一种双极化高主波束效率反射面天线及微波辐射计的制作方法

本实用新型属于无线通信技术领域，尤其涉及一种双极化高主波束效率反射面天线及微波辐射计。

背景技术：

微波辐射计实际上是一台高灵敏度的低噪声接收机，它从接收的非相干(似噪声)的电磁辐射中得出有用的信息。辐射信号的性质是由物体的物理特性，特别是温度和吸收性质，及由此引起的宽带辐射能谱之间的关系决定的。微波辐射计通过天线接收到的信号可用天线温度来表示，而天线温度是被测目标或媒质的物理参量和频率及观测天线对目标的观测角度的函数。

但微波辐射计是被动的接受各个高度传来的温度辐射的微波信号来判断温度、湿度曲线，微波辐射计本身不发射信号，它探测到的不是来自太阳的自然光，而是来自地球表面(陆地、海洋或者大气)的自发辐射。海面风可以改变当地海面的表面特征，为能很好识别所需目标的物理参量，为保证信息能量主要来自于天线主波束，一般要求天线的主波束效率都要高于95％。

故需要开发一款主波束效率高于95％的天线。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种双极化高主波束效率反射面天线及微波辐射计，反射面天线的主波束效率达到了95％以上。

为解决上述问题，本实用新型的技术方案为：

一种双极化高主波束效率反射面天线，包括抛物线形反射面、照射馈源、正交模耦合器、矩圆转换件及支撑架：

所述照射馈源通过所述支撑架安装于所述抛物线形反射面的焦点处，所述照射馈源远离所述抛物线反射面的一端的外壁上设置有沿轴向的台阶；

所述正交模耦合器安装于所述照射馈源远离所述抛物线形反射面一端，所述正交模耦合器包括波导腔体、轴向端口、侧向耦合端口及公共端口，所述公共端口与所述轴向端口设置于所述波导腔体的轴向两端，所述侧向耦合端口开槽于所述波导腔体的侧壁上，所述公共端口与所述照射馈源的馈入口相连，所述轴向端口用于馈入垂直线极化波，所述侧向耦合端口用于馈入水平线极化波；

所述矩圆转换件与所述轴向端口相连，实现矩形端口向圆形端口的过渡，所述矩圆转换件将所述垂直线极化波导行入所述波导腔体内，所述反射面天线的主波束效率大于等于95％。

优选地，所述照射馈源为圆口径双模波特喇叭，所述圆口径双模波特喇叭的口径直径为30.2mm。

优选地，所述台阶为圆柱形台阶，所述圆柱形台阶的尺寸为直径等于14mm，高度等于8.5mm。

优选地，所述正交模耦合器还包括金属渐变膜片，所述金属渐变膜片沿轴向嵌入所述波导腔体内，且所述金属渐变膜片靠近所述轴向端口一侧。

优选地，所述金属渐变膜片的形状为由矩形过渡为尖劈状。

优选地，所述抛物线形反射面为抛物线形旋转对称结构或抛物柱面结构。

优选地，所述抛物线形反射面的口径d为1m，所述抛物线形反射面的焦距f为0.5mm，所述抛物线形反射面的半张角θ为53.13°。

优选地，所述波导腔体采用标准圆波导c190或方形波导。

优选地，所述侧向耦合端口采用标准矩形波导bj180。

基于相同的实用新型构思，本实用新型还提供了一种微波辐射计，包括上述的双极化高主波束效率反射面天线。

本实用新型由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

1)本实用新型提供了一种双极化高主波束效率反射面天线，包括抛物线形反射面、照射馈源、正交模耦合器、矩圆转换件及支撑架，照射馈源远离抛物线反射面的一端的外壁上设置有沿轴向的台阶，用以激发高次模，使照射馈源具有高波束等化度，进而提高主波束效率；正交模耦合器包括波导腔体、轴向端口、侧向耦合端口及公共端口，侧向耦合端口开槽于波导腔体的侧壁上，轴向端口和侧向耦合端口分别馈入垂直、水平两种线极化波，通过馈入两种线极化波，能够提供更多关于目标的信息，抛物线形反射面的形面数据与照射馈源的照射区域相匹配，以保证照射波束99％以上的能量能被抛物线形反射面截获，进而使反射面天线的主波束效率大于等于95％。

2)本实用新型提供了一种双极化高主波束效率反射面天线，其照射馈源采用圆口径双模波特喇叭，双模波特喇叭具有低副瓣、波束等化度好等特点，其通过与抛物线反射面联合设计，使得照射波束的大部分能量都能被抛物线反射面截获，以减少漏射，同时使得波束的照射锥削在反射面边缘最小，提高天线的波束效率。

3)本实用新型提供了一种双极化高主波束效率反射面天线，其正交模耦合器还包括金属渐变膜片，金属渐变膜片沿轴向嵌入波导腔体内，在局部将波导腔体一分为二，起到轴向端口与公共端口的阻抗匹配作用。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种双极化高主波束效率反射面天线的示意图；

图2为图1中抛物线形反射面的形面参数示意图；

图3为图1中照射馈源、正交模耦合器及矩圆转换件的爆炸结构图；

图4为双模波特喇叭照射器辐射方向图(垂直极化)；

图5为双模波特喇叭照射器辐射方向图(水平极化)。

附图标记说明：

1：抛物线形反射面；2：双模波特喇叭照射器；21：台阶；3：正交模耦合器；31：波导腔体；32：轴向端口；33：侧向耦合端口；34：公共端口；35：金属渐变膜片；4：矩圆转换件；5：支撑架；d：抛物线形反射面口径；f：抛物线形反射面焦距；θ：抛物线形反射面半张角。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的一种双极化高主波束效率反射面天线及微波辐射计作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。

