一种双模双圆极化天线阵列

1.本发明涉及圆极化天线阵列，尤其是涉及一种双模双圆极化天线阵列。


背景技术：

2.圆极化（cp）天线因其良好的抗多径干扰性能和方便的极化匹配而被广泛应用在全球定位系统(gps)、卫星以及雷达场景中，此外，cp天线具有的高灵活性、更好的移动性和减少传输和接收中的多径反射等优点，使其越发地得到研究者的关注。其中，通过将阶梯状隔膜插入方形空心波导中形成隔板圆极化器，这种隔板圆极化器不仅可以同时形成双圆极化，具有结构紧凑、易于制造的优点，很适合阵列应用。然而，如果将这种隔板圆极化器直接用作大规模阵列的辐射元件，馈电网络的布局很难实现，尤其是对于毫米波段。为了克服这种困难，通常选择在隔板圆极化器上增加阶梯型的耦合谐振腔，以获取足够的空间设计馈电网络，但这又使得其剖面高度增加，也导致栅瓣的产生。
3.到目前为止，已报导的隔板双圆极化天线阵列均有两层并联馈电网络，设置大规模阵列时会使天线的刨面很高，还会有旁瓣高的问题。在文献1（“a wideband dual circularly polarized full-corporate waveguide array antenna fed by triple-resonant cavities”.）中公开了一种隔板双圆极化天线阵列，该天线阵列刨面很高，已达到50.6mm（5.06个波长），且旁瓣会比较高，同时辐射部分的结构也比较复杂，增益较低，效率也不是非常理想。由此，上述隔板双圆极化天线较难满足微波通信链路的实际需求，适用性仍有待提高。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种剖面较低、旁瓣较低、结构简单、能够运用在高增益场景中的双模双圆极化天线阵列。
5.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种双模双圆极化天线阵列，包括按照由下至上的顺序层叠的双模馈电网络和辐射网络，所述的双模馈电网络用于将输入其处的te10模和tem模形式的电磁波传输至所述的辐射网络；所述的辐射网络用于将所述的双模馈电网络传输至其处的电磁波辐射至自由空间，所述的双模馈电网络为基于空心波导结构和基于sisl结构的混合馈电网络；所述的辐射网络为基于隔板结构以及阶梯渐变喇叭结构的混合辐射网络。
6.所述的辐射网络包括三块金属板以及设置在三块金属板上的16个辐射单元；将三块金属板分别称为第一金属板、第二金属板和第三金属板；所述的第二金属板位于所述的第一金属板的下方，所述的第三金属板位于所述的第二金属板的下方，所述的第一金属板、所述的第二金属板和所述的第三金属板均为方形板，且三者尺寸相同，所述的第一金属板、所述的第二金属板和所述的第三金属板上下对齐层叠在一起，将每块金属板的长度方向作为左右方向，宽度方向作为前后方向，厚度方向作为上下方向；每个所述的辐射单元均包括第一辐射组件、第二辐射组件和第三辐射组件；所述的第一辐射组件包括开设在所述的第
一金属板上的四个圆柱形空心波导，四个圆柱形空心波导分别称为第一圆柱形空心波导、第二圆柱形空心波导、第三圆柱形空心波导和第四圆柱形空心波导；所述的四个圆柱形空心波导的半径相等，所述的四个圆柱形空心波导上下贯穿所述的第一金属板，所述的第一圆柱形空心波导、所述的第二圆柱形空心波导、所述的第三圆柱形空心波导和所述的第四圆柱形空心波导按照2行2列方式均匀间隔分布，且其行方向沿前后方向，列方向沿左右方向，所述的第一圆柱形空心波导位于第1行第1列，所述的第二圆柱形空心波导位于第2行第1列，所述的第三圆柱形空心波导位于第1行第2列，所述的第四圆柱形空心波导位于第2行第2列，所述的第一圆柱形空心波导和所述的第二圆柱形空心波导的中心间距为12.5mm，所述的第一圆柱形空心波导和所述的第三圆柱形空心波导的中心间距为12.5mm，所述的第四圆柱形空心波导和所述的第二圆柱形空心波导的中心间距为12.5mm，所述的第三圆柱形空心波导和所述的第四圆柱形空心波导的中心间距为12.5mm，所述的第一圆柱形空心波导和所述的第二圆柱形空心波导前后对称，将其前后对称面所在平面称为第一对称面，所述的第一圆柱形空心波导和所述的第三圆柱形空心波导左右对称，将其左右对称面所在平面称为第二对称面，第一对称面和第二对称面的相交处为所述的第一辐射组件的中心线，所述的第一圆柱形空心波导自身沿前后方向的对称面所在平面称为第三对称面，所述的第一圆柱形空心波导自身沿左右方向的对称面所在平面称为第四对称面，将第一辐射组件的中心线所在直线称为所述的辐射单元的中心；所述的第二辐射组件包括开设在所述的第二金属板上的一个三级阶梯渐变喇叭，所述的三级阶梯渐变喇叭由三个方形空心波导构成，三个方形空心波导分别称为第一方形空心波导、第二方形空心波导和第三方形空心波导；所述的第一方形空心波导、所述的第二方形空心波导和所述的第三方形空心波导按照从上到下顺序分布，所述的第一方形空心波导、所述的第二方形空心波导和所述的第三方形空心波导的上端面为正方形，所述的第一方形空心波导的上端面与所述的第二金属板的上端面齐平，所述的第一方形空心波导沿上下方向的中心线与所述的第一辐射组件的中心线位于同一直线；所述的第一方形空心波导的沿上下方向四条棱均进行了倒角，所述的第一方形空心波导的前端面所在平面位于所述的第四对称面的前侧且两者之间的距离大于第一空心波导的半径，所述的第二方形空心波导的上端面和所述的第一方形空心波导的下端面连接且呈贴合状态，所述的第二方形空心波导沿上下方向的中心线与所述的第一方形空心波导沿上下方向的中心线位于同一直线，所述的第二方形空心波导的边长比所述的第一方形空心波导的边长小 ，所述的第二方形空心波导沿上下方向的高度比所述的第一方形空心波导沿上下方向的高度小 ， 所述的第二方形空心波导的前端面所在平面位于所述的第四对称面的前侧且两者之间的距离小于第一圆柱形空心波导的半径，所述的第三方形空心波导的上端面和所述的第二方形空心波导的下端面连接且呈贴合状态，所述的第三方形空心波导沿上下方向的中心线与所述的第二方形空心波导沿上下方向的中心线位于同一直线，所述的第三方形空心波导的下端面和所述的第二金属板的下端面齐平，所述的第三方形空心波导的边长比所述的第二方形空心波导的边长小 ，所述的第三方形空心波导沿上下方向的高度比所述的第二方形空心波导沿上下方向的高度大 ， 所述的第三方形空心波导的前端面所在平面位于所述的第四对称面的后侧且两者之间的距离小于第一圆柱形空心波导的半径；所述的第三辐射组件包括开设在所述的第三金属板上的第一方形槽和五级金属阶梯；所述的第一方形槽上下贯穿所述的第三金属板，所述的第一方形槽沿上下方向的中心
