一种宽带介质棒馈源的制作方法

1.本发明属于卫星通信、遥感测控技术领域，涉及一种宽带介质棒馈源。


背景技术：

2.馈源是反射面天线的初级辐射器，在实际工程中有广泛的应用，馈源的带宽直接决定了系统的工作带宽。介质棒馈源通过波导内加载低损耗介质材料显著减小馈源体积，同时实现良好匹配和高效率辐射，是一种常用的馈源形式。随着卫星通信技术和遥感测控业务的不断发展，宽频带工作的需求越来越迫切，设计性能优良的宽带介质棒馈源是当前研究的热点。
3.介质棒馈源一般由介质加载波导和介质辐射体两部分组成，其工作带宽为介质加载波导主模te11模式对应频带宽度，即带宽比1.8：1，超过上述工作带宽后，介质加载波导中出现较多tm11模式分量，导致馈源匹配性能下降，同时辐射方向图出现畸变，照射效率明显降低。现有技术手段难以实现带宽比2:1的介质棒馈源。


技术实现要素：

4.为避免现有技术的不足之处，本发明提出了一种宽带介质棒馈源，其具有匹配良好，反射系数低，照射效率高等特点。并且该发明不含有波纹槽和齿结构，免调试，能够满足卫星通信、遥感测控天线宽频带的应用需求。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.一种宽带介质棒馈源，包括传输匹配段、介质加载波导、介质棒和介质帽；所述传输匹配段与介质加载波导相连接，位于馈源尾部；介质棒嵌套在介质帽内，位于馈源头部，并且介质帽连接在介质加载波导的金属壁上。
7.进一步的，所述传输匹配段包括金属波导和介质锥；所述介质锥位于金属波导内部，且两者的中轴线重合；沿电磁波辐射方向，金属波导的内径大到小渐变，介质锥的外径由小到大渐变。
8.进一步的，传输匹配段的长度为最低工作频率对应波长的1/2。
9.进一步的，沿电磁波辐射方向，介质棒末端的直径由大到小渐变；
10.进一步的，所述介质棒的首端设有用于与介质加载波导安装定位的台阶，所述台阶的直径大于介质加载波导的金属壁的内径。
11.进一步的，沿电磁波辐射方向，介质棒为缩口状；介质帽采用导电胶与介质加载波导的金属壁粘接。
12.本发明主要有以下优点：
13.1、本发明利用介质帽和介质棒组合辐射结构，实现了带宽比2：1的宽带宽波束馈源。本发明宽频带特性的实现，主要通过介质帽和介质棒的组合结构，调节匹配和辐射性能。
14.2、结构紧凑、可扩展性强、设计灵活多样。馈源通过引入介质材料压缩了波导尺
寸；介质帽和介质棒轮廓采用样条拟合，曲线设计自由度高；介质帽和介质棒可以采用相同/不同介电常数的介质材料组合。
15.3、本发明用途广泛，即可以单独用作各种反射面天线的馈源装置，又可以组成宽带馈源阵，还可以通过和低频馈源嵌套组合实现多频段馈源。
附图说明
16.图1是本发明由中心轴剖开的结构示意图。
17.图2是本发明电气仿真的电压驻波比图。
18.图3是本发明电气仿真的辐射方向图。
19.图4是本发明电气仿真的辐射方向图。
20.图中，传输匹配段—1、介质加载波导—2、介质棒—3、介质帽—4.
21.具体实施案例
22.下面通过实施例结合附图，对本发明进行详细阐述。
23.一种宽带介质棒馈源，包括传输匹配段、介质加载波导、介质棒、介质帽，其包括，所述的传输匹配段与介质加载波导相连接，位于馈源尾部；介质棒嵌套在介质帽内，位于馈源头部，并且介质帽连接在介质加载波导的金属壁上。
24.进一步的，传输匹配段外圈是金属波导，直径由大到小渐变；中间为介质锥，直径由小到大渐变。并且，传输匹配段的长度为最低工作频率对应波长的1/2。
25.进一步的，沿电磁波辐射方向，介质棒直径由大到小渐变，并且渐变曲线为样条曲线。
26.进一步的，介质帽的形状采用三次样条曲线，同时在介质帽外围增加倒角，便于工艺实现。
27.进一步的，介质棒增加与介质加载波导的安装定位台阶。
28.进一步的，介质帽采用导电胶与介质加载波导的金属外壁粘接。
29.参见图1，提供了一种宽带介质棒馈源，包括传输匹配段—1、介质加载波导—2、介质棒—3、介质帽—4。
30.沿电波辐射方向，所述的传输匹配段与介质加载波导相连接，位于馈源尾部；介质棒嵌套在介质帽内，位于馈源头部，并且介质帽连接在介质加载波导的金属壁上。
31.对其电气的传输性能进行了验证，具体如下：
32.图2给出了在频带内反射系数，可看出在设计的带宽内电压驻波比小于1.35。
33.图3给出了在频带内的相应的高中低三个频点的辐射方向图，可看出在设计的带宽内e面和h面还有45deg面的主极化方向图，等化误差《0.4db。
34.图4给出了本发明的实施例的产品图，其工作频段覆盖x/ku频段。
35.从结果可以看出，本发明与现有技术相比，工作带宽达到了2:1，电气性能优良，结构紧凑、可扩展性强。
36.本发明的简要工作原理：
37.中心加载介质棒的喇叭主要通过设计介质棒形状来实现预期的匹配和辐射性能。本发明的工作原理为：空气波导中的主模te11模式经过传输匹配段，转变为介质波导中的te11模式，电磁波向前传播到喇叭头部后，通过介质棒和介质帽的组合辐射结构，实现了宽
频带范围内的良好匹配，同时形成特定照射角的高效率辐射方向图。


