左右旋圆极化短背射天线的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供的左右旋圆极化短背射天线，包括一面设为主反射面的盘状天线底板，所述天线底板的另一面安置包括极化电桥、腔体滤波器以及低噪声放大器构成的馈电网络；所述主反射面的中央通过轴向延伸的中柱固定与主反射面相对的副反射面，所述副反射面的面积小于主反射面，且与主反射面的间距为预定电磁波半波长的整数倍。本实用新型还具有构成简洁、结构紧凑、相位调控方便等优点，十分适用于遥测地面站中S波段射频信号接收和发送,以及将线极化波转换为左右旋两路圆极化信号，以保证遥测基带板卡的正常解调处理。
【专利说明】
左右旋圆极化短背射天线
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种天线，尤其是一种左右旋圆极化短背射天线，属于遥感测控
技术领域。
【背景技术】
[0002] 短背射天线、改进型短背射天线、左右旋圆极化短背射天线具有结构简单、辐射效 率高、易于获得圆极化等优点，因此除了主要用在无线电领域，遥控遥测、通信、雷达等设备 中之外，在航空航天、陆地、船舰上都获得广泛应用。在实际应用中，基本的短背射天线缺乏 适当的馈电网络，因此很难实现左右旋圆极化波的接收。业界应用较多的长度不一、90°相 位差的对称两振子对于振子长度的要求高，调试过程中很难准确实现90°相位差，所以背射 天线大多是线极化形式。而该种形式极易在传输环境中发生极化偏转并造成衰减，尤其是 无法同时实现左、右旋圆极化工作，因此基本的短背射天线不适用于对天线抗干扰和防雨 雾能力要求较高的场合。
[0003] 检索发现，申请号为200710176520.8的实用新型专利公开了一种带有螺旋馈源的 圆极化短背射天线，该实用新型虽然使用螺旋天线和馈点调配装置实现了天线的宽频带和 圆极化，但仅能实现一种圆极化波接收，馈电系统过于简单、无法实现双极化波接收。
[0004] 申请号为200910091652.X和201010129681.3的发明专利分别公开了一种微带激 励的低副瓣喇叭天线和一种用于宽角扫描相控阵的双圆极化宽带天线辐射单元。此两项发 明并不不属于严格意义上的短背射天线，前者在馈源上采用微带激励辐射，实现了喇叭天 线和圆极化馈源的一体化，虽然在喇叭天线中引入了馈电网络，但需要依靠微带辐射器实 现两个馈点端口输入信号相位差90°，而微带辐射器一旦做成，难以调节90°相位差。后者将 辐射单元应用于宽角扫描相控阵中，靠馈源实现双极化，要求两输入端口为对称结构，实现 方式技术复杂，难以应用于短背射天线。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的在于:针对上述现有技术存在的主要问题，提出一种增益较高、 调控方便、结构紧凑的左右旋圆极化短背射天线，从而切实满足对抗干扰等性能要求较高 的场合。
[0006] 为了达到以上目的，本实用新型的左右旋圆极化短背射天线，包括一面设为主反 射面的盘状天线底板，其特征在于:所述天线底板的另一面安置包括极化电桥、腔体滤波器 以及低噪声放大器构成的馈电网络;所述主反射面的中央通过轴向延伸的中柱固定与主反 射面相对的副反射面，所述副反射面的面积小于主反射面，且与主反射面的间距为电磁波 半波长的整数倍;所述主反射面的周围固定环边;所述中柱固定位于主反射面和副反射面 之间径向延伸的一对水平振子和一对垂向振子;所述一对水平振子和一对垂向振子分别親 合到所述极化电桥的〇度和90度输入端口，所述极化电桥的左、右输出端分别通过腔体滤波 器和低噪声放大器输出左、右旋圆极化信号。
[0007] 本实用新型进一步限定的技术方案为：
[0008] 进一步的，一对水平振子、一对垂向振子的长度之和均为(0.46-0.50)λ，且所述一 对水平振子之间以及一对垂向振子之间的馈电点间隔均为S= (0.02-0.05)λ;其中：λ为电 磁波波长。
[0009] 进一步的，所述腔体滤波器包括第一腔体滤波器、第二腔体滤波器，所述低噪声放 大器包括第一低噪声放大器和第二低噪声放大器，所述极化电桥由所述一对水平振子和一 对垂向振子收到的两个等幅且具有90°相位差的信号之一传输至第一腔体滤波器和第一低 噪声放大器，另一传输至第二腔体滤波器和第二低噪声放大器。
[0010] 进一步的，所述主反射面的直径为(2.28-2.35)λ，边环的高度为(0.47-0·52)λ。