线与所述的第三方形空心波导沿上下方向的中心线位于同一直线，所述的第一方形槽的前端面与第三方形空心波导的前端面位于同一平面，所述的第一方形槽的后端面与第三方形空心波导的后端面位于同一平面，所述的第一方形槽的左端面与第三方形空心波导的左端面位于同一平面，所述的第一方形槽的右端面与第三方形空心波导的右端面位于同一平面，所述的五级金属阶梯包括五个矩形金属块，五个矩形金属块分别称为第一矩形金属块、第二矩形金属块、第三矩形金属块、第四矩形金属块和第五矩形金属块，所述的第一矩形金属块、所述的第二矩形金属块、所述的第三矩形金属块、所述的第四矩形金属块和所述的第五矩形金属块按照从前到后的顺序依次设置在所述的第一方形槽内，所述的第一矩形金属块的前端面与所述的第一方形槽的前端面固定连接且呈贴合状态，所述的第二矩形金属块的前端面和第一矩形金属块的后端面固定连接且呈贴合状态，所述的第三矩形金属块的前端面和第二矩形金属块的后端面固定连接且呈贴合状态，所述的第四矩形金属块的前端面和第三矩形金属块的后端面固定连接且呈贴合状态，所述的第五矩形金属块的前端面和第四矩形金属块的后端面固定连接且呈贴合状态，所述的第五矩形金属块的后端面与所述的第一方形槽的后端面固定连接且呈贴合状态，所述的第一矩形金属块、所述的第二矩形金属块、所述的第三矩形金属块、所述的第四矩形金属块和所述的第五矩形金属块的左端面位于同一平面，所述的第一矩形金属块、所述的第二矩形金属块、所述的第三矩形金属块、所述的第四矩形金属块和所述的第五矩形金属块的右端面位于同一平面，所述的第一矩形金属块、所述的第二矩形金属块、所述的第三矩形金属块、所述的第四矩形金属块和所述的第五矩形金属块的下端面与所述的第一方形槽的下端面位于同一平面，所述的第一矩形金属块的右端面到所述的第一方形槽的右端面的距离等于所述的第一矩形金属块的左端面到所述的第一方形槽的左端面的距离，所述的第一矩形金属块沿左右方向的长度小于所述的第一方形槽沿左右方向的长度，所述的第一矩形金属块的上端面与所述的第一方形槽的上端面位于同一平面，所述的第二矩形金属块沿前后方向的宽度比所述的第一矩形金属块沿前后方向的宽度小，所述的第二矩形金属块沿上下方向的高度比所述的第一矩形金属块沿上下方向的高度小，所述的第三矩形金属块沿前后方向的宽度比所述的第二矩形金属块沿前后方向的宽度大，所述的第三矩形金属块沿上下方向的高度比所述的第二矩形金属块沿上下方向的高度小，所述的第四矩形金属块沿前后方向的宽度比所述的第三矩形金属块沿前后方向的宽度大，所述的第四矩形金属块沿上下方向的高度比所述的第三矩形金属块沿上下方向的高度小；所述的第五矩形金属块沿前后方向的宽度比所述的第四矩形金属块沿前后方向的宽度小，所述的第五矩形金属块沿上下方向的高度比所述的第四矩形金属块沿上下方向的高度小；所述的第一方形槽的下端面的前端、所述的第一方形槽的下端面的后端、所述的第一方形槽的下端面的左端与所述的五级金属阶梯的下端面的左端之间围成所述的辐射单元的第一输入端口，所述的第一方形槽的下端面的前端、所述的第一方形槽的下端面的后端、所述的第一方形槽的下端面的右端与所述的五级金属阶梯的下端面的右端之间围成所述的辐射单元的第二输入端口，四个圆柱形空心波导的上端面共同构成所述的辐射单元的输出端口；16个辐射单元按照4行4列方式均匀间隔分布，且其行方向沿前后方向，列方向沿左右方向， 位于同一行的每相邻两个辐射单元的中心线之间的间距为25mm，位于同一列的每相邻两个辐射单元的中心线之间的间距为25mm。
7.所述的双模馈电网络包括两块金属板、一块介质板、一个基于空心波导的一分十
六功分器以及十六个模式分离器，将两块金属板称为第四金属板和第五金属板，所述的第四金属板、所述的介质板和所述的第五金属板按照由上至下顺序层叠，所述的第四金属板、所述的介质板和所述的第五金属板三者沿左右方向的长度相等，沿前后方向的长度相等，所述的第四金属板位于所述的第三金属板的下方，所述的第四金属板的上端面与所述的第三金属板的下端面贴合，所述的第四金属板的左端面与所述的第三金属板的左端面齐平，所述的第四金属板的右端面与所述的第三金属板的右端面齐平，所述的第四金属板的前端面与所述的第三金属板的前端面齐平，所述的第四金属板的后端面与所述的第三金属板的后端面齐平；所述的介质板的上表面附着有第一覆铜层，所述的第一覆铜层的前端面与所述的介质板的前端面齐平，所述的第一覆铜层的后端面与所述的介质板的后端面齐平，所述的第一覆铜层的左端面与所述的介质板的左端面齐平，所述的第一覆铜层的右端面与所述的介质板的右端面齐平，所述的介质板的下表面附着有第二覆铜层，所述的第二覆铜层的前端面与所述的介质板的前端面齐平，所述的第二覆铜层的后端面与所述的介质板的后端面齐平，所述的第二覆铜层的左端面与所述的介质板的左端面齐平，所述的第二覆铜层的右端面与所述的介质板的右端面齐平；所述的基于空心波导的一分十六功分器具有一个输入端口和十六个输出端口，所述的基于空心波导的一分十六功分器的厚度方向沿上下方向，所述的基于空心波导的一分十六功分器沿其厚度方向被平分为上半部分结构和下半部分结构，所述的基于空心波导的一分十六功分器的上半部分结构设置在所述的第四金属板上，将该基于空心波导的一分十六功分器的上半部分结构称为第一馈电部分，所述的基于空心波导的一分十六功分器的下半部分结构设置在所述的第五金属板上，将该基于空心波导的一分十六功分器的下半部分结构称为第二馈电部分，所述的第一馈电部分和所述的第二馈电部分上下完全对齐，如果所述的第二馈电部分向下移动将会与所述的第二馈电部分拼接构成完整的基于空心波导的一分十六功分器结构；所述的第一覆铜层上开设有轮廓与基于空心波导的一分十六功分器相同的第一个槽，所述的第二覆铜层上开设有有轮廓与基于空心波导的一分十六功分器相同的第二个槽，如果所述的第一个槽向下移动将会与所述的第二个槽完全重合，所述的第一馈电部分向下移动进入所述的第一个槽时，将会完全落在所述的第一个槽内部，如果所述的第二馈电部分向上移动进入所述的第二个槽时，将会完全落在所述的第二个槽内部，多个第一金属化通孔从上到下分别依次贯穿所述的第一覆铜层、所述的介质板以及所述的第二覆铜层，多个第一金属化通孔围成一个一分十六功分器轮廓区域，如果所述的第一馈电部分向下移动，将会完全进入该一分十六功分器轮廓区域内部；将由多个第一金属化通孔围成的一分十六功分器轮廓区域称为第一区域，将该第一区域对应于一分十六功分器的输入端口处作为该第一区域的输入端口，将该第一区域对应于一分十六功分器的十六个输出端口处作为该第一区域的十六个输出端口，该第一区域具有一个输入端口和十六个输出端口；所述的第一馈电部分和所述的第二馈电部分构成基于空心波导结构的馈电网络，所述的第一馈电部分具有所述的基于空心波导的一分十六功分器的输入端口和十六个输出端口的上半部分，将基于空心波导的一分十六功分器的输入端口和十六个输出端口的上半部分作为所述的第一馈电部分的一个输入端口和十六个输出端口；所述的第二馈电部分具有所述的基于空心波导的一分十六功分器的输入端口和十六个输出端口的下半部分，将所述的基于空心波导的一分十六功分器的输入端口和十六个输出端口的下半部分作为所述的第二馈电部分的一个输入端口和十六个输出端口；所述的