技术特征：
1.一种宽带介质棒馈源，其特征在于，包括传输匹配段、介质加载波导、介质棒和介质帽；所述传输匹配段与介质加载波导相连接，位于馈源尾部；介质棒嵌套在介质帽内，位于馈源头部，并且介质帽连接在介质加载波导的金属壁上。2.根据权利要求1所述的一种宽带介质棒馈源，其特征在于，所述传输匹配段包括金属波导和介质锥；所述介质锥位于金属波导内部，且两者的中轴线重合；沿电磁波辐射方向，金属波导的内径大到小渐变，介质锥的外径由小到大渐变。3.根据权利要求1所述的一种宽带介质棒馈源，其特征在于，传输匹配段的长度为最低工作频率对应波长的1/2。4.根据权利要求1所述的一种宽带介质棒馈源，其特征在于，沿电磁波辐射方向，介质棒末端的直径由大到小渐变。5.根据权利要求1所述的一种宽带介质棒馈源，其特征在于，所述介质棒的首端设有用于与介质加载波导安装定位的台阶，所述台阶的直径大于介质加载波导的金属壁的内径。6.根据权利要求1所述的一种宽带介质棒馈源，其特征在于，沿电磁波辐射方向，介质棒为缩口状；介质帽采用导电胶与介质加载波导的金属壁粘接。

技术总结
本发明公开了一种宽带介质棒馈源，属于卫星通信、遥感测控技术领域。其包括传输匹配段、介质加载波导、介质棒和介质帽；所述传输匹配段与介质加载波导相连接，位于馈源尾部；介质棒嵌套在介质帽内，位于馈源头部，并且介质帽连接在介质加载波导的金属壁上。本发明具有匹配良好，反射系数低，照射效率高等特点。并且该发明不含有波纹槽和齿结构，免调试，能够满足卫星通信、遥感测控天线宽频带的应用需求。遥感测控天线宽频带的应用需求。遥感测控天线宽频带的应用需求。


技术研发人员：牛耕 孟则宇 解磊 孙焕金 李鹏 阮云国 李振生
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第五十四研究所
技术研发日：2022.11.01
技术公布日：2022/12/19