇叭报废。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新型的可由多个圆锥波纹模块组合而成的新型低频圆锥波纹喇叭透镜天线。 

本发明要解决另一个的技术问题是提供一种低频圆锥波纹喇叭透镜天线的加工方法。 

为了解决上述问题，本发明采用如下的技术方案： 

一种低频圆锥波纹透镜喇叭天线，包括馈电装置、波纹喇叭装置、透镜装置，其特征在于所述波纹喇叭装置由多个圆锥波纹模块组合而成。 

为使波纹喇叭的偏振分量足够的小，通常波纹齿厚要远小于四分之一波长(例如，对波长100mm波纹喇叭，其齿厚为4.01mm)，而为了达到所需要的高增益，譬如21dB，天线口径直径达到390mm，同时为了达到性能要求的波束宽度优良等化性，不包括馈电波导的天线波纹喇叭段长度就达到560mm。如果工作频率更低，诸如L波段海洋天线，天线尺寸势必更大，机械整体加工将变得十分困难。另外，对主喇叭段来说，传输的混合模式是一定的。要保持传输混合模相同，则各波纹槽和波纹齿的尺寸精度要严格保持一致，以防止由于各个波纹槽的槽宽、槽距、槽深的加工误差激励其他混合模而影响电特性。而波纹模块组装法在工艺上、技术上能够完善地满足天线设计要求。 

国家圆形波导有关规范GB 11450.4—89(IEC 153-4—1973) 

表1.波导尺寸的直径、直径偏差、壁厚、偏心度、及其偏差如下表规定： 

波纹模块组装法圆锥透镜天线制造加工技术和特点： 

1）波纹喇叭材料 

铝由于重量轻，因而大多采用它作为喇叭的材料，本发明也采用铝材表面氧化制造。 

2）波纹模块分段加工然后再组装 

波纹喇叭最难机械加工的部分是喉部区，当喇叭的波纹部分的内径大约仅为一个波长时，在喉部区要求的深约λ/2的槽，限制了能够伸入喇叭内的切槽杆的尺寸和形状。尤其是当槽的宽度很窄(几个mm)时，问题就更大。在这种情况下，切削刀具受到金属材料的阻力而使槽壁变形或使槽壁和槽底表面不平。任何一个微小的误差都可能使整个喇叭报废，因此在加工喉部区时要求十分注意。 

一个解决上述问题的方法就是将喇叭分成几个波纹模块部分制造然后组装起来。但缺点是需要增大喇叭外径以设置连接固紧机构，因而也增加了重量。在采用这种方法时，需注意以下问题; 

（1）分段加工时，每一段的端部要求平直且垂直于喇叭轴线，以避免喇叭可能产生的微小弯曲，由此而激发水平相关波形。