[实用新型]一种宽波束圆极化相控阵天线

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种为通信和雷达领域的圆极化相控阵天线，特别适用于阵列天线或者宽角扫描的圆极化相控阵天线。

背景技术

目前在通信、雷达等系统中使用的圆线极化阵列天线或相控阵天线有以下几种形式，这几种形式在性能、实现方法等方面各有特色，但也存在各自的优缺点。

1、微带形式的圆极化天线，该种天线形式的实现可以分为几种形式，一是利用双馈电实现双线极化信号，后端通过圆极化电桥来实现圆极化信号，这种形式的实现方法较为复杂，并且电桥的引入会带来较大的插入损耗；二是利用微带贴片切角的方式实现圆极化信号，这种方法实现简单，利用单一馈电既可以实现圆极化信号，但是这种天线的圆极化轴比往往由于贴片的切角带来较大的宽角轴比，因此这两种实现形式在某些领域具有一定的使用性，但是由于微带贴片本来的效率较低，且组阵后由于单元之间的互耦左右，在阵列天线或者相控阵天线中，不容易实现较大的扫描范围，因此其适用范围受限。

2、利用单臂螺旋天线实现圆极化信号，这种天线由于自身的特点，非常适合进行圆极化信号的产生，且在一定的角度范围内轴比较小，而且该种天线的实现方法简单，加工容易，但是由于螺旋天线自身为了提高增益，往往起螺旋圈数较多，而造成天线的波瓣宽度较小，不适合于进行较大范围扫描的相控阵天线的设计。

3、利用四臂螺旋天线实现圆极化，这种天线一般由微带线缠扰在介质柱上，对地板和手的影响不是很敏感,易于波束赋形而且可实现较宽的圆极化波束宽度,但由于其同样要引入四端口电桥，因此引入的插损较大，降低了天线阵列的效率。

4、利用极化栅负载线极化天线的上层，使某一电场分量进行90度移相，进而实现圆极化信号，该种方式的圆极化信号实现技术较为简单，难点在于极化栅的设计。在引入极化栅后，由于极化栅本身大部分是由介质材料支撑，因此其插入损耗较大，其效率较低。如果对天线组阵，则由于极化栅对于斜极化信号不具备较好的极化旋转功能，因此在宽角时其轴比较差。

实用新型内容

本实用新型具有完全不同于上述几种圆极化宽波束相控阵天线的实现思路，提供一种高效率、低损耗的圆极化极化天线，该天线形式可以较好的适用于阵列天线或者宽角扫描的相控阵天线中。

为解决以上问题，本实用新型所采用的技术方案为：

一种宽波束圆极化相控阵天线，由m×n个宽波束圆极化相控阵天线单元组成，其中m，n均为大于的自然数；所述的宽波束圆极化相控阵天线单元包括圆极化波导辐射器、加载介质和探针组件；所述的圆极化波导辐射器为一个带台阶状内腔的波导体，波导体上半部分为正方体，下半部分为长方体，加载介质正好位于此内腔中，并从设在圆极化波导辐射器上方的辐射口中伸出，圆极化波导辐射器台阶状外壁的下方设有馈电开口7，馈电开口内装配有探针组件；圆极化波导辐射器上半部分正方体的内壁中心设有隔板移相器。

其中，加载介质由一个与圆极化波导辐射器的内腔相对应的台阶状整体介质组成，整体介质上方有从辐射口中伸出的四棱台；整体介质台阶下方设有探针孔。

其中，加载介质采用聚四氟乙烯材料制成。

其中，探针组件是由通过法兰连接的探针和馈电端口组成的；法兰和探针之间设有一个与馈电开口相对应的同轴底座，探针设在该同轴底座中心，探针插在探针孔中。

其中，隔板移相器为多个金属台阶组成的金属膜片，隔板移相器设在圆极化波导辐射器内部的台阶处。

其中，宽波束圆极化相控阵天线以隔板移相器为中心镜像对称。

本实用新型相比背景技术具有如下优点：

1、本实用新型利用波导辐射口，提高天线的孔径利用效率。

2、本实用新型理由隔板移相器实现圆极化，省去了圆极化电桥器件，减小了插损，具有很高天线效率。

3、本实用新型中，对通过加载低损耗角正切的介质，减小了辐射口的口径，可以满足组阵时单元间距的要求。

4、本实用新型进行组阵后，在方位、俯仰方向可以采用相控阵形式，可进行较大范围的电扫描，满足通信天线扫描范围的要求，天线波束、驻波比以及轴比具有优良的性能。

5、整个阵列可以采用一体加工、拼装焊接等方式，简单可行，可以采用纯金属材料，或者塑料成型镀金属的形式。

附图说明

图1是本实用新型的一种宽波束圆极化相控阵天线以及其各部分组成的两维示意图。

图2是本实用新型的一种宽波束圆极化相控阵天线的主体辐射器示意图。

图3是本实用新型的一种宽波束圆极化相控阵天线的加载介质的外形示意图。