第一馈电部分的一个输入端口和所述的第二馈电部分的一个输入端口共同构成所述的基于空心波导结构的馈电网络的输入端口；所述的第一馈电部分的十六个输出端口和所述的第二馈电部分的十六个输出端口上下一一对应，共同构成所述的基于空心波导结构的馈电网络的十六个输出端口；所述的基于空心波导结构的馈电网络具有一个输入端口和十六个输出端口，所述的基于空心波导结构的馈电网络用于将其输入端口接入的一路te10模形式的电磁波变成十六路te10模形式的电磁波在其十六个输出端一一对应输出；所述的第一馈电部分、所述的介质板、所述的第一覆铜层、所述的第二覆铜层和所述的第二馈电部分构成基于sisl结构的馈电网络，所述的第一馈电部分的输入端口、所述的第二馈电部分的输入端口和所述的第一区域的输入端口共同构成所述的基于sisl结构的馈电网络的输入端口；所述的第一馈电部分的十六个输出端口、所述的第二馈电部分的十六个输出端口和所述的第一区域的十六个输出端口从上到下一一对接，形成基于sisl结构的馈电网络的十六个输出端口；所述的基于sisl结构的馈电网络具有一个输入端口和十六个输出端口，所述的基于sisl结构的馈电网络用于将其输入端口接入的一路tem模形式的电磁波变成十六路tem模形式的电磁波在其十六个输出端一一对应输出；十六个模式分离器的结构和尺寸完全一样，每个所述的模式分离器均包括空心波导部分、防泄漏结构、覆铜块以及五个金属柱；所述的空心波导部分包括七个矩形空心波导，七个矩形空心波导分别称为第一矩形空心波导、第二矩形空心波导、第三矩形空心波导、第四矩形空心波导、第五矩形空心波导、第六矩形空心波导和第七矩形空心波导；所述的第一矩形空心波导、所述的第二矩形空心波导、所述的第三矩形空心波导、所述的第四矩形空心波导和所述的第五矩形空心波导均开设在所述的第四金属板上，所述的第一矩形空心波导的上端面与所述的第四金属板的上端面齐平；所述的第一矩形空心波导的前端面、所述的第二矩形空心波导的前端面、所述的第三矩形空心波导的前端面、所述的第四矩形空心波导的前端面、所述的第五矩形空心波导的前端面、所述的第六矩形空心波导的前端面和所述的第七矩形空心波导的前端面平齐；所述的第一矩形空心波导的后端面、所述的第二矩形空心波导的后端面、所述的第三矩形空心波导的后端面、所述的第四矩形空心波导的后端面、所述的第五矩形空心波导的后端面、所述的第六矩形空心波导的后端面、所述的第六矩形空心波导的后端面和所述的第七矩形空心波导的后端面平齐；所述的第一矩形空心波导的上端面与所述的第四金属板的上端面齐平，所述的第二矩形空心波导位于所述的第一矩形空心波导的下方，所述的第一矩形空心波导的下端面与所述的第二矩形空心波导的上端面连接且呈贴合状态，所述的第二矩形空心波导的下端面位于所述的第四金属板下端面的上方 ；所述的第二矩形空心波导的左端面位于所述的第一矩形空心波导的左端面所在平面的左侧 ；所述的第二矩形空心波导的右端面位于所述的第一矩形空心波导的右端面所在平面的左侧 ；所述的第二矩形空心波导沿上下方向的厚度比所述的第一矩形空心波导沿上下方向的厚度小；所述的第三矩形空心波导位于所述的第二矩形金属波导的下方，所述的第三矩形空心波导的上端面与所述的第二矩形金属波导的下端面连接且两者呈贴合状态；所述的第三矩形空心波导的下端面与所述的第四金属板的下端面齐平；所述的第三矩形空心波导的左端面与所述的第二矩形空心波导的左端面平齐；所述的第三矩形空心波导的右端面位于所述的第一矩形空心波导的右端面所在平面的右侧；所述的第三矩形空心波导沿上下方向的厚度比所述的第二矩形空心波导沿上下方向的厚度小；所述的第四矩形空心波导和所述的第一矩形空心波导相对于
所述的第三矩形空心波导沿前后方向的对称面所在平面左右对称，所述的第五矩形空心波导和所述的第二矩形空心波导相对于所述的第三矩形空心波导沿前后方向的对称面所在平面左右对称；所述的第六矩形空心波导和所述的第七矩形空心波导均开设在所述的第五金属板上，所述的第六矩形空心波导的上端面与所述的第五金属板的上端面齐平；所述的第六矩形空心波导的左端面与所述的第三矩形空心波导的左端面齐平；所述的第六矩形空心波导的右端面与所述的第三矩形空心波导的右端面齐平；所述的第六矩形空心波导沿左右方向的长度与所述的第三矩形空心波导沿左右方向的长度一致；所述的第六矩形空心波导沿上下方向的厚度与所述的第三矩形空心波导沿上下方向的厚度一致；所述的第七矩形空心波导位于所述的第六矩形空心波导的下方，所述的第七矩形空心波导的上端面与所述的第六矩形空心波导的下端面连接且呈贴合状态；所述的第七矩形空心波导的下端面位于所述的第五金属板的下端面的上方；所述的第七矩形空心波导的左端面位于所述的第六矩形空心波导的左端面所在平面的右侧；所述的第七矩形空心波导的右端面与所述的第六矩形空心波导的右端面平齐；所述的防泄漏结构包括从上到下贯穿所述的第一覆铜层、所述的介质板和所述的第二覆铜层的多个第二金属化通孔，多个第二金属化通孔围成一个矩形区域，如果所述的第三矩形空气波导向下移动将会进入所述的矩形区域内部；所述的覆铜块包括三块矩形铜片，分别称为第一矩形铜片、第二矩形铜片和第三矩形铜片，所述的第一覆铜层上开设有开口，所述的第一矩形铜片、所述的第二矩形铜片和所述的第三矩形铜片位于所述的开口处，所述的第一矩形铜片、所述的第二矩形铜片和所述的第三矩形铜片的上端面平齐，所述的第一矩形铜片、所述的第二矩形铜片和所述的第三矩形铜片的下端面均与所述的介质板的上端面连接且呈贴合状态；所述的第一矩形铜片的后端面与所述的第三矩形空心波导的后端面平齐，所述的第一矩形铜片的前端面位于所述的第三矩形空心波导前端面所在平面的后面以及所述的第三矩形空心波导的后端面所在平面的前侧，所述的第一矩形铜片的左端面到所述的第三矩形空心波导的左端面所在平面的距离与所述的第一矩形铜片的右端面到所述的第三矩形空心波导的右端面所在平面的距离相等；所述的第二矩形铜片位于所述的第一矩形铜片的前侧，所述的第二矩形铜片的后端面与所述的第一矩形铜片的前端面连接且呈贴合状态，所述的第二矩形铜片的左端面位于所述的第一矩形铜片的左端面所在平面的左侧，所述的第二矩形铜片的右端面位于所述的第一矩形铜片的右端面所在平面的右侧，所述的第二矩形铜片的左端面所在平面到所述的第一矩形铜片的左端面的距离和所述的第二矩形铜片的右端面所在平面到所述的第一矩形铜片的右端面的距离相等；所述的第二矩形铜片沿左右方向的长度比所述的第一矩形铜片沿左右方向的长度大,所述的第二矩形铜片沿前后方向的宽度比所述的第一矩形铜片沿前后方向的宽度大,所述的第三矩形铜片位于所述的第二矩形铜片的右侧，所述的第三矩形铜片的前端面与所述的第二矩形铜片的前端面平齐，所述的第三矩形铜片的左端面与所述的第二矩形铜片的右端面连接且呈贴合状态，所述的第三矩形铜片沿前后方向的宽度比所述的第二矩形铜片沿前后方向的宽度小；五个金属柱贯穿所述的第一覆铜层、所述的介质板和所述的第二覆铜层，五个金属柱的上部位于所述的第三矩形空心波导内，五个金属柱的下部位于所述的第六矩形空心波导内，五个金属柱的上端面与所述的第三矩形空心波导的上端面齐平；五个金属柱的下端面与所述的第六矩形空心波导的下端面齐平；五个金属柱均为圆柱形，分别称为第一金属柱、第二金属柱、第三金属柱、第四金属柱和第五金属柱；所述的第一
