[发明专利]双极化空气波导阵列天线

说明书

本发明提供了一种双极化空气波导阵列天线，属于空气波导天线技术领域。空气馈电网络包括第一馈电网络、第二馈电网络、第一功分器、第二功分器以及馈电腔；第一馈电网络和第二馈电网络分别接收金属基体不同侧面的电磁能量；第一馈电网络接收的电磁能量传递给第一功分器；第二馈电网络接收的电磁能量传递给第二功分器；第一功分器和第二功分器均连接馈电腔，馈电腔将第一功分器传递的电磁能量或第二功分器传递的电磁能量传递给金属辐射单元。本发明双极化阵列结构紧凑，且具有较好的宽带特性和辐射特性；整体结构对称性好，两种极化的辐射特性几乎相同；子辐射结构的馈电腔体，具有较宽的工作频带，可同时作为电磁能量分配结构及极化模式分离结构。

技术领域

本发明涉及空气波导天线技术领域，具体涉及一种双极化空气波导阵列天线。

背景技术

毫米波宽带高增益阵列天线具有扩大可用频谱范围，增强通信距离以及结构紧凑等优点，因而在毫米波无线通信系统中起到至关重要的作用。为同时满足高增益和宽频带的工作特性，需采用宽频带且具有稳定辐射特性的金属辐射单元，以及具有低损耗传输特性的馈电网络。

申请号为CN201911345567.1的发明专利，公开了一种空气波导平面阵列天线，该空气波导平面阵列天线结构紧凑，在复杂的多层金属空腔内部，实现了电磁能量有效分配及高效传输，具有较好的增益、工作带宽、良好且稳定的辐射特性。

而采用极化分集技术的双极化天线，可以进一步提高无线信道容量，增强通信系统的可靠性。与线极化天线相比，毫米波高增益双极化阵列天线具有更加复杂的几何形状，其带宽也受限于子阵列馈电腔结构、十字或方形孔径的模式分离器以及同相激励的两套并联馈电网络。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有宽频带、高增益、良好且稳定辐射特性的双极化空气波导阵列天线，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

本发明提供的一种双极化空气波导阵列天线，包括金属基体，金属基体内部设有空气馈电网络，所述金属基体的上表面设金属辐射单元；所述空气馈电网络包括第一馈电网络、第二馈电网络、第一功分器、第二功分器以及馈电腔；所述第一馈电网络和所述第二馈电网络分别接收所述金属基体不同侧面的电磁能量；

所述第一馈电网络接收的电磁能量经所述第一馈电网络均匀分配后，传递给所述第一馈电网络末端连接的所述第一功分器；

所述第二馈电网络接收的电磁能量经所述第二馈电网络均匀分配后，传递给所述第二馈电网络末端连接的所述第二功分器；

所述第一功分器和所述第二功分器均连接所述馈电腔，所述馈电腔将所述第一功分器传递的电磁能量或所述第二功分器传递的电磁能量传递给所述金属辐射单元。

优选的，所述第一功分器包括弯折波导，所述第一馈电网络的末端连接所述弯折波导；所述弯折波导的末端连接第一阶梯型渐变结构，所述第一阶梯型渐变结构连接第一渐变波导，所述第一渐变波导的两端分别通过第一弯折结构连接两个第一出口，所述第一出口连接所述馈电腔。

优选的，所述第二功分器包括第二阶梯型渐变结构，所述第二馈电网络的末端连接所述第二阶梯型渐变结构，所述第二阶梯型渐变结构连接第二渐变波导，所述第二渐变波导的两端分别通过第二弯折结构连接两个第二出口，所述第二出口连接所述馈电腔。

优选的，所述馈电腔设有第一十字型波导，所述馈电腔的上方均匀设有多个第二十字型波导，所述馈电腔的上边沿匹配有第一膜片。所述第一功分器的两个第一出口，与所述第二功分器的两个第二出口，分别位于馈电腔外边缘两侧。

优选的，所述金属辐射单元包括多个辐射单体，所述辐射单体包括两个辐射壁和一个辐射柱，4个所述辐射单体对称分布于一个所述第二十字型波导的周围；两个所述辐射壁与所述第二十字型波导的边缘平行，所述辐射单体的顶部为带有辐射开口的方形环。