双频双圆极化喇叭天线

本发明涉及天线领域，具体而言，涉及一种双频双圆极化喇叭天线。

背景技术：

1、天线作为无线电系统中的不可或缺的前端，可以实现传输线上的导行波与自由空间电磁波互相转换，是用来发射和接收电磁波的重要部件。按天线的极化特性分，可以分为线极化天线、圆极化天线。其中线极化天线包括水平极化和垂直极化天线，圆极化天线与线极化天线相比，具有明显优势。由于圆极化电磁波在环境、气候、载体运动等因素的影响下极化偏转更小，而且圆极化波还可以对抗雨、雾、电离层以及多径效应和法拉第旋转效应的影响。因此，圆极化天线在导航定位、rfid、物联网、卫星通信等领域有更广阔的应用前景和研究意义。

2、现有双频双圆极化喇叭天线一般通过两种方式实现。一种是在喇叭口面加载电磁超材料表面结构来实现，但由于电磁超材料表面结构比较复杂，且其加载与喇叭口面处，所以会使得天线的体积增大，还会由于电磁超材料的工作原理会导致利用电磁超表面加载的双频双圆极化喇叭天线的工作频带相对较窄。此外，还可以通过利用双频正交模转换器为喇叭天线馈电，并额外增加波导介质圆极化器的方式，实现喇叭天线的双频双圆极化，但此种办法也会大大增加整个喇叭天线的尺寸，且在同一时刻只能辐射单个频段的电磁波。

技术实现思路

1、本发明的目的包括，例如，提供了一种双频双圆极化喇叭天线，其能够在单端口馈电的条件下，实现喇叭天线双频双圆极化辐射，且不会增加天线的体积，还能够提供更宽的带宽。

2、本发明的实施例可以这样实现：

3、第一方面，本发明提供一种双频双圆极化喇叭天线，包括波导、喇叭辐射体和圆极化构件；

4、所述波导设置于所述喇叭辐射体的端部；

5、所述圆极化构件包括介质板和印刷于所述介质板一侧的金属导电层；

6、所述介质板设置于所述喇叭辐射体内；

7、所述圆极化构件用于形成人工表面等离激元，以将所述波导引导的垂直线极化波在部分频段转换为左旋圆极化波和部分频段转换为右旋圆极化波。

8、在可选的实施方式中，所述喇叭辐射体为角锥形结构，且所述喇叭辐射体的张角口为矩形；

9、所述介质板在长度方向的中心线与所述波导在长度方向的中心线共线，且所述介质板倾斜设置于所述喇叭辐射体内。

10、在可选的实施方式中，所述波导为矩形波导，所述介质板相对于所述波导的底面呈45°倾角设置于所述喇叭辐射体内。

11、在可选的实施方式中，所述金属导电层包括连接贴片和多个金属贴片；

12、所述金属贴片沿着所述介质层长度方向延伸；

13、所有的所述金属贴片周期性的排布于所述连接贴片的两侧，且与所述连接贴片连接。

14、在可选的实施方式中，所述金属导电层还包括第一过渡贴片，所述第一过渡贴片设置于所述连接贴片靠近所述波导的一侧，且与所述连接贴片连接，所述第一过渡贴片向着靠近所述波导的方向宽度逐渐缩小。

15、在可选的实施方式中，所述第一过渡贴片包括第一连接片和多个第一过渡片；

16、所述第一连接片的一端与所述连接贴片靠近所述波导的一端连接，另一端向着所述波导的方向延伸，且其端部的宽度逐渐缩小；

17、所有的所述第一过渡片设置于所述第一连接片的两侧，且相邻的两个所述第一过渡片的间距与相邻的两个所述金属贴片的间距相同；

18、位于所述第一连接片同侧的所述第一过渡片，向着靠近所述波导的方向，且在所述介质板宽度方向上逐渐变短。

19、在可选的实施方式中，所述金属导电层还包括第二过渡贴片，所述第二过渡贴片设置于所述连接贴片远离所述波导的一侧，且与所述连接贴片连接，所述第二过渡贴片向着远离所述波导的方向宽度逐渐缩小。

