[发明专利]一种基于多段张开型侧壁的宽带双极化喇叭天线

说明书

本发明公开了一种基于多段张开型侧壁的宽带双极化喇叭天线，包括多段张开型侧壁的喇叭天线、渐变的反向四脊、矩形块和同轴馈电同轴线；喇叭天线包括波导段和喇叭段，矩形块固定在波导段内的底板上，渐变的反向四脊固定在矩形块上方，并与同轴馈电同轴线连接；渐变的反向四脊为呈十字结构的带线性修正项的指数函数型脊线的金属板，每个脊板以对接中心由外到内厚度逐渐减小，每个脊板由上到下宽度逐渐增大；通过脊板的厚度和宽度渐变改变喇叭天线的特性阻抗，实现从同轴线的特性阻抗到自由空间波阻抗的平稳过渡。该天线具有超宽带、高增益、高隔离度和高交叉极化辨识度等特性。

技术领域

本发明属于天线技术领域，是一种基于多段张开型侧壁的宽带双极化喇叭天线，可作为天线测量的探头。

背景技术

天线测量是指采用特性已知的探头天线在待测天线的辐射远场区或近场区内直接或间接地测量其辐射特性。作为系统的重要组成部分，探头天线的性能好坏对测量的精度具有关键影响。为保证测量结果的精确性，天线测量通常使用线极化的喇叭天线作为探头天线以测量待测天线的辐射远场特性。喇叭天线的相关设计理论成熟且加工制造简单，具有结构简单、工作频带宽、功率容量大、增益高、定向性强和方向图副瓣低等优点，因此得到了广泛的应用。

但传统的喇叭天线存在许多不足，影响天线测量的精度和效率。其一，传统喇叭天线的工作带宽一般较窄，在测量中需要频繁地进行更换，导致测量的效率较低；其二，在天线测量中需要测量水平和垂直两个极化分量，为保证较高的测量精度对极化纯度也有较高要求；其三，采用单一线极化的喇叭天线在测量时需要机械旋转90度，导致测量的时间成本高且可能造成误差等；其四，喇叭天线的增益较低也会导致待测天线方向图测量的精度较低等。为解决这些问题，通常可在喇叭天线内加载金属四脊结构。四脊喇叭天线具有宽带和双极化的特性，可以极大地提高天线测量效率。

如瑜明和周永刚在2014年发表的《8mm双线极化四脊棱锥喇叭天线设计》中提出了一种双线极化的喇叭天线，通过在角锥喇叭内加载两对渐变的脊板，实现在34GHz-36GHz的工作频带即5.7％的相对带宽内两端口驻波比小于1.5，两极化端口隔离度大于20dB。上述设计虽实现了喇叭天线的双极化工作，但仍存在工作带宽窄，增益、端口隔离度和交叉极化辨识度低的问题。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供了一种基于多段张开型侧壁的宽带双极化喇叭天线，目的在于实现具有超宽带、高增益、高隔离度和高交叉极化辨识度等特性的双极化探头天线，以提升天线测量精度和效率。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

本发明提供了一种基于多段张开型侧壁的宽带双极化喇叭天线，包括多段张开型侧壁的喇叭天线、渐变的反向四脊、矩形块和同轴馈电同轴线；

所述喇叭天线包括波导段和喇叭段，矩形块固定在波导段内的底板上，渐变的反向四脊固定在矩形块上方，并与同轴馈电同轴线连接；渐变的反向四脊由呈十字结构的带线性修正项的指数函数型脊线的四个完全相同的金属板对接得到，每个脊板以对接中心由外到内厚度逐渐减小，每个脊板由上到下宽度逐渐增大；通过脊板的厚度和宽度渐变改变脊板的特性阻抗，实现从同轴线的特性阻抗到自由空间波阻抗的平稳过渡，改善喇叭天线在整个工作频带特别是低频带内的匹配和阻抗特性。

作为优选，所述波导段从上到下包括一段直圆波导和一段半径渐小的圆波导。

作为优选，所述直圆波导呈圆柱状，两端开口。

作为优选，所述半径渐小的圆波导截面积较小的底部一端封闭，截面积较大的上部一端开口与直圆波导连接。半径渐小的圆波导改善喇叭天线的性能。

作为优选，所述喇叭段从下到上由5段以不同斜率呈线性关系半径逐渐增大的圆波导构成。5段半径渐变的喇叭段提高喇叭天线的增益。