一种米字改良波束赋形天线的制作方法

本申请涉及低轨卫星传输ku频段无线电波的通信天线领域，尤其是涉及一种米字改良波束赋形天线。

背景技术：

1、目前,公知的一般喇叭天线辐射方向图呈现轴向增益较高,增益随偏离轴向角度增加呈陡降趋势。在低轨卫星特定波束(±65°)范围内增益可实现-4.5～5.0db。

2、在ku频段，受频率、尺寸限制，公知的双臂螺旋、四臂螺旋宽波束赋形天线形式已不适用。公知的多模同轴喇叭赋形天线辐射方向图在波束宽度为士65°范围内增益可实现-1～0db,低于2.5db。

3、但在低轨卫星测控系统中,要求在特定波束(±65°)内增益大于2.5db，导致上述公知的天线方案均无法满足指标要求。

技术实现思路

1、本申请提供一种米字改良波束赋形天线，以解决在低轨卫星测控系统中,无法满足特定波束(±65°)内增益大于2.5db的问题。

2、为解决上述问题，本发明申请的技术方案为：

3、一种米字改良波束赋形天线，包括依次连接的同轴波导转换器、矩形波导-圆波导转换器、圆极化器；其中，所述圆极化器背离所述矩形波导-圆波导转换器的输出端设置有赋形腔，所述赋形腔固定于所述圆极化器的外侧壁且环绕设置于所述圆极化器外侧；

4、同轴喇叭，第一端固定于所述圆极化器输出端端面，第二端沿所述圆极化器轴线延伸至所述赋形腔外侧；

5、介质罩，固定于所述赋形腔上背离所述同轴转换器的侧壁，且所述介质罩罩设于所述同轴喇叭上；所述介质罩内壁和所述同轴喇叭外侧壁之间存在间隙；所述介质罩朝向所述同轴喇叭的顶面内壁设置有米字金属件。

6、本发明的米字改良波束赋形天线，所述同轴喇叭的内径取值为a，a的取值范围在[16.0,17.5]mm。

7、本发明的米字改良波束赋形天线，所述器赋形腔的内径取值为b，b的取值范围在[42,52]mm。

8、本发明的米字改良波束赋形天线，所述赋形腔沿所述圆极化器轴线长度取值为c，c的取值范围在[6.9,7.5]mm。

9、本发明的米字改良波束赋形天线，所述同轴喇叭第二端面沿所述圆极化器轴线伸出所述赋形腔的长度取值为d，d的取值范围在[13.2，15]mm。

10、本发明的米字改良波束赋形天线，所述赋形腔沿所述同轴喇叭径向的外侧壁与所述同轴喇叭的外侧壁距离取值为g，g的取值范围在[16,17]mm。

11、本发明的米字改良波束赋形天线，所述米字金属件包括四根金属片，所述金属片的中心均开设有通孔；限位件穿设于四个所述通孔内并螺纹连接于所述介质罩上，且相邻金属片之间角度为q，q的取值范围在[30°，60°]。

12、本发明的米字改良波束赋形天线，所述金属片宽度取值为k，k的取值范围为[1.5,2.2]mm；所述金属片长度取值为e，e的取值范围在[22.5,26]mm，所述金属片厚度取值为f，f的取值范围在[0.4,1]mm。

13、本发明的米字改良波束赋形天线，所述米字金属件朝向所述同轴喇叭的侧壁和所述同轴喇叭第二端面距离为i，i的取值范围在[19,23.5]mm。

14、本发明的米字改良波束赋形天线，所述介质罩的介电常数为h，h的取值范围在[3.2,3.8]。

15、本发明申请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：

16、本发明通过在同轴喇叭上加载米字金属件及赋形腔的方式，对通过该同轴喇叭向外辐射的电磁波进行波束赋形，通过对结构尺寸的优化设计能够实现特定波束(±65°)内增益大于2.5db，实现了低轨卫星对地测控波束赋形增益要求。

技术特征：

1.一种米字改良波束赋形天线，其特征在于：包括依次连接的同轴波导转换器、矩形波导-圆波导转换器、圆极化器；其中，所述圆极化器背离所述矩形波导-圆波导转换器的输出端设置有赋形腔，所述赋形腔固定于所述圆极化器的外侧壁且环绕设置于所述圆极化器外侧；

2.根据权利要求1所述的米字改良波束赋形天线，其特征在于：所述同轴喇叭的内径取值为a，a的取值范围在[16.0,17.5]mm。

3.根据权利要求1所述的米字改良波束赋形天线，其特征在于：所述器赋形腔的内径取值为b，b的取值范围在[42,52]mm。

4.根据权利要求1所述的米字改良波束赋形天线，其特征在于：所述赋形腔沿所述圆极化器轴线长度取值为c，c的取值范围在[6.9,7.5]mm。

5.根据权利要求1所述的米字改良波束赋形天线，其特征在于：所述同轴喇叭第二端面沿所述圆极化器轴线伸出所述赋形腔的长度取值为d，d的取值范围在[13.2，15]mm。

6.根据权利要求1所述的米字改良波束赋形天线，其特征在于：所述赋形腔沿所述同轴喇叭径向的外侧壁与所述同轴喇叭的外侧壁距离取值为g，g的取值范围在[16,17]mm。

7.根据权利要求6所述的米字改良波束赋形天线，所述米字金属件包括四根金属片，所述金属片的中心均开设有通孔；限位件穿设于四个所述通孔内并螺纹连接于所述介质罩上，且相邻金属片之间角度为q，q的取值范围在[30°，60°]。

8.根据权利要求7所述的米字改良波束赋形天线，其特征在于：所述金属片宽度取值为k，k的取值范围为[1.5,2.2]mm；所述金属片长度取值为e，e的取值范围在[22.5,26]mm，所述金属片厚度取值为f，f的取值范围在[0.4,1]mm。

9.根据权利要求6所述的米字改良波束赋形天线，其特征在于：所述米字金属件朝向所述同轴喇叭的侧壁和所述同轴喇叭第二端面距离为i，i的取值范围在[19,23.5]mm。

10.根据权利要求1所述的米字改良波束赋形天线，其特征在于：所述介质罩的介电常数为h，h的取值范围在[3.2,3.8]。

技术总结
本发明公开提供了一种米字改良波束赋形天线，涉及低轨卫星传输Ku频段无线电波的通信天线领域，包括依次连接的同轴波导转换器、矩形波导‑圆波导转换器、圆极化器；其中，圆极化器背离矩形波导‑圆波导转换器的输出端设置有赋形腔，赋形腔固定于圆极化器的外侧壁且环绕设置于圆极化器外侧；同轴喇叭，第一端固定于圆极化器输出端端面，第二端沿圆极化器轴线延伸至赋形腔外侧；介质罩，固定于赋形腔上背离同轴转换器的侧壁，且介质罩罩设于同轴喇叭上；介质罩内壁和同轴喇叭外侧壁之间存在间隙；介质罩背离同轴喇叭的顶面设置有米字金属件。本申请以解决在低轨卫星测控系统中,无法满足特定波束±65°内增益大于2.5dB的问题。

技术研发人员：向小春,刘良玉,庄园,张丽娜,张宇环
受保护的技术使用者：上海航天测控通信研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15