金属柱、所述的第二金属柱和所述的第三金属柱从后向前按照一行间隔排列，且所述的第一金属柱和所述的第二金属柱之间的距离与所述的第二金属柱和所述的第三金属柱之间的距离不相等，所述的第一金属柱的轴线与所述的第三矩形空心波导的后端面所在平面之间的距离大于所述的第一金属柱的半径，所述的第一金属柱的轴线与所述的第三矩形空心波导的右端面所在平面之间的距离大于所述的第一金属柱的半径，所述的第三金属柱的轴线与所述的第三矩形空心波导的前端面所在平面之间的距离大于第三金属柱的半径，所述的第三金属柱的轴线与所述的第三矩形空心波导的右端面所在平面之间的距离大于所述的第三金属柱的半径，所述的第一金属柱和所述的第二金属柱均位于所述的第二矩形铜片的右端面所在平面的右侧以及所述的第三矩形铜片的后端面所在平面的后侧，所述的第三金属柱位于所述的第三矩形铜片的前端面所在平面的前侧，所述的第四金属柱位于所述的第二矩形铜片的左端面所在平面的左侧，所述的第四金属柱的轴线与所述的第三矩形空心波导的左端面所在平面之间的距离大于所述的第四金属柱的半径，所述的第四金属柱的轴线与所述的第三矩形空心波导的前端面所在平面之间的距离大于所述的第四金属柱的半径，所述的第五金属柱位于所述的第四金属柱的右前侧以及所述的第三金属柱的左前侧，所述的第五金属柱到所述的第三矩形空心波导的前端面所在平面之间的距离大于第所述的五金属柱的半径；每个所述的模式分离器均有一个输入端口和两个输出端口，将该两个输出端口分别称为第一输出端口和第二输出端口；所述的第三矩形空气波导的后端面和所述的第六矩形空气波导的后端面共同构成所述的模式分离器的输入端口，所述的第一矩形空心波导的上端面作为所述的模式分离器的第一输出端口，所述的第五矩形空心波导的上端面作为所述的模式分离器的第二输出端口； 十六个模式分离器按照4行4列方式均匀间隔分布，且其行方向沿前后方向，列方向沿左右方向，位于同一行的每相邻两个模式分离器的第一矩形空心波导的中心间距为25mm，位于同一列的每相邻两个模式分离器的第一矩形空心波导的中心间距为25mm；十六个模式分离器的输入端口与所述的基于空心波导结构的馈电网络或者所述的基于sisl结构的馈电网络的十六个输出端口一一对应连接，十六个模式分离器的第一输出端口与十六个辐射单元的第一输入端口一一对应相连，十六个模式分离器的第二输出端口2与十六个辐射单元的第二输入端口一一对应相连。
8.所述的四个圆柱形空心波导的半径均为5.1mm，所述的第二方形空心波导的边长比所述的第一方形空心波导的边长小7mm，所述的第二方形空心波导沿上下方向的高度比所述的第一方形空心波导沿上下方向的高度小2.8mm，所述的第三方形空心波导的边长比所述的第二方形空心波导的边长小7.3mm，所述的第三方形空心波导沿上下方向的高度比所述的第二方形空心波导沿上下方向的高度大0.2mm，所述的第一方形空心波导的沿上下方向四条棱均进行了倒角，倒角的半径为3mm，所述的第二矩形金属块沿前后方向的宽度比所述的第一矩形金属块沿前后方向的宽度小0.56mm，所述的第二矩形金属块沿上下方向的高度比所述的第一矩形金属块沿上下方向的高度小5.85mm，所述的第三矩形金属块沿前后方向的宽度比所述的第二矩形金属块沿前后方向的宽度大1.32mm，所述的第三矩形金属块沿上下方向的高度比所述的第二矩形金属块沿上下方向的高度小5.25mm，所述的第四矩形金属块沿前后方向的宽度比所述的第三矩形金属块沿前后方向的宽度大3.04mm，所述的第四矩形金属块沿上下方向的高度比所述的第三矩形金属块沿上下方向的高度小3.8mm；所述的第五矩形金属块沿前后方向的宽度比所述的第四矩形金属块沿前后方向的宽度小
4.35mm，所述的第五矩形金属块沿上下方向的高度比所述的第四矩形金属块沿上下方向的高度小1.95mm；所述的第二矩形空心波导的下端面与所述的第四金属板下端面相距1.3mm；所述的第二矩形空心波导的左端面与所述的第一矩形空心波导的左端面所在平面之间的距离为0.2mm；所述的第二矩形空心波导的右端面与所述的第一矩形空心波导的右端面所在平面之间的距离为1.6mm；所述的第二矩形空心波导沿上下方向的厚度比所述的第一矩形空心波导沿上下方向的厚度小1.05mm；所述的第三矩形空心波导的右端面与所述的第一矩形空心波导的右端面所在平面之间的距离为11mm；所述的第三矩形空心波导沿上下方向的厚度比所述的第二矩形空心波导沿上下方向的厚度小0.15mm；所述的第七矩形空心波导的下端面与所述的第五金属板的下端面之间的距离为2.9mm；所述的第七矩形空心波导的左端面与所述的第六矩形空心波导的左端面所在平面的距离为11.5mm，所述的第一矩形铜片的前端面与所述的第三矩形空心波导前端面所在平面相距7.05mm，所述的第二矩形铜片沿左右方向的长度比所述的第一矩形铜片沿左右方向的长度大0.59mm,所述的第二矩形铜片沿前后方向的宽度比所述的第一矩形铜片沿前后方向的宽度大0.3mm,所述的第三矩形铜片沿前后方向的宽度比所述的第二矩形铜片沿前后方向的宽度小1.43mm；所述的第二矩形铜片的左前方向上的棱进行了半径为2.6mm的倒圆角；五个金属柱的半径均为0.3mm。
9.与现有技术相比，本发明的优点在于通过基于空心波导结构和基于sisl结构的混合馈电网络实现双模馈电网络，通过基于隔板结构以及阶梯渐变喇叭结构的混合辐射网络实现辐射网络，辐射网络的每个辐射单元中，第一矩形金属块、第二矩形金属块、第三矩形金属块、第四矩形金属块和第五矩形金属块这五个矩形金属块构成隔板结构，第一方形空心波导、第二方形空心波导和第三方形空心波导这三个方形空心波导构成阶梯渐变喇叭结构，在双模馈电网络中，通过将传统的基于空心波导的一分十六功分器沿其厚度方向分成上半部分结构和下半部分结构，上半部分结构作为第一馈电部分，下半部分结构作为第二馈电部分，同时在第一馈电部分和第二馈电部分之间插入以介质板及其上表面的第一覆铜层和下表面的第二覆铜层作为基材，通过在介质板、第一覆铜层和第二覆铜层上通过多个上下贯穿的第一金属化通孔围成一个一分十六功分器轮廓区域，从而通过第一馈电部分和第二馈电部分构成基于空心波导结构的馈电网络，通过第一馈电部分、一分十六功分器轮廓区域和第二馈电部分构成基于sisl结构的馈电网络，当一路te10模式的电磁波从基于空心波导结构的馈电网络的输入端口输入时，基于空心波导结构的馈电网络将进入其内的te10模式的电磁波变成十六路te10模式的电磁波在其十六个输出端口对应输出至十六个模式分离器，十六路te10模式的电磁波经过十六个模式分离器继续传输，十六个模式分离器的第一个输出端口将te10模式的电磁波继续传至十六个辐射单元的输入端口，每个辐射单元通过其内隔板结构和阶梯渐变喇叭结构将输入其内的一路te10模式的电磁波变成一路圆极化的电磁波辐射到自由空间；一路tem模式的电磁波从基于sisl结构的馈电网络的输入端口输入时，基于sisl结构的馈电网络将进入其内的tem模式的电磁波变成十六路tem模式的电磁波在其十六个输出端口一一对应输出至十六个模式分离器，十六路tem模式的电磁波经过十六个模式分离器继续传输，十六个模式分离器的第二个输出端口将十六路tem模式的电磁波继续传至十六个辐射单元的第二输入端口，每个辐射单元通过其内隔板结构和阶梯渐变喇叭结构将输入其内的一路tem模式的电磁波变成另一路圆极化的电磁波辐射到自由空间，本发明的双模馈电网络实现两种模式馈电功能，本发明中基于sisl结构