[0011] 进一步的，还包括套设在中柱上的用于固定所述一对水平振子和一对垂向振子的 振子压轴。
[0012] 进一步的，所述振子压轴分包括左右两部分，每部分端部分别开设十字形半槽口， 所述一对水平振子和一对垂向振子分别置于其中一半槽口后，另一部分的槽口与其合并夹 紧并通过连接件固定。
[0013] 进一步的，所述一对水平振子和一对垂向振子的末端均开设半径为的 半圆孔。
[0014]进一步的，所述半圆孔口内填充有与焊线焊接一起的焊锡。
[0015] 进一步的，还包括固定安装在主反射面上用于保护振子的玻璃钢罩。
[0016] 进一步的，所述副反射面采用直径为(0.48-0.5)λ的圆形铝片。
[0017] 进一步的，所述极化电桥为3dB电桥，工作频率2. OGHz-4.0GHz。
[0018] 本实用新型以十字交叉的水平和垂向振子作为馈源，当电磁波在边环内的主反射 面和副反射面之间来回振动多次反射过程中，由于两反射面之间的距离为预定电磁波半波 长的整数倍，因此定向辐射能量则沿轴向成驻波场分布，杂散能量则超越副反射面向外辐 射(可以认为副反射面起到了引导作用），结果本实用新型各主要构成部分合理组合形成了 漏腔谐振器，使其定向辐射能量加强而杂散能量减弱，因此获得较高增益和较低旁瓣。此 外，与现有技术相比，本实用新型还具有构成简洁、结构紧凑、相位调控方便等优点，十分适 用于遥测地面站中S波段射频信号接收和发送，以及将线极化波转换为左右旋两路圆极化 信号，以保证遥测基带板卡的正常解调处理。
【附图说明】
[0019] 下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
[0020] 图1为本实用新型一个实施例的结构示意图。
[0021] 图2为图1的侧视图。
[0022]图3中的馈电网络的原理图。
[0023]图4中为本实用新型振子压轴的左部分结构示意图。
[0024]图5为振子及其焊线结构示意图。
[0025]图6为振子的结构不意图。
【具体实施方式】
[0026] 实施例一
[0027] 本实施例的左右旋圆极化短背射天线，如图1所示:包括一面设为主反射面1的盘 状天线底板，天线底板的另一面安置包括极化电桥7、腔体滤波器8以及低噪声放大器9构成 的馈电网络；如图2所示:主反射面1的中央通过轴向延伸的中柱5固定与主反射面1相对的 副反射面4,副反射面4的面积小于主反射面1，且与主反射面1的间距为预定电磁波半波长 的整数倍;主反射面1的周围固定环边6;中柱5固定位于主反射面和副反射面之间径向延伸 的一对水平振子和一对垂向振子2; -对水平振子和一对垂向振子分别親合到极化电桥7的 〇度和90度输入端口，极化电桥7的左、右输出端分别通过腔体滤波器8和低噪声放大器9输 出左、右旋圆极化信号。
[0028] 一对水平振子和一对垂向振子的总长度分别为0.48λ，且一对水平振子之间、一对 垂向振子之间的馈电点间隔均为S = 0.03A;其中：λ为电磁波波长;通过拧动振子可以调整 振子间距(馈电点间隔S)。主反射面的直径为2.3λ，边环的高度为〇.5λ。本实用新型还包括 固定安装在主反射面1上用于保护振子的玻璃钢罩3用于保护馈源。副反射面4采用直径为 〇.5λ的圆形铝片。
[0029]如图3所示:馈电网络包括极化电桥7,极化电桥是个四端口网络，它的特性是两个输入、 两个输出，两输入分别为Α、Β，则两端口输出分别为含、夂气 两输入端口相互隔离，两输出端口平分输入功率各50%，并且输出信号相位相差90°。所述 极化电桥7的0度和90度端口的输入端口 A、B将输入信号分为两个等幅且具有90°相位差的 信号后分别传输至腔体滤波器8;所述腔体滤波器8滤除杂波后将信号分别传输至低噪声放 大器9。
[0030] 由于输入的两个射频信号相同A = B，那么输出为左旋圆极化波和右旋圆极化波， 以上采用合成的方法实现左、右旋圆极化波的接收；电场的水平分量和垂直分量振幅相等， 相位相差90°或270°，可以得到圆极化。得到合成的左、右旋圆极化信号后，经腔体滤波器滤 除杂波，主要是滤除S波段以外的信号。低噪声放大器对射频信号放大，两路输出。
[0031] 极化电桥7的工作频率2. OGHz-4.0GHz，这里用到的极化电桥是3dB电桥，3dB电桥 也叫同频合路器，是通信系统中常用的无源器件，尤其是在射频、微波电路与系统中应用广 泛，采用Anaren型号：10016-3。它能够沿传输线路某一确定方向上对传输功率连续取样，能 将一个输入信号分为两个互为等幅且具有90°相位差的信号。
