一种用于2.65GHz～2.91GHz频段的四角锥喇叭阵列天线的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种2.65GHz～2.91GHz频率范围的较高增益四角锥喇叭阵列天线，在单个角锥喇叭天线设计与分析的基础上，设计了一个2×2的角锥喇叭天线阵列，并基于ANSOFT公司HFSS三维仿真软件进行了仿真，仿真结果显示：在2.65GHz～2.91GHz频率范围内，天线增益为20.46dB，最大增益达到了21.15dB，波瓣宽度为11.4度，四个端口的驻波比均小于1.17，满足指标要求。本实用新型结构简单便于实现，便于运输和操作调整，解决了馈电网络的复杂性和难实现性。该天线在发射功率为600KW，馈线网络损耗为0.2dB，天线罩损耗为0.2dB的条件下，距离天线口径面7.5米左右处，场强大于8000V/m，能够满足增益大于18dB的要求，并留有一定余量。
【专利说明】-种用于2. 65GHz?2. 91GHz频段的四角锥喇叭阵列天线
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及的是基本角锥喇叭天线，特别是一种高增益的四角锥喇叭阵列天 线。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着通信技术和卫星导航的迅速发展，越来越多的业务将通过无线电波 的方式来进行，天线在无线电设备中的应用也越来越广泛，天线一般做发射和接受电磁波 的部件。
[0003] 目前，在通信领域里，喇叭天线结构研究已成熟。为实现2. 65GHz?2.91GHz 频率范围内的工作带宽，采用的喇叭天线结构仍是传统的独立单元结构。然而，由于在 2. 65GHz?2. 91GHz范围内，单个喇叭天线增益较低（约13dB左右），若希望喇叭天线在 2. 65GHz?2. 91GHz范围内达到18dB以上的增益，采用单个喇叭难以满足增益要求，且采用 单个喇叭实现时其对应的喇叭口径面较大，人工操作不便，难以满足某些通信系统的需要， 因此，单个喇叭一般作为抛物面天线的馈源使用。为了在2. 65GHz?2. 91GHz范围内达到 18dB以上的增益，可采用由角锥喇叭组成的天线阵列；若采用更多的喇叭单元组合阵列， 虽然可以提高增益，但将使成本急剧增加，且增加馈电网路复杂性和损耗，从而影响效率， 本实用新型采用四个喇叭单元组成阵列天线结构。与圆锥喇叭相比，角锥喇叭常使用矩形 波导馈电，矩形波导内传输的主模是TE 1(I模；而圆锥喇叭一般使用圆波导馈电，圆形波导内 传输的主模是TEn模，TE1(I模比TE n模更容易实现，而且圆锥喇叭对于精度的要求相对较 高，加工制造成本也相对较高。
[0004] 综上分析，在2. 65GHz?2. 91GHz频率范围内，为满足18dB以上的天线增益要求， 本实用新型采用四角锥喇叭阵列天线结构，如图（1)所示。具体内容如下详述。
【发明内容】
[0005] 本实用新型的目的在于提供一种高增益的四角锥喇叭阵列天线，此天线能够在 2. 65GHz?2. 91GHz频率范围内，使能量集中到所需的方向，同时降低馈电的复杂性。有鉴 于此，本实用新型提供一种用于2. 65GHz?2. 91GHz频段的四角锥喇叭阵列天线：
[0006] 一种用于2. 65GHz?2. 91GHz频段的四角锥喇叭阵列天线，主要由四角锥喇叭 组成，其特征在于是由4个角锥喇叭组成，构成2X2布局，喇叭单元间距为g = 9. 96? 10. 04mm，喇叭天线高度为hi = 399. 72?400. 28_，波端口高度为h2 = 99. 72? 100. 28mm。单元喇叭口径外壁长度为A1 = 203. 72?204. 28mm，口径外壁宽度为B1 = 183. 72?184. 28mm，口径内壁长度为al = 199. 76?200. 24mm，口径内壁宽度为bl = 179. 76?180. 24mm ;波导端口外壁长度为A2 = 75. 86?76. 42mm,端口外壁宽度为B2 = 37. 76?38. 32mm,端口内壁长度为a2 = 71. 9?72. 38mm,端口内壁宽度为b2 = 33. 8? 34. 28mm。
[0007] 我们分析了由微带半波振子组成阵列的情况，要满足电场强度要求，需要很多个 振子，天线口面也过大，重量也较大，人工操作十分不便，对于机动性要求较高的本产品来 说，有些不太适合。同时因为同轴网络的复杂性，很多能量损失在网络中了，设计不太合理。 可采用较少数量的大口径喇叭组成。可以大大降低网络的复杂性、并降低损耗，而场强下降 并不明显。经过分析，因为喇叭自身的方向图波束宽度较窄，可以很好地抵消间距大引起的 栅板，总共四分喇叭可以比较灵活地组合，针对不同的需求，获得不同的作用区域和场强。 单喇叭单元虽然长度比较长，但喇叭阵列总体重量并不大，可以分开移动，运输过程中可 以放在方舱里面，因此最终选择该方案。
[0008] 本实用新型由4个四角锥大口径喇叭组成四喇叭阵列天线，构成2X2布局（总馈 入口可采用一个大功率容量1分2等比功分器，输出端连接2个中等功率容量1分2等比 功分器，以此实现对4个喇叭的等幅馈电）。四角锥喇叭天线组成结构如附图1所示。
[0009] 本实用新型的结构尺寸为：
[0010]
【权利要求】
1. 一种用于2. 65GHz?2. 91GHz频段的四角锥喇叭阵列天线，主要由四角锥喇叭组成， 其特征在于是由4个角锥喇叭组成，构成2X2布局，喇叭单元间距为g=9. 96?10. 04 mm， 喇叭天线高度为hl=399. 72?400. 28 mm,波端口高度为h2=99. 72?100. 28 mm ;单元喇 叭口径外壁长度为Al=203. 72?204. 28 mm，口径外壁宽度为Bl=183. 72?184. 28 mm，口 径内壁长度为al=199. 76?200. 24 mm，口径内壁宽度为bl=179. 76?180. 24 mm ;波导端 口外壁长度为42=75.86?76.42臟，端口外壁宽度为82=37.76?38.32臟，端口内壁 长度为a2 =7L 9?72. 38mm,端口内壁宽度为b2=33. 8?34. 28 mm。
2. 根据权利要求1所述的一种用于2. 65GHz?2. 91GHz频段的四角锥喇叭阵列天线， 其特征在于最佳尺寸，喇叭单元间距为g=l〇 mm，喇叭天线高度为hl=400 mm，波端口高度为 h2=100 mm ;单元喇叭口径外壁长度为Al=204 mm，口径外壁宽度为Bl=184 mm，口径内壁长 度为al=200 mm，口径内壁宽度为bl=180 mm;波导端口外壁长度为A2=76.14mm，端口外壁 宽度为B2=38. 04 mm,端口内壁长度为a2=72. 14mm,端口内壁宽度为b2=34. 04 mm。
【文档编号】H01Q21/00GK204103045SQ201420174444
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年4月11日 优先权日:2014年4月11日
【发明者】卜力, 杨维明, 杨武韬, 朱星宇, 邱桂霞, 彭菊红 申请人:湖北大学