的馈电网络几乎完全嵌入基于空心波导结构的馈电网络的内部，故从整体结构来看，双模馈电网络只使用了一套馈电网络的尺寸实现了两套馈电网络的功能，另外由于基于sisl结构的馈电网络传输的是tem模信号，基于空心波导结构的馈电网络传输的是te10模信号，两种模式之间具有极高的隔离度，不仅保证了双模馈电网络中将两套馈电网络合成一套的可行性，还保证了能量之间不会产生较大的耦合，而且相对于现有的两套独立馈电网络馈电的双圆极化天线在尺寸上有着极大的优势，同时采用隔板结构和阶梯渐变喇叭结构来设计辐射网络，在保证极好的轴比的同时还保证了方向图的对称性，由此本发明在具有低剖面和低旁瓣的同时，还具有较好的轴比和稳定的方向图，并且结构简单，能够满足卫星通信链路的高增益和低成本的应用需求。
附图说明
10.图1为本发明的双模双圆极化天线阵列的立体图；图2为本发明的双模双圆极化天线阵列的辐射网络的立体图；图3为本发明的双模双圆极化天线阵列的辐射网络的分解图；图4为本发明的双模双圆极化天线阵列的辐射网络的辐射单元的立体图；图5为本发明的双模双圆极化天线阵列的辐射网络的辐射单元的分解图一；图6为本发明的双模双圆极化天线阵列的辐射网络的辐射单元的分解图二；图7为本发明的双模双圆极化天线阵列的辐射网络的辐射单元的分解图三；图8为本发明的双模双圆极化天线阵列的双模馈电网络的立体图；图9为本发明的双模双圆极化天线阵列的双模馈电网络的分解图；图10为本发明的双模双圆极化天线阵列的双模馈电网络的模式分离器的立体图；图11为本发明的双模双圆极化天线阵列的双模馈电网络的模式分离器的分解图；图12为本发明的宽带双极化天线阵列的反射系数仿真曲线图；图13为本发明的宽带双极化天线阵列的轴比仿真曲线图；图14为本发明的宽带双极化天线阵列的增益仿真曲线图。
具体实施方式
11.以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
12.实施例一：如图1所示，一种双模双圆极化天线阵列，包括按照由下至上的顺序层叠的双模馈电网络1和辐射网络2，双模馈电网络1用于将输入其处的te10模和tem模形式的电磁波传输至辐射网络2；辐射网络2用于将双模馈电网络1传输至其处的电磁波辐射至自由空间，双模馈电网络1为基于空心波导结构和基于sisl结构的混合馈电网络；辐射网络2为基于隔板结构以及阶梯渐变喇叭结构的混合辐射网络2。
13.实施例二：本实施例与实施例一基本相同，区别在于：如图2至图7所示，辐射网络2包括三块金属板以及设置在三块金属板上的16个辐射单元7；将三块金属板分别称为第一金属板4、第二金属板5和第三金属板6；第二金属板5位于第一金属板4的下方，第三金属板6位于第二金属板5的下方，第一金属板4、第二金属板5和第三金属板6均为方形板，且三者尺寸相同，第一金属板4、第二金属板5和第三金属板6上下对齐层叠在一起，第一金属板4、第二金属板5和第三金属板6一体成型，将每块金属板的长度方向作为左右方向，宽度方向作
为前后方向，厚度方向作为上下方向；每个辐射单元7均包括第一辐射组件、第二辐射组件和第三辐射组件；第一辐射组件包括开设在第一金属板4上的四个圆柱形空心波导，四个圆柱形空心波导分别称为第一圆柱形空心波导8、第二圆柱形空心波导9、第三圆柱形空心波导10和第四圆柱形空心波导11；四个圆柱形空心波导的半径相等，均为5.1mm，四个圆柱形空心波导上下贯穿第一金属板4，第一圆柱形空心波导8、第二圆柱形空心波导9、第三圆柱形空心波导10和第四圆柱形空心波导11按照2行2列方式均匀间隔分布，且其行方向沿前后方向，列方向沿左右方向，第一圆柱形空心波导8位于第1行第1列，第二圆柱形空心波导9位于第2行第1列，第三圆柱形空心波导10位于第1行第2列，第四圆柱形空心波导11位于第2行第2列，第一圆柱形空心波导8和第二圆柱形空心波导9的中心间距为12.5mm，第一圆柱形空心波导8和第三圆柱形空心波导10的中心间距为12.5mm，第四圆柱形空心波导11和第二圆柱形空心波导9的中心间距为12.5mm，第三圆柱形空心波导10和第四圆柱形空心波导11的中心间距为12.5mm，第一圆柱形空心波导8和第二圆柱形空心波导9前后对称，将其前后对称面所在平面称为第一对称面，第一圆柱形空心波导8和第三圆柱形空心波导10左右对称，将其左右对称面所在平面称为第二对称面，第一对称面和第二对称面的相交处为第一辐射组件的中心线，第一圆柱形空心波导8自身沿前后方向的对称面所在平面称为第三对称面，第一圆柱形空心波导8自身沿左右方向的对称面所在平面称为第四对称面，将第一辐射组件的中心线所在直线称为辐射单元7的中心；第二辐射组件包括开设在第二金属板5上的一个三级阶梯渐变喇叭，三级阶梯渐变喇叭由三个方形空心波导构成，三个方形空心波导分别称为第一方形空心波导12、第二方形空心波导13和第三方形空心波导14；第一方形空心波导12、第二方形空心波导13和第三方形空心波导14按照从上到下顺序分布，第一方形空心波导12、第二方形空心波导13和第三方形空心波导14的上端面为正方形，第一方形空心波导12的上端面与第二金属板5的上端面齐平，第一方形空心波导12沿上下方向的中心线与第一辐射组件的中心线位于同一直线；第一方形空心波导12的沿上下方向四条棱均进行了倒角，倒角的半径为3mm，第一方形空心波导12的前端面所在平面位于第四对称面的前侧且两者之间的距离大于第一圆柱形空心波导8的半径，第二方形空心波导13的上端面和第一方形空心波导12的下端面连接且呈贴合状态，第二方形空心波导13沿上下方向的中心线与第一方形空心波导12沿上下方向的中心线位于同一直线，第二方形空心波导13的边长比第一方形空心波导12的边长小，且小7mm，第二方形空心波导13沿上下方向的高度比第一方形空心波导12沿上下方向的高度小，且小2.8mm， 第二方形空心波导13的前端面所在平面位于第四对称面的前侧且两者之间的距离小于第一圆柱形空心波导8的半径，第三方形空心波导14的上端面和第二方形空心波导13的下端面连接且呈贴合状态，第三方形空心波导14沿上下方向的中心线与第二方形空心波导13沿上下方向的中心线位于同一直线，第三方形空心波导14的下端面和第二金属板5的下端面齐平，第三方形空心波导14的边长比第二方形空心波导13的边长小，且小7.3mm，第三方形空心波导14沿上下方向的高度比第二方形空心波导13沿上下方向的高度大，且大0.2mm， 第三方形空心波导14的前端面所在平面位于第四对称面的后侧且两者之间的距离小于第一圆柱形空心波导8的半径；第三辐射组件包括开设在第三金属板6上的第一方形槽15和五级金属阶梯；第一方形槽15上下贯穿第三金属板6，第一方形槽15沿上下方向的中心线与第三方形空心波导14沿上下方向的中心线位于同一直线，第一方形槽15的前端面与第三方形空心波导14的前端面位于同一平面，第
