[发明专利]一种单槽深C/Ku双频段差模跟踪馈源及其设计方法

说明书

本发明公开了一种单槽深C/Ku双频段差模跟踪馈源，属于通信天线技术领域。本发明馈源包括单槽结构波纹喇叭和差模馈线合成网络，单槽结构波纹喇叭由过渡段、模变换段、变频段、变角段和辐射段组成，变频段为由多个槽周期组成的单槽结构形式，在变角段前部的一个槽周期处相对应的波纹喇叭的圆周上均匀依次开设有第一至第八共八个耦合口，相邻两个耦合口之间的夹角为45度。本发明能够实现双频段通信、双频段单脉冲跟踪以及双频段共用，具有方向图旋转对称、旁瓣电平低、反射损耗小、增益高、差方向图旋转对称等优点。

技术领域

本发明涉及通信天线技术领域，特别是指一种单槽深C/Ku双频段差模跟踪馈源及其设计方法。

背景技术

随着社会日新月异的发展，对卫星通信需求量的快速增长、导航测控技术的快速发展，为了提高卫星资源的利用率，越来越多的卫星工作频段发展到双频以及多频段，例如目前使用比较多的C/Ku、L/C、S/C、X/Ka和S/X等双频段卫星，向多频段发展是未来大势所趋。对于卫星地面站天线系统也要跟上卫星通信量的增加需求，增加卫星地面站天线的通信容量、提高卫星地面站天线的利用率。对卫星地面站天线具备能同时在两个频段或者更多频段上工作。为了提高资源的利用率，大型口径地面站天线对双频段以上工作需要也会越来越多，以至于对双频段或者多频段天馈系统的技术研究变得越来越迫切。

为了满足越来越多的中、低卫星地面站天线的需求，保证卫星地面站天线与卫星通信能够实时跟踪上，因此对大多数地球站天线提出了快速跟踪卫星的能力。当前卫星地球站天线快速跟踪方式主要采用：程序引导跟踪、单脉冲跟踪，程序引导跟踪需要提前预知卫星轨道数据，并且跟踪易偏离中心，但制造成本点等特点，单脉冲跟踪具有跟踪精度高、速度快、实时性，但成本高等特点。目前单脉冲跟踪方式主要分为以下四种方式：第一种方式为多喇叭合成，这种方式目前主要应用跟踪雷达天线，原理清晰、捕获信号更加灵敏，但在双频段或多频段馈源卫星通信天线应用中天线的照射效率低，频段之间的波束指向一致性差等缺点；第二种方式为圆波导过模耦合TE₂₁模，这是方式天线的照射效率高、和差波束一致性好，但它的缺点是TE₂₁模耦合器与合成网络比较复杂，以至于对加工精度要求比较高，这种方式适合于单频段跟踪网络，因此这种跟踪方式不适用于双频段或多频段跟踪网络；第三种方式为圆波导过模耦合TM₀₁模方式，此方式结构简单、成本低，但此跟踪方式缺点有工作频带窄、只能跟踪圆极化信标卫星；第四种方式为波纹喇叭槽底耦合HE₂₁模方式，此方式适用于多频段实时跟踪、结构尺寸紧凑、成本低等优点。

申请号为CN20131016745.6的中国专利公开了一种双槽深三频段差模跟踪馈源及其设计方法，该专利涉及一种双槽结构三频段共用波纹喇叭馈源及其L频段跟踪技术，此专利技术是在双槽结构内耦合出L频段差模跟踪信号，并且此专利技术L频段跟踪相对工作频带比较窄，此馈源无法实现宽带单脉冲跟踪功能。

申请号为CN90203857.5的中国专利公开了一种天线馈源网络装置，它主要由波纹喇叭和TM₀₁模耦合器等部件组成，不是从波纹槽内耦合出差模HE₂₁模，并且无法实现单脉冲跟踪线极化信标卫星的功能。

申请号为CN01119333.6的中国专利公开了一种改善偏置抛物面天线交叉极化特性的波纹喇叭馈源，它是在波纹喇叭的前端加了一段光壁圆直波导，这个光壁圆直波导并不属于波纹喇叭，在直波导内壁上开了5个能够激励起TE₂₁高次模的谐振耦合腔，并不是耦合口，它没有提取出TE₂₁高次模信号，其开5个谐振耦合腔主要的作用帮助改善偏置抛物面天线的交叉极化性能，两者要实现的功能完全不同。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种单槽深C/Ku双频段差模跟踪馈源及其设计方法，其能够实现双频段通信、双频段单脉冲跟踪以及双频段共用，具有方向图旋转对称、旁瓣电平低、反射损耗小、增益高、差方向图旋转对称等优点。