[发明专利]一种X/Ku波段辐射器及实现方法

说明书

本发明公开了一种X/Ku波段辐射器及实现方法，属于电磁场与微波技术领域，包括反射腔、喇叭体、凸沿扼流整形环槽、阻抗调和段、背盖板、射频插座、低阻抗耦合段、直线渐变过渡段、脊平直段、脊阶梯跳变；电磁信号从射频插座输入，经阻抗调和段后在喇叭体内激励起准TEsubgt;10/subgt;模，向外部空间辐射电磁波，形成空间定向辐射；凸沿扼流环槽抑制天线外壁射频电流，对辐射方向图起整形作用，同时也压缩天线的驻波系数带宽；反射腔和背盖板的作用是保证单向辐射；脊平直段与直线渐变过渡段之间采用脊阶梯跳变。本发明解决工作在X/Ku波段的宽带电子设备天线小型化难题，并适应系统宽带宽波束和极化自适应需求，消除传统方式的波束畸变与歪头难题。

技术领域

本发明涉及电磁场与微波技术领域，更为具体的，涉及一种X/Ku波段辐射器及其实现方法。

背景技术

传统四脊喇叭天线采用口面脊外翻（口面匹配型）或采用指数渐变等技术措施实现宽带。这些技术措施不仅难以解决宽带宽波束天线的小型化和波束整形等技术难题，而且在X波段以上出现波束歪头严重的性能缺陷（歪头程度随频率变化）。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种X/Ku波段辐射器及其实现方法，解决工作在X/Ku波段的宽带电子设备天线小型化难题，并适应系统宽带宽波束和极化自适应需求，消除传统方式的波束畸变与歪头难题。

本发明的目的是通过以下方案实现的：

一种X/Ku波段辐射器，包括反射腔、喇叭体、凸沿扼流整形环槽、阻抗调和段、背盖板、射频插座、低阻抗耦合段、直线渐变过渡段、脊平直段、脊阶梯跳变；电磁信号从射频插座输入，经阻抗调和段后在喇叭体内激励起准TE₁₀模，向外部空间辐射电磁波，形成空间定向辐射；凸沿扼流环槽抑制天线外壁射频电流，对辐射方向图起整形作用，同时也压缩天线的驻波系数带宽；反射腔和背盖板的作用是保证单向辐射；脊平直段与直线渐变过渡段之间采用脊阶梯跳变，直线渐变过渡段和脊阶梯跳变的作用为喇叭体长度压缩后的空间阻抗匹配；低阻抗耦合段和阻抗调和段相结合实现宽带馈电结构。

进一步地，所述凸沿扼流整形环槽槽深大于1/4低频端波长，槽宽1/15～1/8低频端波长范围内选取。

进一步地，所述脊阶梯跳变的尺寸在1～3mm范围内选择。

进一步地，所述反射腔、喇叭体、凸沿扼流整形环槽为整体结构。

进一步地，所述直线渐变过渡段的长度控制在0.5～1个低频端波长范围。

进一步地，所述脊平直段长度在满足馈电探针安装要求基础上延长1～2mm。

进一步地，所述阻抗调和段长度控制在0.3～0.45个高频端等效波长范围内。

进一步地，所述喇叭体与反射腔之间直接阶梯跳变；反射腔的边长控制在0.15～0.3个低频端波长，其深度控制在0.3～0.4个高频端波长；喇叭体2内口径尺寸控制在0.40～0.55个低频端波长。

进一步地，所述阻抗调和段采用同轴线实现。

一种如上任一所述X/Ku波段辐射器的实现方法，包括步骤：控制脊平直段TEM模特性阻抗控制在80～120欧范围，以及控制阻抗调和段TEM模特性阻抗控制在60～80欧范围。

本发明的有益效果包括：

本发明实施例中，口面增加凸沿扼流环槽，消除了传统设计方式存在的小口径天线低频波束畸变严重问题。

本发明实施例中，脊间平直段的TEM模特性阻抗控制在80～120欧，解决了传统设计方式长期存在的高频波束歪头问题。

本发明实施例中，脊的直线过渡和阶梯跳变相结合解决了天线纵向尺寸压缩带来宽带匹配难题，消除了天线因尺寸压缩带来的阻抗-频率特性起伏剧烈问题；