[0032] 本实用新型还包括套设在中柱5上的用于固定一对水平振子和一对垂向振子的振 子压轴10。如图4所示:振子压轴10分包括左右两部分，每部分端部分别开设十字形半槽口 10-1，一对水平振子和一对垂向振子分别置于其中一半槽口后，另一部分的槽口与其合并 夹紧并通过连接件固定。
[0033] 如图5、6所不:一对水平振子和一对垂向振子2的末端均开设半径为0.75mm的半圆 孔2-1。半圆孔口内填充有与焊线2-2焊接一起的焊锡，既美观又防止焊接毛刺继而造成电 磁泄漏。
[0034] 腔体滤波器8的工作频率2180MHz~2420MHz，用于滤除杂波。
[0035]低噪声放大器9的工作频率2200MHz-2400MHz，一般用作各类无线电接收机的高频 或中频前置放大器，以及高灵敏度电子探测设备的放大电路。在放大微弱信号的场合，放大 器自身的噪声对信号的干扰可能很严重，因此希望减小这种噪声，以提高输出的信噪比。
[0036] 本实用新型满足以下技术指标:工作频段:2200~2400MHz;增益：彡15dBi ;半功率 波束宽度：彡22° ;第一副瓣电平:-14dB;天线驻波比：< 1.5;接口形式:SMA座;极化方式： 左、右旋圆极化。
[0037] 除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变 换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。
【主权项】
1. 左右旋圆极化短背射天线，包括一面设为主反射面（1)的盘状天线底板，其特征在 于:所述天线底板的另一面安置包括极化电桥、腔体滤波器以及低噪声放大器构成的馈电 网络;所述主反射面（1)的中央通过轴向延伸的中柱(5)固定与主反射面（1)相对的副反射 面(4)，所述副反射面(4)的面积小于主反射面（1)，且与主反射面（1)的间距为电磁波半波 长的整数倍;所述主反射面(1)的周围固定环边(6);所述中柱(5)固定位于主反射面和副反 射面之间径向延伸的一对水平振子和一对垂向振子(2);所述一对水平振子和一对垂向振 子分别耦合到所述极化电桥的〇度和90度输入端口，所述极化电桥的左、右输出端分别通过 腔体滤波器和低噪声放大器输出左、右旋圆极化信号。2. 根据权利要求1所述的左右旋圆极化短背射天线，其特征在于:所述腔体滤波器包括 第一腔体滤波器、第二腔体滤波器，所述低噪声放大器包括第一低噪声放大器和第二低噪 声放大器，所述极化电桥由所述一对水平振子和一对垂向振子收到的两个等幅且具有90° 相位差的信号之一传输至第一腔体滤波器和第一低噪声放大器，另一传输至第二腔体滤波 器和第二低噪声放大器。3. 根据权利要求1所述的左右旋圆极化短背射天线，其特征在于:一对水平振子的总长 度和一对垂向振子的总长度相等，均为(0.46-0.50)λ，且所述一对水平振子之间以及一对 垂向振子之间的馈电点间隔均为S =( 0.02-0.05) λ; λ为电磁波波长。4. 根据权利要求3所述的左右旋圆极化短背射天线，其特征在于:所述主反射面的直径 为(2.28-2.35)人，边环的高度为(0.47-0.52)入。5. 根据权利要求1所述的左右旋圆极化短背射天线，其特征在于:还包括套设在中柱上 的用于固定所述一对水平振子和一对垂向振子的振子压轴。6. 根据权利要求5所述的左右旋圆极化短背射天线，其特征在于:所述振子压轴分包括 左右两部分，每部分端部分别开设十字形半槽口，所述一对水平振子和一对垂向振子分别 置于其中一半槽口后，另一部分的槽口与其合并夹紧并通过连接件固定。7. 根据权利要求6所述的左右旋圆极化短背射天线，其特征在于:所述一对水平振子和 一对垂向振子的末端均开设半径为0.5-lmm的半圆孔。8. 根据权利要求7所述的左右旋圆极化短背射天线，其特征在于:所述半圆孔口内填充 有与焊线焊接一起的焊锡。9. 根据权利要求1-8任一项所述的左右旋圆极化短背射天线，其特征在于:还包括固定 安装在主反射面上用于保护振子的玻璃钢罩。10. 根据权利要求9所述的左右旋圆极化短背射天线，其特征在于:所述副反射面采用 直径为(0.48-0.5)λ的圆形铝片。
【文档编号】H01Q15/14GK205646133SQ201620341383
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】岳静, 刘进江, 张目, 王国良, 王志超, 黄飞, 黄新春, 奚广建
【申请人】航天晨光股份有限公司