一体化圆极化天线的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种一体化圆极化天线，用于采用一体化圆极化结构，获得宽带、轻量化的天线，其包括：馈源、馈电波导、销钉、和波导法兰，其中，馈源、馈电波导、和波导法兰为一体化结构，无需紧固件辅助连接装配。因此，本发明所提出的一体化圆极化天线，实现了宽带、轻量化等性能，同时具有结构简单、刚度好、可靠性高等优点。
【专利说明】
一体化圆极化天线
技术领域
[0001] 本发明属于天线与微波技术领域，涉及航天飞行器天线技术，具体地，涉及一种一 体化圆极化天线，用于采用一体化圆极化结构，获得宽带、轻量化的天线。
【背景技术】
[0002] 圆极化天线是常见的天线类型，在较低的工作频段，例如UHF波段、L波段、S波段， 一般采用螺旋天线、微带天线等线天线来实现；而在较高的工作频段，例如C波段、X波段、 Ku波段、Ka波段，由于波长很短，不再适宜选用线天线的形式，或者线天线的使用会受到功 率容量、带宽等诸多因素的限制，而一般采用喇叭天线来实现。
[0003] 喇机天线属于面天线的一种，通过喇机口面上的电磁场形成福射。圆极化喇机天 线一般包括：喇叭、圆极化器、方圆变换段等，结构较为复杂，且各部分都是独立的零件，通 过机械连接装配组合在一起，连接结构、纵向尺寸、质量都较大，不利于天线的应用。
【发明内容】
[0004] 为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种结构一体化圆极化天线，以 及实现宽带、轻量化等性能，同时具有结构简单、刚度好、可靠性高等优点。
[0005] 本发明提供了一种一体化圆极化天线，用于采用一体化圆极化结构，获得宽带、轻 量化的天线，其包括：馈源、馈电波导、销钉、和波导法兰，其中，馈源、馈电波导、和波导法兰 为一体化结构，无需紧固件辅助连接装配。
[0006] 具体地，馈源由喇叭、扼流圈、和极化齿组成，其中，馈源上还开有用于使销钉插入 的销钉孔，并且其内部还具有圆波导。
[0007] 喇叭具有两个过其旋转对称轴并互相正交的两个参考面。极化齿所在的平面与两 个参考面中一个成预定角度，其中，当预定角度为45°时，馈源辐射右旋圆极化电磁波，而 当预定角度为135°时，馈源福射左旋圆极化电磁波。
[0008] 根据所要实现的圆极化类型，销钉孔位于其中一个参考面内。圆波导的内径尺寸 能够仅传输圆波导TE11模电磁波。销钉穿过销钉孔与馈源固定在一起。
[0009] 波导法兰的接口尺寸为标准波导法兰或专用接口的尺寸。馈电波导为标准矩形波 导，并且其长边和短边的尺寸符合预定标准或为基于工作频率设定的值。
[0010] 因此，与现有技术相比，本发明所提出的一体化圆极化天线，实现了宽带、轻量化 等性能，同时具有结构简单、刚度好、可靠性高等优点。
【附图说明】
[0011] 图1为根据本发明的结构一体化圆极化天线的外形图；
[0012] 图2为本发明【具体实施方式】所涉及的馈源的剖面图；以及 [0013]图3为本发明【具体实施方式】所涉及的销钉的装配剖面图。
【具体实施方式】
[0014] 应了解，本发明的结构一体化圆极化天线主要由馈源、馈电波导、销钉组成，其上 带有波导法兰。馈源部分由喇叭、圆极化器、矩圆变换结构一体化构成，实现了宽带、轻量化 等性能，同时具有结构简单、刚度好、可靠性高等优点，可用于航天器机械可移波束天线。
[0015] 下面结合附图1-3及【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0016] 如图1所示，结构一体化圆极化天线由馈源1、馈电波导2、销钉3组成，其上带有 波导法兰4,馈源1与馈电波导2、波导法兰4为一体化结构，无需紧固件连接装配。