一方形槽15的后端面与第三方形空心波导14的后端面位于同一平面，第一方形槽15的左端面与第三方形空心波导14的左端面位于同一平面，第一方形槽15的右端面与第三方形空心波导14的右端面位于同一平面，五级金属阶梯包括五个矩形金属块，五个矩形金属块分别称为第一矩形金属块16、第二矩形金属块17、第三矩形金属块18、第四矩形金属块19和第五矩形金属块20，第一矩形金属块16、第二矩形金属块17、第三矩形金属块18、第四矩形金属块19和第五矩形金属块20按照从前到后的顺序依次设置在第一方形槽15内，第一矩形金属块16的前端面与第一方形槽15的前端面固定连接且呈贴合状态，第二矩形金属块17的前端面和第一矩形金属块16的后端面固定连接且呈贴合状态，第三矩形金属块18的前端面和第二矩形金属块17的后端面固定连接且呈贴合状态，第四矩形金属块19的前端面和第三矩形金属块18的后端面固定连接且呈贴合状态，第五矩形金属块20的前端面和第四矩形金属块19的后端面固定连接且呈贴合状态，第五矩形金属块20的后端面与第一方形槽15的后端面固定连接且呈贴合状态，第一矩形金属块16、第二矩形金属块17、第三矩形金属块18、第四矩形金属块19和第五矩形金属块20的左端面位于同一平面，第一矩形金属块16、第二矩形金属块17、第三矩形金属块18、第四矩形金属块19和第五矩形金属块20的右端面位于同一平面，第一矩形金属块16、第二矩形金属块17、第三矩形金属块18、第四矩形金属块19和第五矩形金属块20的下端面与第一方形槽15的下端面位于同一平面，第一矩形金属块16的右端面到第一方形槽15的右端面的距离等于第一矩形金属块16的左端面到第一方形槽15的左端面的距离，第一矩形金属块16沿左右方向的长度小于第一方形槽15沿左右方向的长度，第一矩形金属块16的上端面与第一方形槽15的上端面位于同一平面，第二矩形金属块17沿前后方向的宽度比第一矩形金属块16沿前后方向的宽度小，且小0.56mm，第二矩形金属块17沿上下方向的高度比第一矩形金属块16沿上下方向的高度小，且小5.85mm，第三矩形金属块18沿前后方向的宽度比第二矩形金属块17沿前后方向的宽度大，且大1.32mm，第三矩形金属块18沿上下方向的高度比第二矩形金属块17沿上下方向的高度小，且小5.25mm，第四矩形金属块19沿前后方向的宽度比第三矩形金属块18沿前后方向的宽度大，且大3.04mm，第四矩形金属块19沿上下方向的高度比第三矩形金属块18沿上下方向的高度小，且小3.8mm；第五矩形金属块20沿前后方向的宽度比第四矩形金属块19沿前后方向的宽度小，且小4.35mm，第五矩形金属块20沿上下方向的高度比第四矩形金属块19沿上下方向的高度小，且小1.95mm；第一方形槽15的下端面的前端、第一方形槽15的下端面的后端、第一方形槽15的下端面的左端与五级金属阶梯的下端面的左端之间围成辐射单元7的第一输入端口，第一方形槽15的下端面的前端、第一方形槽15的下端面的后端、第一方形槽15的下端面的右端与五级金属阶梯的下端面的右端之间围成辐射单元7的第二输入端口，四个圆柱形空心波导的上端面共同构成辐射单元7的输出端口； 16个辐射单元7按照4行4列方式均匀间隔分布，且其行方向沿前后方向，列方向沿左右方向， 位于同一行的每相邻两个辐射单元7的中心线之间的间距为25mm，位于同一列的每相邻两个辐射单元7的中心线之间的间距为25mm。
14.实施例二：本实施例与实施例二基本相同，区别在于：本实施例中，如图8至图11所示，双模馈电网络1包括两块金属板、一块介质板21、一个基于空心波导的一分十六功分器以及十六个模式分离器，将两块金属板称为第四金属板22和第五金属板23，第四金属板22、介质板21和第五金属板23按照由上至下顺序层叠，第四金属板22、介质板21和第五金属板
23三者沿左右方向的长度相等，沿前后方向的长度相等，第四金属板22位于第三金属板6的下方，第四金属板22的上端面与第三金属板6的下端面贴合，第四金属板22的左端面与第三金属板6的左端面齐平，第四金属板22的右端面与第三金属板6的右端面齐平，第四金属板22的前端面与第三金属板6的前端面齐平，第四金属板22的后端面与第三金属板6的后端面齐平；介质板21的上表面附着有第一覆铜层24，第一覆铜层24的前端面与介质板21的前端面齐平，第一覆铜层24的后端面与介质板21的后端面齐平，第一覆铜层24的左端面与介质板21的左端面齐平，第一覆铜层24的右端面与介质板21的右端面齐平，介质板21的下表面附着有第二覆铜层25，第二覆铜层25的前端面与介质板21的前端面齐平，第二覆铜层25的后端面与介质板21的后端面齐平，第二覆铜层25的左端面与介质板21的左端面齐平，第二覆铜层25的右端面与介质板21的右端面齐平；基于空心波导的一分十六功分器具有一个输入端口和十六个输出端口，基于空心波导的一分十六功分器的厚度方向沿上下方向，基于空心波导的一分十六功分器沿其厚度方向被平分为上半部分结构和下半部分结构，基于空心波导的一分十六功分器的上半部分结构设置在第四金属板22上，将该基于空心波导的一分十六功分器的上半部分结构称为第一馈电部分26，基于空心波导的一分十六功分器的下半部分结构设置在第五金属板23上，将该基于空心波导的一分十六功分器的下半部分结构称为第二馈电部分27，第一馈电部分26和第二馈电部分27上下完全对齐，如果第二馈电部分27向下移动将会与第二馈电部分27拼接构成完整的基于空心波导的一分十六功分器结构；第一覆铜层24上开设有轮廓与基于空心波导的一分十六功分器相同的第一个槽28，第二覆铜层25上开设有有轮廓与基于空心波导的一分十六功分器相同的第二个槽29，如果第一个槽28向下移动将会与第二个槽29完全重合，第一馈电部分26向下移动进入第一个槽28时，将会完全落在第一个槽28内部，如果第二馈电部分27向上移动进入第二个槽29时，将会完全落在第二个槽29内部，多个第一金属化通孔从上到下分别依次贯穿第一覆铜层24、介质板21以及第二覆铜层25，多个第一金属化通孔围成一个一分十六功分器轮廓区域，如果第一馈电部分26向下移动，将会完全进入该一分十六功分器轮廓区域内部；将由多个第一金属化通孔围成的一分十六功分器轮廓区域称为第一区域，将该第一区域对应于一分十六功分器的输入端口处作为该第一区域的输入端口，将该第一区域对应于一分十六功分器的十六个输出端口处作为该第一