一种新型低频圆锥波纹透镜喇叭天线及其加工方法
【专利摘要】本发明公开了一种低频圆锥波纹透镜喇叭天线，包括馈电装置、波纹喇叭装置、透镜装置，所述波纹喇叭装置由多个圆锥波纹模块组合而成。本发明还公开了喇叭天线的加工方法；降低了天线加工难度、加工周期和加工成本，更使得成品率大大提高；解决了直接整体圆锥波纹喇叭天线的难题；在圆锥体波纹模块分节连接处设计成螺纹拧接的思路，方便地解决了波纹模块分节的连接；解决了分节连接螺纹表面因时间变化造成的导电体腐蚀从而使表面形成了一层氧化膜而导致接触面导电性能变差进而影响天线辐射性能的问题；解决了分节连接螺纹因时间久远造成的互相粘接而导致不方便多次连接的问题；波纹模块分节的连接变得更为容易、性能更为可靠。
【专利说明】一种新型低频圆锥波纹透镜喇叭天线及其加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种低频波纹透镜喇叭天线，尤其涉及一种由多个圆锥波纹模块分段组成的新型低频圆锥波纹喇叭透镜天线及其加工方法。
【背景技术】
[0002]波纹透镜喇叭天线是一种混合模喇叭，又称之为标量馈源天线或者标准喇叭天线，因为在波纹喇叭壁上嵌入了深度近似为工作波长1/4倍的波纹槽，使得它具有很好的轴对称等化性方向图，各辐射面具有几乎重合的近似相位中心，各辐射面的方向图和相位中心位置与口径电场取向无关，并且其交叉极化电平与副瓣都很低。
[0003]圆锥波纹喇叭天线最适用于用作当代各类高性能天线的照射器，诸如抛物面天线或者卡塞格伦天线的馈源，在星载某些型号的有效载荷发射率研究中也起着非常关键的作用。
[0004]因为在光滑的喇叭壁上嵌入了根据应用性能设计的波纹槽(包括普通槽、L型加载槽、T形加载槽、V形加载槽或者双槽深波纹槽)，使得圆锥波纹喇叭天线的生产变得较为困难；传统的设计、加工方法是将天线分为两部分加工生产，一部分是馈源部分(包括馈电同轴与馈电波导之间的转换)的生产，另一部分是圆锥波纹喇叭天线整体的生产，分别生产完毕后，两者再一体化连接。
[0005]但随着工作频率的降低，譬如低至L、S波段频率甚至更低的低频圆锥波纹喇叭天线，当要求满足一定的辐射功率增益要求时，天线口径与轴向长度尺寸不可避免地变得很大，在同时保证天线结构强度的情况下，天线壁也变得较厚，使得重量也变得非常重，一旦天线成形将不能对它变换形状，更不能拆分，所以使得随后的天线的包括测试、操作、运输变得异常困难。
[0006]另外，波纹喇叭最难机械加工的部分是喉部区，当喇叭的波纹部分的内径大约仅为一个波长时，在喉部区要求的深约λ/2的槽，限制了能够伸入喇叭内的切槽杆的尺寸和形状。尤其是当槽的宽度很窄(几个mm)时，问题就更大。在这种情况下，切削刀具受到金属材料的阻力而使槽壁变形或使槽壁和槽底表面不平。任何一个微小的误差都可能使整个喇叭报废。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题是提供一种新型的可由多个圆锥波纹模块组合而成的新型低频圆锥波纹喇叭透镜天线。
[0008]本发明要解决另一个的技术问题是提供一种低频圆锥波纹喇叭透镜天线的加工方法。
[0009]为了解决上述问题，本发明采用如下的技术方案:
[0010]一种低频圆锥波纹透镜喇叭天线，包括馈电装置、波纹喇叭装置、透镜装置，其特征在于所述波纹喇叭装置由多个圆锥波纹模块组合而成。[0011]为使波纹喇叭的偏振分量足够的小，通常波纹齿厚要远小于四分之一波长(例如，对波长IOOmm波纹喇叭，其齿厚为4.01mm)，而为了达到所需要的高增益，譬如21dB，天线口径直径达到390mm，同时为了达到性能要求的波束宽度优良等化性，不包括馈电波导的天线波纹喇叭段长度就达到560mm。如果工作频率更低，诸如L波段海洋天线，天线尺寸势必更大，机械整体加工将变得十分困难。另外，对主喇叭段来说，传输的混合模式是一定的。要保持传输混合模相同，则各波纹槽和波纹齿的尺寸精度要严格保持一致，以防止由于各个波纹槽的槽宽、槽距、槽深的加工误差激励其他混合模而影响电特性。而波纹模块组装法在工艺上、技术上能够完善地满足天线设计要求。
[0012]国家圆形波导有关规范GB 11450.4— 89 (IEC 153-4—1973)
[0013]表1.波导尺寸的直径、直径偏差、壁厚、偏心度、及其偏差如下表规定:
[0014]
【权利要求】
