[发明专利]一种共口径三频多模喇叭天线

说明书

本发明涉及一种共口径三频多模喇叭天线，属于电子科学与技术学科领域。由OMT、波纹激励段、光壁喇叭段、L波段馈电段组成。所述正交模耦合器位于天线的最下端；所述波纹激励段位于OMT上方，波纹激励段输入端与OMT输出端连接，波纹激励段输出端口连接光壁喇叭段输入端；所述光壁喇叭段位于波纹激励段上方；所述L波段馈电段通过耦合口与光壁喇叭段的侧壁连接；本发明采用正交模耦合器实现S和C波段馈电，其中C波段通过直通端口馈电，S波段通过侧壁的耦合端口馈电，两端口极化正交。通过双槽深的部分波纹激励段激励S/C波段的高次模，连接光壁喇叭段组成多模喇叭，提高了S/C波段的极化隔离度和方向图波束等化，减小了带内增益波动，性能优于光臂喇叭天线。

技术领域

本发明属于电子科学与技术学科领域，尤其涉及一种共口径三频多模喇叭天线及其无线通讯系统。可同时实现多信道高极化隔离度通讯，降低通讯系统之间的干扰。可应用于多频段高极化隔离无线通讯系统中，如卫星通信系统中。

背景技术

随着电子技术的发展，对电子元件及其配套设备的空间利用率要求越来越高。通过单个天线实现多个极化或多个频段可以有效增大信道容量，减小系统占用空间。目前实现喇叭天线多频的形式一般有嵌套式和共口面式。嵌套式一般高频段信号在内部圆波导传输而低频段信号在内外导体之间，需要进行同轴模式到波导模式的转变，结构相对复杂，也较难保证各频段的极化隔离度。而共口径形式结构简单，不同频段共用一个口面，方便进行方向图的控制。

当卫星的接收天线极化与卫星信号的极化一致时，二者称为极化匹配，此时接收信号最强。极化的不匹配会导致信号损耗，接收信号变弱。一般卫星通讯的极化不匹配会导致水平和垂直两个极化方向传输信号泄露互相干扰，甚至无法接收信号，因此保持较高的极化隔离度对卫星通讯至关重要。

目前实现较高的极化隔离度一般采用波纹喇叭形式，但常规波纹喇叭的波纹较多，结构复杂。如果在此基础上进行多频设计，会进一步增加天线的复杂度。

发明内容

要解决的技术问题

针对多频段全波纹喇叭结构复杂的问题，本发明提出一种共口径三频多模喇叭天线。通过采用部分波纹段来优化天线的方向图，提高极化隔离度，同时也保证了天线结构的简单。此外，在此基础上进行多频设计，对波纹结构进行双槽深设计并合理分配三频段端口位置，天线可以实现L、S、C三波段共口径收发。本发明能在满足天线高性能的同时，大幅简化了天线的复杂度。

技术方案

一种共口径三频多模喇叭天线，其特征在于包括正交模耦合器、波纹激励段、光壁喇叭段、L波段馈电段，所述正交模耦合器位于最下端；所述波纹激励段位于正交模耦合器上方；所述光壁喇叭段位于波纹激励段上方；所述L波段馈电段L位于波纹激励段上方，通过耦合口与光壁喇叭段的侧壁连接；所述波纹激励段为旋转体，与光臂喇叭段共轴，轴向长度为1.5λ_0C，λ_0C为C波段中心频率对应波长；波纹槽深在与之间，λ_0S为S波段中心频率对应波长，用来激励S和C波段的高次模，通过优化波纹槽宽及槽深，使波导中TE₁₁模和TM₁₁达到最佳比例，产生波纹混合模HE₁₁模。

本发明技术方案更进一步的说：所述正交模耦合器采用矩形波导形式且包含三个端口，直通端口采用矩形波导形式，为C波段馈电端口，通过多级阶梯变换过渡到方形波导；耦合端口也采用多级阶梯改善电压驻波比，为S波段馈电端口，通过耦合孔与方波导侧壁连接；输出端口与所述波纹激励段输入端连接。

本发明技术方案更进一步的说：所述波纹激励段的输出端半径R_O满足：λ_MS为S波段高端对应波长，λ_mL为L波段低端对应波长。