区域的十六个输出端口，该第一区域具有一个输入端口和十六个输出端口；第一馈电部分26和第二馈电部分27构成基于空心波导结构的馈电网络，第一馈电部分26具有基于空心波导的一分十六功分器的输入端口和十六个输出端口的上半部分，将基于空心波导的一分十六功分器的输入端口和十六个输出端口的上半部分作为第一馈电部分26的一个输入端口和十六个输出端口；第二馈电部分27具有基于空心波导的一分十六功分器的输入端口和十六个输出端口的下半部分，将基于空心波导的一分十六功分器的输入端口和十六个输出端口的下半部分作为第二馈电部分27的一个输入端口和十六个输出端口；第一馈电部分26的一个输入端口和第二馈电部分27的一个输入端口共同构成基于空心波导结构的馈电网络的输入端口；第一馈电部分26的十六个输出端口和第二馈电部分27的十六个输出端口上下一一对应，共同构成基于空心波导结构的馈电网络的十六个输出端口；基于空心波导结构的馈电网络具有一个输入端口和十六个输出端口，基于空心波导结构的馈电网络用于将其输入端口接入的一路te10模形式的电磁波变成十六路te10模形式的电磁波在其十六个输出端一一对应输出；第一馈电部分26、介质板21、第一覆铜层
24、第二覆铜层25和第二馈电部分27构成基于sisl结构的馈电网络，第一馈电部分26的输入端口、第二馈电部分27的输入端口和第一区域的输入端口共同构成基于sisl结构的馈电网络的输入端口；第一馈电部分26的十六个输出端口、第二馈电部分27的十六个输出端口和第一区域的十六个输出端口从上到下一一对接，形成基于sisl结构的馈电网络的十六个输出端口；基于sisl结构的馈电网络具有一个输入端口和十六个输出端口，基于sisl结构的馈电网络用于将其输入端口接入的一路tem模形式的电磁波变成十六路tem模形式的电磁波在其十六个输出端一一对应输出；十六个模式分离器的结构和尺寸完全一样，每个模式分离器均包括空心波导部分、防泄漏结构、覆铜块以及五个金属柱；空心波导部分包括七个矩形空心波导，七个矩形空心波导分别称为第一矩形空心波导30、第二矩形空心波导31、第三矩形空心波导32、第四矩形空心波导33、第五矩形空心波导34、第六矩形空心波导35和第七矩形空心波导36；第一矩形空心波导30、第二矩形空心波导31、第三矩形空心波导32、第四矩形空心波导33和第五矩形空心波导34均开设在第四金属板22上，第一矩形空心波导30的上端面与第四金属板22的上端面齐平；第一矩形空心波导30的前端面、第二矩形空心波导31的前端面、第三矩形空心波导32的前端面、第四矩形空心波导33的前端面、第五矩形空心波导34的前端面、第六矩形空心波导35的前端面和第七矩形空心波导36的前端面平齐；第一矩形空心波导30的后端面、第二矩形空心波导31的后端面、第三矩形空心波导32的后端面、第四矩形空心波导33的后端面、第五矩形空心波导34的后端面、第六矩形空心波导35的后端面、第六矩形空心波导35的后端面和第七矩形空心波导36的后端面平齐；第一矩形空心波导30的上端面与第四金属板22的上端面齐平，第二矩形空心波导31位于第一矩形空心波导30的下方，第一矩形空心波导30的下端面与第二矩形空心波导31的上端面连接且呈贴合状态，第二矩形空心波导31的下端面位于第四金属板22下端面的上方，且两者相距1.3mm；第二矩形空心波导31的左端面位于第一矩形空心波导30的左端面所在平面的左侧，且两者距离0.2mm；第二矩形空心波导31的右端面位于第一矩形空心波导30的右端面所在平面的左侧，且两者距离1.6mm；第二矩形空心波导31沿上下方向的厚度比第一矩形空心波导30沿上下方向的厚度小，且小1.05mm；第三矩形空心波导32位于第二矩形金属波导的下方，第三矩形空心波导32的上端面与第二矩形金属波导的下端面连接且两者呈贴合状态；第三矩形空心波导32的下端面与第四金属板22的下端面齐平；第三矩形空心波导32的左端面与第二矩形空心波导31的左端面平齐；第三矩形空心波导32的右端面位于第一矩形空心波导30的右端面所在平面的右侧，且两者距离11mm；第三矩形空心波导32沿上下方向的厚度比第二矩形空心波导31沿上下方向的厚度小，且小0.15mm；第四矩形空心波导33和第一矩形空心波导30相对于第三矩形空心波导32沿前后方向的对称面所在平面左右对称，第五矩形空心波导34和第二矩形空心波导31相对于第三矩形空心波导32沿前后方向的对称面所在平面左右对称；第六矩形空心波导35和第七矩形空心波导36均开设在第五金属板23上，第六矩形空心波导35的上端面与第五金属板23的上端面齐平；第六矩形空心波导35的左端面与第三矩形空心波导32的左端面齐平；第六矩形空心波导35的右端面与第三矩形空心波导32的右端面齐平；第六矩形空心波导35沿左右方向的长度与第三矩形空心波导32沿左右方向的长度一致；第六矩形空心波导35沿上下方向的厚度与第三矩形空心波导32沿上下方向的厚度一致；第七矩形空心波导36位于第六矩形空心波导35的下方，第七矩形空心波导36的上端面与第六矩形空心波导35的下端面连接且呈贴合状态；第七矩形空心波导36
的下端面位于第五金属板23的下端面的上方，且两者距离2.9mm；第七矩形空心波导36的左端面位于第六矩形空心波导35的左端面所在平面的右侧，且两者距离11.5mm；第七矩形空心波导36的右端面与第六矩形空心波导35的右端面平齐；防泄漏结构包括从上到下贯穿第一覆铜层24、介质板21和第二覆铜层25的多个第二金属化通孔37，多个第二金属化通孔37围成一个矩形区域38，如果第三矩形空气波导向下移动将会进入矩形区域38内部；覆铜块包括三块矩形铜片，分别称为第一矩形铜片39、第二矩形铜片40和第三矩形铜片41，第一覆铜层24上开设有开口，第一矩形铜片39、第二矩形铜片40和第三矩形铜片41位于开口处，第一矩形铜片39、第二矩形铜片40和第三矩形铜片41的上端面平齐，第一矩形铜片39、第二矩形铜片40和第三矩形铜片41的下端面均与介质板21的上端面连接且呈贴合状态；第一矩形铜片39的后端面与第三矩形空心波导32的后端面平齐，第一矩形铜片39的前端面位于第三矩形空心波导32前端面所在平面的后面以及第三矩形空心波导32的后端面所在平面的前侧，第一矩形铜片39的前端面与第三矩形空心波导32前端面所在平面相距7.05mm，第一矩形铜片39的左端面到第三矩形空心波导32的左端面所在平面的距离与第一矩形铜片39的右端面到第三矩形空心波导32的右端面所在平面的距离相等；第二矩形铜片40位于第一矩形铜片39的前侧，第二矩形铜片40的后端面与第一矩形铜片39的前端面连接且呈贴合状态，第二矩形铜片40的左端面位于第一矩形铜片39的左端面所在平面的左侧，第二矩形铜片40的右端面位于第一矩形铜片39的右端面所在平面的右侧，第二矩形铜片40的左端面所在平面与第一矩形铜片39的左端面之间的距离和第二矩形铜片40的右端面所在平面与第一矩形铜片39的右端面之间的距离相等；第二矩形铜片40沿左右方向的长度比第一矩形铜片39沿左右方向的长度大0.59mm,第二矩形铜片40沿前后方向的宽度比第一矩形铜片39沿前后方向的宽度大0.3mm, 