[发明专利]一种宽带双模多阶梯喇叭天线

说明书

本发明提出一种宽带双模多阶梯喇叭天线，所述天线包括一个多阶梯的圆形喇叭和圆波导‑矩形波导转换结构；所述圆形喇叭包括波导段、6级阶梯、辐射段；所述波导转换结构包括三级空腔；所述波导转换结构的外形为圆角正方形，所述波导段为圆柱形，且圆柱形的底面为所述圆角正方形的内切圆；所述波导段与第一空腔连接；波导转换结构的第三空腔外围设置FBP220法兰结构来连接馈电的矩形波导转换结构，本发明在17‑25GHz内获得了高增益低副瓣，相对带宽约为38％，远大于传统多模喇叭的工作带宽，接近一般波纹喇叭的工作带宽；在和波纹喇叭的性能相同的情况下，结构更简单，制造难度和造价更低。

技术领域

本发明属于馈源天线技术领域，具体地，涉及一种宽带双模多阶梯喇叭天线。

背景技术

喇叭天线是一种应用广泛的天线，具有结构简单、频带宽、功率容量大、调整使用方便等优点。然而，喇叭天线的副瓣电平通常很高。一般来说，对于有低副瓣电平要求的馈源来说，多采用波纹喇叭的形式，例如卫星天线馈源，反射面型天线馈源。但波纹的长度和深度直接取决于工作频率，随着工作频率的增加，所需的波纹尺寸变得非常小。因此，高频波纹喇叭的制造变得越来越困难和昂贵。

和波纹喇叭的诞生的相同时期，Potter提出了一种双模喇叭。此种喇叭具有类似波纹喇叭的许多优良性能，并且与波纹喇叭相比，它结构简单，更容易制造。但是此种喇叭的工作带宽非常狭窄，所以只能在带宽要求不高的情况下，可以采用双模喇叭替代波纹喇叭。

发明内容

本发明在保证双模喇叭性能优良的同时，扩展了工作带宽，扩展了应用范围，提出了一种宽带双模多阶梯喇叭天线。

本发明是通过以下方案实现的：

一种宽带双模多阶梯喇叭天线，所述天线包括一个多阶梯的圆形喇叭和圆波导-矩形波导转换结构；

所述多阶梯的圆形喇叭包括波导段1、第一阶梯2、第二阶梯3、第三阶梯4、第四阶梯5、第五阶梯6、第六阶梯7和辐射段8；所述波导段1、与第一阶梯2相连接，第一阶梯2与第二阶梯3相连接，第二阶梯3与第三阶梯4相连接，第三阶梯4与第四阶梯5相连接，第四阶梯5与第五阶梯6相连接，第五阶梯6与第六阶梯7相连接，第六阶梯7与辐射段8相连接；

所述圆波导-矩形波导转换结构包括第一空腔9、第二空腔10和第三空腔11；所述第一空腔9为正方形，面积与波导段1的口面面积相等，且与波导段1相连接；所述第二空腔为矩形，边长为第一空腔9、第三空腔11短边长和的平均值；所述第三空腔11为矩形，空腔内尺寸与WR42波导相同。

进一步地，所述圆形喇叭的第一阶梯2、第二阶梯3、第三阶梯4、第四阶梯5、第五阶梯6和第六阶梯7阶梯宽度逐级增加，内部的圆柱形空腔半径逐级增加；所述第六阶梯7与辐射段8末端大小相同。

进一步地，所述波导转换结构的第一空腔(9)、第二空腔(10)、第三空腔(11)均为圆角结构，以提高匹配效果。

进一步地，所述波导转换结构的外形为圆角正方形，所述波导段1为圆柱形，且圆柱形的底面为所述圆角正方形的内切圆；所述波导段(1)与所述第一空腔(9)连接；所述波导转换结构的第三空腔(11)外围设置FBP220法兰结构，所述法兰结构用来连接馈电的矩形波导转换结构。

本发明有益效果

(1)本发明的通过多阶梯形突变结构，可以更加细致的调节喇叭内部的各模式的能量比和相位关系，并扩展其工作带宽；

(2)本发明通过突变结构的引入可以在喇叭内部激发出高次模TM11模，此高次模与圆形喇叭的主模TE11模在一定的能量比和相位关系进行混合，可以在喇叭的口面获得均匀的口面场，进而获得低副瓣等化的方向图，此能量比和相位关系可以通过调节突变结构的尺寸来改变；

(3)本发明的天线等化水平高，在XOZ和YOZ两个面的3dB波束宽度和10dB波束宽度都几乎相等；