[0017] 馈源1由喇叭9,扼流圈10、极化齿11组成，上开有销钉孔12,内部具有圆波导8。 喇叭9以轴线5为旋转对称轴，并具有两个过轴线5、互相正交的参考面E面6和Η面7。销 钉孔12位于Ε面6内。极化齿11所在平面与Ε面6成角度Τ。当Τ = 45°时，馈源1辐 射右旋圆极化电磁波；当Τ = 135°时，馈源1辐射左旋圆极化电磁波。圆波导8的内径尺 寸仅能传输圆波导ΤΕ11模电磁波。馈电波导2为标准矩形波导，其长边、短边尺寸符合国 家标准或者为按照工作频率设定的值。波导法兰4的接口尺寸为标准波导法兰尺寸或专用 的接口尺寸。销钉3穿过销钉孔12,并与馈源1固定。
[0018] 应注意，要实现一种结构一体化圆极化天线，具体应考虑从如下几个方面来实 现：
[0019] 1、电设计约束条件
[0020] 首先，确定喇叭9的口径尺寸（直径）：一般约束为在角度Α上增益跌落LdB，按照 进行馈源方向图拟合：
[0021] Dir ( Θ ) = 2 (q+1) cosq θ (1)
[0022] 由此可得出：
[0023]
[0024] 根据辐射口径和增益的关系，得出馈源口径尺寸：
[0025]
[0026] 接下来，确定圆波导8内径。一般使圆波导工作在主模（即仅能传输圆波导ΤΕ11 模）传输区，设工作频率在自由空间的波长为入，则圆波导内径d应满足如下条件：
[0027] 0· 5861 λ < d < 0· 764 λ ⑷
[0028] 然后，确定极化齿11间距S，一般以工作频率自由空间波长的1/4为初值进行优 化设计。确定极化齿11间隙D、边长t，均通过优化设计确定。具体地，极化齿11的数量为 5~7个，通过优化设计确定。
[0029] 接下来，确定销钉3安装位置，通过优化设计确定。馈电波导2为标准矩形波导， 其长边、短边尺寸符合国家标准或者为按照工作频率设定的值。波导法兰4的尺寸为标准 波导法兰尺寸或专用的接口尺寸。
[0030] 2、结构设计
[0031] 首先，馈源1、馈电波导2为一体化结构，无需紧固件连接装配。在馈电波导2末端 设有馈源安装座接口 4,用于提供对外连接接口。销钉3穿过销钉孔12,与馈源1固定。
[0032] 综上所述，采用本发明的技术方案，实现了宽带、轻量化等性能，同时具有结构简 单、刚度好、可靠性高等优点。
[0033] 本发明中未说明部分属于本领域的公知技术。
【主权项】
1. 一种一体化圆极化天线，用于采用一体化圆极化结构，获得宽带、轻量化的天线，其 特征在于，包括：馈源、馈电波导、销钉、和波导法兰， 其中，所述馈源、所述馈电波导、和所述波导法兰为一体化结构，无需紧固件辅助连接 装配。2. 根据权利要求1所述的一体化圆极化天线，其特征在于，所述馈源由喇叭、扼流圈、 和极化齿组成， 其中，所述馈源上还开有用于使所述销钉插入的销钉孔，并且其内部还具有圆波导。3. 根据权利要求2所述的一体化圆极化天线，其特征在于，所述喇叭具有过其旋转对 称轴并互相正交的两个参考面。4. 根据权利要求3所述的一体化圆极化天线，其特征在于，所述极化齿所在的平面与 所述两个参考面中一个成预定角度， 其中，当所述预定角度为45°时，所述馈源辐射右旋圆极化电磁波，而当所述预定角度 为135°时，所述馈源辐射左旋圆极化电磁波。5. 根据权利要求4所述的一体化圆极化天线，其特征在于，根据待实现的圆极化类型， 所述销钉孔位于一个参考面内。6. 根据权利要求2所述的一体化圆极化天线，其特征在于，所述圆波导的内径尺寸仅 能够传输所述圆波导TEll模电磁波。7. 根据权利要求2所述的一体化圆极化天线，其特征在于，所述销钉穿过所述销钉孔 与所述馈源固定在一起。8. 根据权利要求1所述的一体化圆极化天线，其特征在于，所述波导法兰的接口尺寸 为标准波导法兰或专用接口的尺寸。9. 根据权利要求1所述的一体化圆极化天线，其特征在于，所述馈电波导为标准矩形 波导，并且其长边和短边的尺寸符合预定标准或为基于工作频率设定的值。
【文档编号】H01Q13/02GK105896089SQ201510036147
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年1月23日
【发明人】庄建楼, 周怀安, 周傲松, 高文军, 刘志佳, 杜海龙, 俞笔奇, 张 杰, 阎鲁滨
【申请人】北京空间飞行器总体设计部