br>[0030]5.本发明圆极化锥状波束天线中，开口圆波导、同轴波导外导体和矩形波导全部为金属结构，机械性能可靠；
[0031]综上所述，本发明天线在保持天线结构紧凑的情况下，在谐振频率(12.5GHz)处实现了较好的阻抗带宽特性和圆极化辐射特性。本发明天线具有结构简单、加工成本低、机械性能可靠、辐射效率高、方向图圆度高等优点，同时天线的设计方法具有良好的通用性。
【附图说明】
[0032]图1 (a)是本发明天线的整体结构剖面图。
[0033]图1 (b)是本发明天线的印刷钩子馈电结构图。
[0034]图2是本发明天线S参数仿真与测试曲线。
[0035]图3是本发明天线的轴比仿真与测试曲线。
[0036]图4是本发明天线的方向图仿真与测试曲线。
【具体实施方式】
[0037]下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明。
[0038]实施例1:如图1 (a)所示的天线整体结构剖面图和图1 (b)所示的天线印刷钩子馈电结构图，本发明所述的Ku频段圆极化锥状波束天线，包括开口圆波导6和大同轴波导4，夹在他们之间的印有钩子结构8的介质板5，以及小同轴波导3，矩形波导2和SMA接头I ;其中开口圆波导结构6、介质板5和大同轴波导4通过螺钉固定在一起构成天线的主要辐射部分；开口圆波导6和大同轴波导4均为严格的旋转对称结构；介质板5上的钩子结构印刷在其上层并与大同轴波导4中的内导体相连；大同轴波导4的与小同轴波导3的内导体的半径相同且两者的内导体连接在一起构成一个不同外径的同轴不连续性过渡，大同轴波导4没有介质填充，同时小同轴波导3的内导体与矩形波导2的波导壁连接在一起构成一个同轴到矩形波导的过渡；矩形波导2与SMA接头I完成另一个矩形波导到同轴的过渡，SMA接头I的外侧为天线的馈电端口 ；印刷钩子8结构外面为一圈金属过孔7，用来模拟金属波导壁。
[0039]介质板5的钩子结构8激励起圆波导中的TEtll模式，大同轴波导4中的探针激励起圆波导中的TMtll模式，TEC11模式与TMΜ模式形成空间位置相互垂直、相位差90度、幅度相等的两个径向对称圆波导模式。通过调整钩子结构8的径向长度(8mm-12mm)和圆周方向的长度(7mm-13mm)以及开口圆波导6的高度(15mm-21mm)和大同轴波导4的高度(9mm-13mm)可以实现良好的圆极化远场辐射方向图。天线的波束指向角及副瓣电平主要由开口圆波导6的半径(16mm-22mm)决定。
[0040]作为比较优选的方案，本发明中，开口圆波导6、大同轴波导4的外导体以及矩形波导2均为金属材质；印有钩子结构8的介质板5为Rogers 4003板材，介电常数为3.38，损耗角正切值为0.0009，板材的厚度为1.524mm ;SMA接头为内直径1.2mm、外直径4mm的标准尺寸。SMA接头I即为天线馈电端口。
[0041]图2为本发明天线的S参数仿真与测试曲线。从图中可以看到，该天线谐振在12.5GHz，此处实现了很好的阻抗匹配。的频率范围为12.35GHz-12.65GHz，即阻抗带宽为。
[0042]图3为本发明天线轴比仿真与测试曲线。从图中可以看到，该天线在12.3GHz-12.7GHz的范围内轴比均小于3 dB，完全覆盖阻抗带宽。
[0043]图4为本发明天线方向图仿真与测试曲线。从图中可以看到，该天线的波束指向角为29度，交叉极化电平为16 dB，极化方式为左旋圆极化。该天线实测增益为7.8dB。
[0044]如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
【主权项】
1.一种Ku频段圆极化锥状波束天线，其特征在于:包括开口圆波导、大同轴波导、设于开口圆波导和大同轴波导之间的介质板、与大同轴波导同轴设置的小同轴波导以及设于小同轴波导下侧的矩形波导和SMA接头；所述开口圆波导、介质板和大同轴波导固定连接形成天线的主体辐射结构，所述开口圆波导和大同轴波导均为严格的旋转对称结构，所述介质板的上层中心设有钩子结构、钩子结构外围设有一圈金属化过孔，所述大同轴波导的内导体与所述小同轴波导的内导体半径相同且连接在一起形成不同外径的同轴不连续性过渡，所述小同轴波导的内导体底端伸入至所述矩形波导的波导壁形成同轴至矩形的过渡，所述矩形波导的侧边与所述SMA接头连接形成矩形至同轴的过渡，所述SMA接头的外侧为天线的馈电端口。2.根据权利要求1所述的Ku频段圆极化锥状波束天线，其特征在于:所述钩子结构为中心对称结构，由两个结构相同的Z形钩交叉相连组成。3.根据权利要求1或2所述的Ku频段圆极化锥状波束天线，其特征在于:所述钩子结构采用印刷工艺生成。4.根据权利要求1所述的Ku频段圆极化锥状波束天线，其特征在于:所述开口圆波导和大同轴波导外径相同、半径范围为16~22mm，所述SMA接头的内直径为1.2mm、外直径为4mm ο5.根据权利要求1或2所述的Ku频段圆极化锥状波束天线，其特征在于:所述钩子结构的径向长度为8~12mm、沿圆周方向的长度为7~13mm ;所述开口圆波导的高度范围为15~21mm，所述大同轴波导的高度范围为9~13mm06.根据权利要求1所述的Ku频段圆极化锥状波束天线，其特征在于:所述开口圆波导和大同轴波导均采用金属材质制成；所述介质板采用Rogers 4003板材制成、介电常数为3.38、损耗角正切值为0.0009，Rogers 4003板材的厚度为1.524mm。7.根据权利要求1所述的Ku频段圆极化锥状波束天线，其特征在于:所述大同轴波导的内导体、所述小同轴波导的内导体以及所述矩形波导均采用铜制成。8.根据权利要求1所述的Ku频段圆极化锥状波束天线，其特征在于:所述大同轴波导无填充介质，所述小同轴波导的填充介质为Teflon(TM)、介电常数为2.1、损耗角正切值为0.0Olo9.根据权利要求1所述的Ku频段圆极化锥状波束天线，其特征在于:所述开口圆波导、介质板和大同轴波导通过螺钉固定连接，所述小同轴波导的外导体通过螺钉与所述矩形波导固定在一起，所述小同轴波导的内导体与所述矩形波导壁焊接在一起。
【专利摘要】本实用新型公开了一种Ku频段圆极化锥状波束天线，包括开口圆波导、大同轴波导、小同轴波导、一个矩形波导、一个SMA接头以及夹在开口圆波导和大同轴波导之间印有钩子结构的介质板。通过印刷钩子结构和大同轴波导同时激励起空间位置相互垂直、相位差90度、幅度相等的两个径向对称圆波导模式（TM01和TE01），从而产生圆极化远场锥状辐射方向图；大同轴波导至SMA接头之间形成两次同轴到矩形波导的转换完成整个天线的馈电。本实用新型圆极化锥状波束天线在保持天线结构紧凑的情况下，在谐振频率12.5GHz处，实现了良好的圆极化辐射特性和阻抗匹配特性。
【IPC分类】H01Q1/38, H01Q1/50, H01Q23/00
【公开号】CN204632914
【申请号】CN201520302055
【发明人】方大纲
【申请人】江苏拓元科技发展有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月11日