20、在可选的实施方式中，所述第二过渡贴片包括第二连接片和多个第二过渡片；

21、所述第二连接片的一端与所述连接贴片远离所述波导的一端连接，另一端向着所述辐射体的张角口延伸，且其端部的宽度逐渐缩小；

22、所有的所述第二过渡片设置于所述第二连接片的两侧，且相邻的两个所述第二过渡片的间距与相邻的两个所述金属贴片的间距相同；

23、位于所述第二连接片同侧的所述第二过渡片，向着远离所述波导的方向，且在所述介质板宽度方向上逐渐变短。

24、在可选的实施方式中，所述金属导电层相对所述介质板宽度方向的中心和长度方向的中线对称。

25、在可选的实施方式中，所述波导为频率范围是8.2ghz-12.4ghz，所述连接贴片的长度取值范围为25mm-30mm，所述连接贴片的宽度为5mm-10mm，相邻的两个所述金属贴片在的间距的取值范围为0.5mm-1.5mm，所述金属贴片在所述介质板的长度方向尺寸的取值为0.5mm-1.5mm，所述金属贴片在所述介质板的宽度方向尺寸的取值为3mm-5mm。

26、本发明实施例的提供的一种双频双圆极化喇叭天线的有益效果包括，例如：

27、本申请通过在介质板的一侧设置金属导电层，从而形成圆极化构件，并将介质板设置喇叭辐射体内，导电层可以形成人工表面等离激元，利用人工表面等离激元的慢波传播特性，从而将波导引导的垂直线极化波在部分频段转换为左旋圆极化波和部分频段转换为右旋圆极化波。且由于介质板设置在喇叭辐射体内，不会增加天线的体积，且对天线的质量影响不大。最重要的是，利用导波与人工表面等离激元模式的色散特性，实现了圆极化角锥喇叭天线的宽带特性，其与利用电磁超表面实现的圆极化喇叭天线相比，具有更宽的轴比带宽。

技术特征：

1.一种双频双圆极化喇叭天线，其特征在于，包括波导、喇叭辐射体和圆极化构件；

2.根据权利要求1所述的双频双圆极化喇叭天线，其特征在于，所述喇叭辐射体为角锥形结构，且所述喇叭辐射体的张角口为矩形；

3.根据权利要求2所述的双频双圆极化喇叭天线，其特征在于，所述波导为矩形波导，所述介质板相对于所述波导的底面呈45°倾角设置于所述喇叭辐射体内。

4.根据权利要求1所述的双频双圆极化喇叭天线，其特征在于，所述金属导电层包括连接贴片和多个金属贴片；

5.根据权利要求4所述的双频双圆极化喇叭天线，其特征在于，所述金属导电层还包括第一过渡贴片，所述第一过渡贴片设置于所述连接贴片靠近所述波导的一侧，且与所述连接贴片连接，所述第一过渡贴片向着靠近所述波导的方向宽度逐渐缩小。

6.根据权利要求5所述的双频双圆极化喇叭天线，其特征在于，所述第一过渡贴片包括第一连接片和多个第一过渡片；

7.根据权利要求4所述的双频双圆极化喇叭天线，其特征在于，所述金属导电层还包括第二过渡贴片，所述第二过渡贴片设置于所述连接贴片远离所述波导的一侧，且与所述连接贴片连接，所述第二过渡贴片向着远离所述波导的方向宽度逐渐缩小。

8.根据权利要求7所述的双频双圆极化喇叭天线，其特征在于，所述第二过渡贴片包括第二连接片和多个第二过渡片；

9.根据权利要求4所述的双频双圆极化喇叭天线，其特征在于，所述金属导电层相对所述介质板宽度方向的中心和长度方向的中线对称。

10.根据权利要求4所述的双频双圆极化喇叭天线，其特征在于，所述波导为频率范围是8.2ghz-12.4ghz，所述连接贴片的长度取值范围为25mm-30mm，所述连接贴片的宽度为5mm-10mm，相邻的两个所述金属贴片在的间距的取值范围为0.5mm-1.5mm，所述金属贴片在所述介质板的长度方向尺寸的取值为0.5mm-1.5mm，所述金属贴片在所述介质板的宽度方向尺寸的取值为3mm-5mm。

技术总结
本发明实施例提供一种双频双圆极化喇叭天线，属于天线技术领域。双频双圆极化喇叭天线包括波导、喇叭辐射体和圆极化构件。波导设置于喇叭辐射体的端部。圆极化构件包括介质板和印刷于介质板一侧的金属导电层。介质板设置于喇叭辐射体内。圆极化构件用于形成人工表面等离激元，以将波导引导的垂直线极化波在部分频段转换为左旋圆极化波和部分频段转换为右旋圆极化波。其能够在单端口馈电的条件下，实现喇叭天线双频双圆极化，并且不会增加天线的体积，还能够提供更宽的带宽。

技术研发人员：李丹阳,田超,杜若楠,王亚伟,梁建刚,崔星烁
受保护的技术使用者：中国人民解放军空军工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14