宽频带低轴比双圆极化波导阵列天线设计

发布时间：2019-10-09 18:27

【摘要】：基于波导损耗小、易加工等特点,设计了一种应用于卫星通信系统的新型X波段宽频带低轴比双圆极化波导阵列天线。采用平面方形喇叭阵列、正交模耦合器和波导窄边耦合功分器来实现双圆极化的工作方式。据此设计,加工了一套16×16单元天线阵列,尺寸大小为440mm×440mm×50mm。采用电磁仿真软件Ansoft HFSS进行仿真设计,详细介绍了该天线的设计方法,测试结果和仿真结果吻合良好。测试结果表明,该天线在12%的工作频段内轴比优于1.5dB,驻波比优于1.6,带内增益大于31.0dB,天线辐射效率优于80%。
【图文】：

图１宽带双圆极化波导天线阵列矩形波导喇叭栅格

度低，自身强度高，工作可靠。１天线阵设计本天线采用１６×１６辐射喇叭单元组成的平板双圆极化天线阵列，该阵列天线由辐射喇叭栅格单元、正交模耦合器、平面矩形波导网络和矩形波导窄边耦合功分网络等组成，如图１所示。图１宽带双圆极化波导天线阵列１．１矩形波导喇叭栅格为实现喇叭口面电流的均匀分布，，采用矩形栅格把单个喇叭口径划分为２×２的辐射单元（如图２所示），从而改善天线口面的电流分布，提高阵列天线的方向系数。１．２正交模耦合器正交模耦合器的结构如图３所示，其主要功能是合成或分离两正交模式，广泛应用在卫星通信、图２矩形波导喇叭栅格雷达系统和射电天文中。正交模耦合器按照工作范围可以分为窄带正交模耦合器（通常小于１０％）和宽带正交模耦合器。对于宽带正交模耦合器，结构众多，常见的如鳍线、四脊、十字专门、Ｂｏｉｆｏｔ、双脊和对称负反馈，它们各具特点，但是作为阵列天线的一部分，其结构都较复杂和庞大。采用图３所示的新型正交模耦合器，可以大大降低整个阵列天线的复杂度，而且其工作带宽、交叉极化都比较优越。图３正交模耦合器示意图１．３平面矩形波导网络两个极化采用的馈电网络如图４所示，采用平面矩形Ｈ－Ｔ结构的网络，可以大大降低天线的厚度，而且可以增加天线的工作带宽，获得宽频带下较好的电性能指标。图４平面矩形波导网络５１２０１７年第１期张洪涛：宽频带低轴比双圆极化波导阵列天线设计逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄
【作者单位】： 中国电子科技集团公司第三十八研究所;上海交通大学电子工程系;孔径阵列与空间探测安徽省重点实验室;
【分类号】：TN828.5

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本文编号：2546900