实施例一

参看图1所示，本实用新型提供了一种双极化高主波束效率反射面天线，包括抛物线形反射面1、照射馈源、正交模耦合器3、矩圆转换件4及支撑架5；

在本实施例中，抛物线形反射面1为抛物线形旋转对称结构或抛物柱面结构，参看图2所示，抛物线形反射面1的主要参数有口径d，焦距f及半张角θ，通过调整这三个参数，使抛物线形反射面的形面数据与照射馈源的照射区域相匹配，进而提高抛物线形反射面1的主波束效率。在本实施例中，抛物线形反射面1的口径d优选为1m，抛物线形反射面1的焦距f优选为0.5mm，抛物线形反射面1的半张角优选为53.13°。

本实用新型提供了一种双极化高主波束效率反射面天线采用前馈照射体制，照射馈源通过支撑架5安装于抛物线形反射面1的焦点处，参看图3所示，照射馈源远离抛物线反射面1的一端的外壁上设置有沿轴向的台阶21，前馈反射面天线性能主要受照射馈源对抛物面的边缘照射电平影响：通常，边缘照射电平≈-20db时，旁瓣较低；边缘照射电平≈-10db时，增益较高。此外，还要考虑由于焦点到抛物面顶点和到边缘的距离不同而引起的“空间衰减”，e面、h面的照射电平也要尽量相等，在各个切面保持较好的波束等化度。

反射面天线的主波束效率主要取决于两点：第一，一定的口径尺寸以使照射器在反射面边缘的照射电平足够低；第二，照射器应具有很高的波束等化度，以使各个波束切面的大部分能量都能被反射面截获，在本实施例中，照射馈源为圆口径双模波特喇叭2，双模波特喇叭2具有低副瓣、波束等化度好等特点，其通过与抛物线反射面联合设计，使得照射波束的大部分能量都能被抛物线反射面截获，以减少漏射，同时使得波束的照射锥削在反射面边缘最小，提高天线的波束效率。在本实施例中，圆口径双模波特喇叭2的口径尺寸优选为直径等于30.2mm；同时，由于主模喇叭的方向图不是最佳的，双模波特喇叭2在其喇叭根部引入台阶21以激发高次模(e11模)，在本实施例中，台阶21为圆柱形台阶，通过调整台阶21的尺寸，在本实施例中，台阶21的尺寸为直径等于14mm，高度等于8.5mm，使主模h11模和e11模的幅度和相位达到一定的配比，如图4、图5所示，此时双模波特喇叭2的波束表现出很好的轴对称性，各切面的波束等化度很高。

正交模耦合器3是一种三端口波导结构，安装于照射馈源远离抛物线形反射面1的一端，参看图3所示，正交模耦合器3包括波导腔体31、轴向端口32、侧向耦合端口33及公共端口34，公共端口34与轴向端口32设置于波导腔体31的轴向两端，波导腔体31包括圆形或方形两种形式，用于可同时传播两种极化正交的线极化波，在本实施例中，波导腔体31采用标准圆波导c190，也可以采用方形波导；侧向耦合端口33开槽于波导腔体31的侧壁上，公共端口34与照射馈源的馈入口相连，在本实施例中，公共端口34与双模波特喇叭2的馈入口相连，轴向端口32用于馈入垂直线极化波，侧向耦合端口33用于馈入水平线极化波，参看图3所示，侧向耦合端口33为矩形端口，侧向耦合端口采用标准矩形波导bj180，且其宽边方向与轴向端口32宽边方向垂直。

在本实施例中，正交模耦合器3还包括金属渐变膜片35，金属渐变膜片35沿轴向嵌入波导腔体31内，且金属渐变膜片35靠近轴向端口32一侧，金属渐变膜片35具有一定的厚度，在局部将波导腔体一分为二，起到轴向端口与公共端口的阻抗匹配作用，且金属渐变膜片35的形状为由矩形过渡为尖劈状。

矩圆转换件4是一种波导结构，与正交模耦合器3的轴向端口32相连，实现矩形端口向圆形端口的过渡，在本实施例中，矩圆转换件4用于实现标准矩形波导bj180向圆形波导c190的过渡，将极化方向垂直于矩形宽边的电磁波导行入波导腔体31内。

参看表1所示，本实用新型提供的双极化高主波束效率反射面天线，当抛物线形反射面1的口径d为1m，抛物线形反射面1的焦距f为0.5mm，抛物线形反射面1的半张角为53.13°时，双模波特喇叭2在此角度处的照射锥削约为-22db，此时，反射面的截获率达到了99％以上，天线的前向主波束效率达到了95％以上。

表1双极化高主波束效率反射面天线电性能参数

本实用新型提供了一种双极化高主波束效率反射面天线，包括抛物线形反射面1、照射馈源、正交模耦合器3、矩圆转换件4及支撑架5，照射馈源远离抛物线反射面1的一端的外壁上设置有沿轴向的台阶21，用以激发高次模，使照射馈源具有高波束等化度，进而提高主波束效率；正交模耦合器3包括波导腔体31、轴向端口32、侧向耦合端口33及公共端口34，侧向耦合端口33开槽于波导腔体31的侧壁上，轴向端口32和侧向耦合端口33分别馈入垂直、水平两种线极化波，通过馈入两种线极化波，能够提供更多关于目标的信息，抛物线形反射面1的形面数据与照射馈源的照射区域相匹配，以保证照射波束99％以上的能量能被抛物线形反射面截获，进而使反射面天线的主波束效率大于等于95％。

实施例二

基于相同的发明构思，本实用新型还提供了一种微波辐射计，其包括实施例一所述的双极化高主波束效率反射面天线。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式。即使对本实用新型作出各种变化，倘若这些变化属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本实用新型的保护范围之中。