X/Ku波段高增益小型圆极化天线的制作方法

x/ku波段高增益小型圆极化天线
技术领域
1.本实用新型涉及一种x/ku波段圆极化天线，具体地说，涉及一种x波段和ku波段高增益小型圆极化天线。本实用新型属于天线制造技术领域。


背景技术：

2.x/ku波段圆极化天线广泛应用在卫星、雷达等通信领域，其x波段信号接收频段范围为8
‑
12ghz，ku波段信号接收频段范围为10.7
‑
12.75ghz。如图1所示，现有的x/ku波段圆极化天线多为轴向槽波纹喇叭型天线，其由金属波导腔体1、内置在金属波导腔体内的天线辐射体、金属屏蔽罩2、内置在金属屏蔽罩内的高频线路板和射频接头3构成，天线辐射体和射频接头均焊接在高频线路板上。金属波导腔体的辐射端11为轴线双槽波纹喇叭型，其内径一般为
ø
46
‑
50mm，腔体长度约78
‑
82mm，天线的增益为12.5dbi左右。
3.随着通信和电子技术的发展，对卫星通信质量的要求越来越高，希望在实现现有通信基础上，天线的增益能进一步提高，并且尽可能减小金属波导腔体的体积，使其小型化，降低成本。


技术实现要素：

4.鉴于上述原因，本实用新型的目的是提供一种x/ku波段高增益小型圆极化天线。
5.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种x/ku波段高增益小型圆极化天线，它包括金属波导腔体、天线辐射体、金属屏蔽、高频线路板和射频接头；天线辐射体安装固定在金属波导腔体底部内壁上，其末端馈针穿过金属波导腔体壁焊接在高频线路板上；高频线路板内置在金属屏蔽罩内，安装固定在金属波导腔体底部外壁上；射频接头的馈针穿过金属屏蔽罩焊接在高频线路板上，其特征在于：
6.所述金属波导腔体的辐射端为一圆环状直筒柱体，在该圆环状直筒柱体内设有一圈轴向槽波纹；从该轴向槽波纹内侧壁指向圆心，沿径向等间隔地设置有n个环形齿。
7.优选地，所述天线辐射体由辐射阵子ⅰ和辐射阵子ⅱ构成，辐射阵子ⅰ和辐射阵子ⅱ的投影面互成90
°
地固定在所述金属波导腔体底部内壁上。
8.优选地，所述金属波导腔体的中心孔内径为
ø
18
‑
22mm，腔体长度为73
‑
77mm；所述金属波导腔体辐射端的内径为
ø
38
‑
42mm；所述轴向槽波纹的外侧壁高9
‑
13mm，内侧壁高2
‑
6mm，槽的宽度2
‑
4.5mm；所述环形齿的高度6
‑
12mm，环形齿与x轴的夹角50
‑
70
°
，环形齿宽度2
‑
4mm。
9.优选地，所述辐射阵子ⅰ和辐射阵子ⅱ为直径
ø
0.6
‑
1.2mm的金属棒；辐射阵子ⅰ和辐射阵子ⅱ的长度4
‑
6.5m。
10.优选地，所述环形齿的数量为8
‑
10个。
11.优选地，所述辐射阵子ⅰ和辐射阵子ⅱ由导电良好的金属导体制成，其表面经导电性防锈蚀处理。
12.优选地，所述金属波导腔体和金属屏蔽罩由铝合金或其他金属材质制成，其表面
抛光并进行金属化防锈蚀处理。
13.本实用新型与传统x/ku波段圆极化天线相比，增益提升了0.5dbi左右，且减小了金属波导腔体的体积，进而降低了成本。
附图说明
14.图1为现有x/ku波段圆极化天线结构示意图；
15.图2为本实用新型x/ku波段高增益小型圆极化天线结构示意图；
16.图3为本实用新型俯视图；
17.图4为构成本实用新型的金属波导腔体槽波纹部分局部剖视图；
