介质填充圆波导圆极化天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明是关于一种介质填充圆波导圆极化天线，特别适用于宽带、小型化口径的波导圆极化天线。
【背景技术】
[0002]当目标的极化特性未知时，一般采用双圆极化天线进行接收。但是双圆极化天线的极化隔离在宽频带内往往不理想。天线构成实现圆极化天线的最简单方法是对两个正交的偶极子单元极子天线馈电相位保持90°相位差。这种天线虽然在轴向圆极化轴比很好，但是在偏离轴向较大角度的圆极化轴比很差。众所周知，波纹喇叭的平面和平面方向图等化很好，可以在很宽的角度范围内产生很好的圆极化波瓣图，因而被广泛用作卫星通信中的馈源。但是波纹喇叭的波束仍不够宽，不能满足宽波束的要求。并且馈电系统需要圆极化器，体积大。为了得到宽波束，必须缩小天线口径。并且波纹喇叭形成的表面波可等效于在圆锥喇叭表面涂敷一层介质。基于上述考虑，现有技术采用了一种介质填充的圆波导天线。现有技术的介质填充波导圆极化天线的主要形式是金属隔板型、波导切角型。这两种形式的介质填充波导圆极化天线，都是沿用空气波导圆极化天线的圆极化技术。金属隔板型是在填充介质中心夹一块多级阶梯状的金属隔板实现圆极化，存在的主要问题是金属隔板的加工和与填充介质的粘合难度较大、结构比较复杂，不便于加工；波导切角型是通过对方波导或圆波导切角从而改变波导对称性实现圆极化，但切角波导及与之对应的填充介质加工复杂，并且由于波导不对称不便与后端馈电连接。
[0003]在卫星通信领域，单一极化方式已很难满足电子设备的要求，圆极化天线的应用就显得十分重要。同时，随着技术的发展，在越来越多的应用场合要求天线小型化。在宽带宽角扫描相控阵天线中要求减小天线单元的尺寸实现大角度扫描。适合上述应用的常用天线形式是微带天线，微带天线的优点是加工简单、低剖面，但损耗大、圆极化带宽窄。介质填充波导天线也是一种常用的小型化天线形式，与微带天线相比，具有效率高、频带宽、结构强度好、易于一体化加工等优点，但介质填充波导天线实现圆极化的技术手段相对较少。
[0004]本发明提出了一种新型的介质填充波导圆极化天线，在介质棒上开一对径向对称的空气槽实现圆极化，在介质棒的馈电端和辐射端采用锥形渐变结构实现匹配，利用介质棒上的安装法兰将介质棒固定在波导腔内，天线结构简单、易于加工，特别适合作为一种口径小型化的圆极化波导天线。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对现有技术存在的不足之处，提供一种结构简单、易于加工、易于装配，可一体化加工完成，适用于口径小型化、宽带等应用要求的新型介质填充波导圆极化天线。
[0006]本发明解决技术问题所采用的技术方案是:一种介质填充波导圆极化天线，包括，带有圆柱台的波导腔体I和填充在波导腔体I内的介质棒2，其特征在于:波导腔体I由介质圆波导和圆锥喇叭连接而成，该波导腔体I后端制有圆台及其圆台中心的矩形端面锥形渐变波导11，矩形端面锥形渐变波导过渡到圆波导腔12延伸段后连接圆锥喇叭13构成天线馈电段，填充在波导腔体I中的介质棒2尾部后段馈电端，制有圆锥渐变馈电匹配段21、前部前段辐射端，制有圆锥台渐变过渡段构成的辐射匹配段23，在位于介质棒2中部的圆极化器22的圆柱体上制有一对径向对称的空气槽24，以实现线极化转圆极化功能。
[0007]本发明相比于现有技术具有如下有益效果:
本发明采用一个独立整体结构的介质棒2，并在其上开一对径向对称的空气槽25实现圆极化，不需要再增加其他元件，便于加工，可一体化加工完成，加工精度高、一致性好。
[0008]在本发明中，馈电矩形波导到介质填充圆波导的过渡结构采用波导腔体渐变过渡和介质棒渐变过渡相结合，大大减小了过渡长度，过渡结构的匹配性能好、带宽非常宽。
[0009]本发明将天线分成波导腔体I和介质棒2两个单独元件，在介质棒2和波导腔体I上分别设计特定的法兰25和法兰槽14，通过优化法兰的结构和尺寸，可以达到对天线性能影响非常小的效果，通过该法兰25和法兰槽14将介质棒2固定在波导腔体I内，使结构变得非常简单、易于实现，并且可靠性好。
[0010]本发明采用包括馈电匹配段21、开一对空气槽24的圆极化器22、辐射匹配段23、介质棒安装法兰25所构成的介质棒2，介质棒2采用高介电常数一般大于3的介质材料，装配在波导腔体I内，大大减小了波导腔体I的口径尺寸。在介质棒2的圆极化器22上开一对径向对称的空气槽24实现线极化转圆极化功能，在介质棒2的馈电端和辐射端采用锥形渐变结构实现匹配，利用介质棒2上的安装法兰25将介质棒2固定在波导腔I内，天线结构简单、易于加工。
[0011]由于介质填充波导的辐射口径大大减小，辐射匹配差，采用上述辐射结构能达到良好的匹配性能，对匹配效果影响最大的结构参数是介质棒渐变辐射匹配段23突出辐射口的高度和顶部直径，对这两个参数进行优化能达到最佳匹配效果。
[0012]介质棒(2)通过安装法兰(25)将介质棒(2)固定在波导腔(I)内，固定结构非常简单并且精度高，控制法兰的尺寸可以使天线性能几乎不受影响。
[0013]本发明特别适合作为一种口径小型化的圆极化波导天线。
【附图说明】
[0014]图1是本发明介质填充圆波导圆极化天线的透视结构示意图。
[0015]图2是图1的沿空气槽所在平面的剖视图。
[0016]图3是波导腔体的结构示意图。
[0017]图4是介质棒的结构示意图。
[0018]图中:1波导腔体，2介质棒，11矩形端面锥形渐变波导，12圆波导腔，13圆锥喇口八，14介质棒安装法兰槽，21介质棒馈电匹配段，22圆极化器，23辐射