第二矩形铜片40的左前方向上的棱进行了半径为2.6mm的倒圆角；第三矩形铜片41位于第二矩形铜片40的右侧，第三矩形铜片41的前端面与第二矩形铜片40的前端面平齐，第三矩形铜片41的左端面与第二矩形铜片40的右端面连接且呈贴合状态，第三矩形铜片41沿前后方向的宽度比第二矩形铜片40沿前后方向的宽度小1.43mm；五个金属柱贯穿第一覆铜层24、介质板21和第二覆铜层25，五个金属柱的上部位于第三矩形空心波导32内，五个金属柱的下部位于第六矩形空心波导35内，五个金属柱的上端面与第三矩形空心波导32的上端面齐平；五个金属柱的下端面与第六矩形空心波导35的下端面齐平；五个金属柱的半径均为0.3mm，五个金属柱均为圆柱形，分别称为第一金属柱42、第二金属柱43、第三金属柱44、第四金属柱45和第五金属柱46；第一金属柱42、第二金属柱43和第三金属柱44从后向前按照一行间隔排列，且第一金属柱42和第二金属柱43之间的距离与第二金属柱43和第三金属柱44之间的距离不相等，第一金属柱42的轴线与第三矩形空心波导32的后端面所在平面之间的距离大于第一金属柱42的半径，第一金属柱42的轴线与第三矩形空心波导32的右端面所在平面之间的距离大于第一金属柱42的半径，第三金属柱44的轴线与第三矩形空心波导32的前端面所在平面之间的距离大于第三金属柱44的半径，第三金属柱44的轴线与第三矩形空心波导32的右端面所在平面之间的距离大于第三金属柱44的半径，第一金属柱42和第二金属柱43均位于第二矩形铜片40的右端面所在平面的右侧以及第三矩形铜片41的后端面所在平面的后侧，第三金属柱44位于第三矩形铜片41的前端面所在平面的前侧，第四金属柱45位于第二矩形铜片40的左端面所在平面的左侧，第四金属柱45的轴线与第三矩形空心波导32的左端面所在平面之间的距离大于第四金属柱45的半径，
第四金属柱45的轴线与第三矩形空心波导32的前端面所在平面之间的距离大于第四金属柱45的半径，第五金属柱46位于第四金属柱45的右前侧以及第三金属柱44的左前侧，第五金属柱46到第三矩形空心波导32的前端面所在平面之间的距离大于第五金属柱46的半径；每个模式分离器均有一个输入端口和两个输出端口，将该两个输出端口分别称为第一输出端口和第二输出端口；第三矩形空气波导的后端面和第六矩形空气波导的后端面共同构成模式分离器的输入端口，第一矩形空心波导30的上端面作为模式分离器的第一输出端口，第五矩形空心波导34的上端面作为模式分离器的第二输出端口； 十六个模式分离器按照4行4列方式均匀间隔分布，且其行方向沿前后方向，列方向沿左右方向，位于同一行的每相邻两个模式分离器的第一矩形空心波导30的中心间距为25mm，位于同一列的每相邻两个模式分离器的第一矩形空心波导30的中心间距为25mm；十六个模式分离器的输入端口与基于空心波导结构的馈电网络或者基于sisl结构的馈电网络的十六个输出端口一一对应连接，十六个模式分离器的第一输出端口与十六个辐射单元7的第一输入端口一一对应相连，十六个模式分离器的第二输出端口2与十六个辐射单元7的第二输入端口一一对应相连。
15.本发明的双模双圆极化天线阵列中，双模馈电网络通过基于空心波导结构和基于sisl结构的混合馈电网络实现，辐射网络的每个辐射单元中，第一矩形金属块16、第二矩形金属块17、第三矩形金属块18、第四矩形金属块19和第五矩形金属块20这五个矩形金属块构成隔板结构，第一方形空心波导12、第二方形空心波导13和第三方形空心波导14这三个方形空心波导构成阶梯渐变喇叭结构，在双模馈电网络中，通过将传统的基于空心波导的一分十六功分器沿其厚度方向分成上半部分结构和下半部分结构，上半部分结构作为第一馈电部分26，下半部分结构作为第二馈电部分27，同时在第一馈电部分26和第二馈电部分27之间插入以介质板21及其上表面的第一覆铜层24和下表面的第二覆铜层25作为基材，通过在介质板21、第一覆铜层24和第二覆铜层25上通过多个上下贯穿的第一金属化通孔围成一个一分十六功分器轮廓区域，从而通过第一馈电部分26和第二馈电部分27构成基于空心波导结构的馈电网络，通过第一馈电部分26、一分十六功分器轮廓区域和第二馈电部分27构成基于sisl结构的馈电网络，当一路te10模式的电磁波从基于空心波导结构的馈电网络的输入端口输入时，基于空心波导结构的馈电网络将进入其内的te10模式的电磁波变成十六路te10模式的电磁波在其十六个输出端口对应输出至十六个模式分离器，十六路te10模式的电磁波经过十六个模式分离器继续传输，十六个模式分离器的第一个输出端口将te10模式的电磁波继续传至十六个辐射单元的输入端口，每个辐射单元通过其内隔板结构和阶梯渐变喇叭结构将输入其内的一路te10模式的电磁波变成一路圆极化的电磁波辐射到自由空间；一路tem模式的电磁波从基于sisl结构的馈电网络的输入端口输入时，基于sisl结构的馈电网络将进入其内的tem模式的电磁波变成十六路tem模式的电磁波在其十六个输出端口一一对应输出至十六个模式分离器，十六路tem模式的电磁波经过十六个模式分离器继续传输，十六个模式分离器的第二个输出端口将十六路tem模式的电磁波继续传至十六个辐射单元的第二输入端口，每个辐射单元通过其内隔板结构和阶梯渐变喇叭结构将输入其内的一路tem模式的电磁波变成另一路圆极化的电磁波辐射到自由空间，本发明的双模馈电网络实现两种模式馈电功能。
16.为验证本发明的的双模双圆极化天线阵列性能，对本发明的双模双圆极化天线阵列采用进行hfss仿真。本发明的的双模双圆极化天线阵列的反射系数仿真曲线图如图12所
示，本发明的双模双圆极化天线阵列的轴比仿真曲线图如图13所示。本发明的双模双圆极化天线阵列的增益仿真曲线图如图14所示。
17.分析图12可知：在整个工作频段（18-21ghz）内，基于空心波导结构的馈电网络的输入端口（port 1）的反射系数s
11
在-10.8db以下，基于sisl结构的馈电网络的输入端口（port 2）的反射系数s
22
在-11.9db以下，port 1和port 2之间的隔离度s
12
在-15dbi以下。分析图13可知：在整个工作频段（18-21ghz）内，基于空心波导结构的馈电网络的输入端口（port 1）的轴比在22.5db以下，基于sisl结构的馈电网络的输入端口（port 2）的轴比在2.7db以下。分析图14可知，在整个工作频段（18-21ghz）内，基于空心波导结构的馈电网络的输入端口（port 1）的增益在24.8-26.9dbi范围内，基于sisl结构的馈电网络的输入端口（port 2）的增益在25-26.9dbi范围内。综上所述，本发明的的双模双圆极化天线阵列具有低剖面的同时，还具有较好的轴比，并且结构简单，能够满足卫星通信链路的高增益和低成本的应用需求。