18.图5为构成本实用新型的金属波导腔体环形齿部分局部剖视图；
19.图6为构成本实用新型的天线辐射体平面俯视图；
20.图7为本实用新型天线信号辐射方向图；
21.图8为构成本实用天线驻波图。
具体实施方式
22.下面结合附图和实施例对本实用新型的结构及特征进行详细说明。需要说明的是，可以对此处公开的实施例做出各种修改，因此，说明书中公开的实施例不应该视为对本实用新型的限制，而仅是作为实施例的范例，其目的是使本实用新型的特征显而易见。
23.如图2、图3所示，本实用新型公开的x/ku波段高增益小型圆极化天线包括金属波导腔体4、天线辐射体5、金属屏蔽罩2、高频线路板和射频接头3。天线辐射体5安装固定在金属波导腔体4底部内壁上，其末端馈针穿过金属波导腔体壁焊接在高频线路板上；高频线路板内置在金属屏蔽罩2内，安装固定在金属波导腔体4底部外壁上；射频接头3的馈针穿过金属屏蔽罩2焊接在高频线路板上。
24.为提高天线增益、减小金属波导腔体的体积，如图2
‑
图5所示，本实用新型金属波导腔体4中心孔内径φb为18
‑
22mm，腔体长度h为73
‑
77mm。金属波导腔体4的辐射端41为一圆环状直筒柱体，其内径φc为38
‑
42mm。圆环状直筒柱体内设有一圈轴向槽波纹411，轴向槽波纹411外侧壁高h3=9
‑
13mm，内侧壁高h1=2
‑
6mm，槽的宽度w1=2
‑
4.5mm。在圆环状直筒柱体内，从轴向槽波纹内侧壁指向圆心，沿径向等间隔地设置有n个环形齿412，环形齿412的高度h2= 6
‑
12mm ，环形齿与x轴的夹角θ= 50
‑
70
°
，环形齿宽度w2=2
‑
4mm，齿的数量n=8
‑
10个。通过优化调节金属波导腔体4中心孔径、辐射端部外径、槽波纹尺寸及环形齿的尺寸和数量，以提高天线增益，且进一步减小了金属波导腔体的体积，进而降低了成本。
25.如图3、图6所示，构成本实用新型的天线辐射体5由辐射阵子ⅰ和辐射阵子ⅱ构成，辐射阵子ⅰ和辐射阵子ⅱ为直径φa=0.6
‑
1.2mm的金属棒，辐射阵子ⅰ和辐射阵子ⅱ的投影面互成90
°
地固定在金属波导腔体4底部内壁上。辐射阵子ⅰ的长度l1= 4
‑
6.5mm ，辐射阵子ⅱ的长度l2= 4
‑
6.5m 。调节辐射阵子ⅰ和辐射阵子ⅱ的直径
ø
a和长度l1、l2，可实现天线的最佳谐振。辐射阵子ⅰ和辐射阵子ⅱ末端的馈针穿过金属波导腔体壁焊接在高频线路板上。
26.由于本实用新型在金属波导腔体辐射端内增厚了n个沿径向等间隔地设置的环形齿，且将辐射阵子ⅰ和辐射阵子ⅱ相互垂直地固定在金属波导腔体底部内壁上，使得本实用新型的天线增益提升了0.5dbi左右，且减小了金属波导腔体的体积，进而降低了成本。如图
7所示，本实用新型在8
‑
13ghz频段天线增益可达13.16dbi，天线在8
‑
13ghz频段驻波＜2.0，如图8所示。
27.在本实用新型的较佳实施例中，所述辐射阵子ⅰ和辐射阵子ⅱ由导电良好的金属导体(包括但不限于铜、铁、钢等)制成，其表面经导电性防锈蚀处理。
28.所述金属波导腔体4和金属屏蔽罩2由铝合金或其他金属材质制成，其表面抛光并进行金属化防锈蚀处理，以达到轻量化和防锈的目的。
29.最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。