1.一种低频圆锥波纹透镜喇叭天线，包括馈电装置、波纹喇叭装置、透镜装置，其特征 在于所述波纹喇叭装置由多个圆锥波纹模块组合而成。
2.根据权利要求1所述的一种低频圆锥波纹透镜喇叭天线，其特征在于所述的每个圆 锥波纹模块端部平直且垂直于喇叭轴线，模块之间螺纹顺次连接。
3.根据权利要求2所述的一种低频圆锥波纹透镜喇叭天线，其特征在于所述馈电装置 与圆锥波纹模块通过8个固定螺钉连接，固定螺钉之间的角度为45°。
4.根据权利要求3所述的一种低频圆锥波纹透镜喇叭天线，其特征在于所述与馈电装 置相连接的圆锥波纹模块的波齿数为5?12，波齿之间的距离范围是1/10到1/5个中心波长，波齿深度由公式為：|七确定；后续的圆锥波纹模块的波齿数为22，波纹齿深度计算公式为@ =|.y k = 6Xp1为波纹圆锥喇叭传播常数的校正因子；波纹齿之间距离p=20. 07mm、波纹槽宽度W=16. 06mm。
5.根据权利要求4所述的一种低频圆锥波纹透镜喇叭天线，其特征在于所述圆锥波纹 模块侧壁预留有螺孔，螺孔上拧有借力螺钉。
6.根据权利要求4所述的一种低频圆锥波纹透镜喇叭天线，其特征在于所述借力螺钉 的直径大于m4，所属固定螺钉的直径是m3。
7.根据权利要求4所述的一种低频圆锥波纹透镜喇叭天线，其特征在于所述波纹模块 分段的连接处涂有导电膏。
8.根据权利要求4所述的一种低频圆锥波纹透镜喇叭天线，其特征在于所述导电膏为 志坚DG-8型或者埃科EC20-2型可动电接触型导电膏。
9.根据权利要求1所述的一种低频圆锥波纹透镜喇叭天线，其特征在于所述透镜装置 包括透镜和透镜安装辅助板，所述透镜周边均匀分布预留的通孔，通孔分别与透镜安装辅 助板和圆锥波纹模块最大开口端对应，通过螺钉和透镜安装辅助板将透镜连接到圆锥波纹 模块上。
10.根据权利要求所述的任意一种低频圆锥波纹透镜喇叭天线，其特征在于所述 波纹喇叭装置为铝材表面氧化制造。
11.一种低频圆锥波纹透镜喇叭天线加工方法，包括加工馈电装置、波纹喇叭装置、透 镜装置并组装等步骤，其特征在于包括以下步骤：步骤1，将波纹喇叭装置分段加工成多个圆锥波纹模块；步骤2，在圆锥波纹模块侧壁预留螺孔，并在螺孔上拧上借力螺钉；步骤3，在波纹模块分段的连接处涂抹导电膏；步骤4，通过借力螺钉将圆锥波纹模块依次进行螺纹连接。步骤5，进行天线主平面辐射性能测试。
12.根据权利要求11所述一种低频圆锥波纹透镜喇叭天线加工方法，其特征在于所述 步骤1中将每个圆锥波纹模块端部加工为平直且垂直于喇叭轴线。
13.根据权利要求11所述一种低频圆锥波纹透镜喇叭天线加工方法，其特征在于所述 步骤1中馈电装置与圆锥波纹模块通过8个固定螺钉连接，固定螺钉之间的角度为45°。
14.根据权利要求11所述一种低频圆锥波纹透镜喇叭天线加工方法，其特征在于所述步骤I中与馈电装置相连接的圆锥波纹模块的波齿数为5~12，波齿之间的距离范围是1/10到1/5个中心波长，波齿深度由公式
15.根据权利要求11所述一种低频圆锥波纹透镜喇叭天线加工方法，其特征在于所述步骤2中借力螺钉的直径大于m4。
16.根据权利要求11所述一种低频圆锥波纹透镜喇叭天线加工方法，其特征在于所述步骤5中借力螺钉的直径是m3。
17.根据权利要求11所述一种低频圆锥波纹透镜喇叭天线加工方法，其特征在于所述步骤3中导电膏为志坚DG-8型或者埃科EC20-2型可动电接触型导电膏。
18.根据权利要求11所述一种低频圆锥波纹透镜喇叭天线加工方法，其特征在于所述步骤5中包括主平面辐射方向图宽度的等化性测试以及主平面之间的交叉极化性能测试，测试时将所属8个固定螺钉逆时针(或者顺时针)旋转90°，保证在两个主平面最大辐射位置保持不变的情况下找到第2个主平面的最大辐射方向，进而完成需要的测试。
19.根据权利要求1f18所述的任意一种低频圆锥波纹透镜喇叭天线加工方法，其特征在于透镜装置包括透镜和透镜安装辅助板，在透镜周边均匀预留通孔，通孔分别与透镜安装辅助板和圆锥波纹模块最大开口端对应，通过螺钉和透镜安装辅助板将透镜连接到圆锥波纹模块上。
【文档编号】H01Q19/08GK103545615SQ201210240810
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2012年7月11日 优先权日:2012年7月11日
【发明者】吴春柏, 翟宏, 陈晋龙, 程春悦, 李芳 , 孙晓宁, 张永敏 申请人:北京无线电计量测试研究所