一种超宽带的高XPD双极化天线馈源制造技术

本实用新型专利技术公开一种超宽带的高XPD双极化天线馈源，其特征在于，包括：介质辐射头、圆波导管、超宽带双极化分离器、调节螺钉，所述介质辐射头安装在圆波导管一端，超宽带双极化分离器安装在圆波导管另一端，其中所述超宽带极化分离器包括金属管及其上依次设置的标准矩形波导口二、极化分离结构、矩圆变换结构、标准矩形波导口一，调节螺钉设置在金属管的侧部。本实用新型专利技术通过由矩圆转换代替矩形到圆形的窗口耦合，减少了后口的极化变换引起的频带窄的限制，中间部分通过简单的短路针进行滤波；前面的辐射部分是通过多阶台阶进行辐射匹配，整个设计具有高性能、超宽带宽的特点。

A Ultra Wideband High XPD Bipolar Antenna Feed

【技术实现步骤摘要】
一种超宽带的高XPD双极化天线馈源
本技术涉及通信天线设备
，尤其涉及一种超宽带的高XPD双极化天线馈源
技术介绍
抛物面天线是通信领域天馈系统中最早的天线类型之一。抛物天线将位于焦点的馈源所发射的电磁波朝正前方反射并保持同相，从而形成高方向性波束，或者将平行波束会聚于焦点。高方向性是它最显著的特点，因此常被应用于高增益场合，如射电天文望远镜、卫星地面接收站、火控雷达、微波中继传输等。在通信系统中常采用抛物面天线来实现大容量空中微波链路通信。近年来，随着无线通信网络从GSM、UMTS发展到LTE，回传网络所需要的承载宽带需求日益增长。对于电信运营商而言，可以通过提高主干网的承载能力大大缓解无线传输紧张的频率资源。提高主干网的承载能力可以通过增加通信频带的带宽、采用多状态调节方式这些通用的方式外，还可以采用交叉极化频率重复使用技术。交叉极化频率重复使用技术即在同一微波链路中在同一频率上利用两个正交极化独立传输不同的数据信号。显然为了使一个极化(如垂直极化)上传输的信号不致严重干扰另一个极化(如水平极化)上的传输信号，要求传输系统的XPD值足够高。高XPD值的双极化抛物面天线的市场需求悄然而生。高XPD双极化抛物面天线是在原来常规抛物面天线的基础上，对XPD(交叉极化鉴别度)这项指标提出更高的要求，以提升其整个系统的抗干扰能力，使主干网的承载能力大大提升。目前市场上的高XPD天线的带宽基本只能做到8％，严重制约着天线成本与网络的宽频化布局。目前，高XPD天线馈源主要通过采用极化旋转针的形式将两相互成90°的线极化信号分离或合成后，通过前端的辐射腔发射出去，这种形式的结构应用频段的带宽窄是一大缺陷。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本技术的目的在于提供一种加工简单、性能容易实现的超宽带的高XPD双极化天线馈源。为达到以上目的，本技术采用如下技术方案。一种超宽带的高XPD双极化天线馈源，其特征在于，包括：介质辐射头、圆波导管、超宽带双极化分离器、调节螺钉，所述介质辐射头安装在圆波导管一端，超宽带双极化分离器安装在圆波导管另一端，其中所述介质辐射头包括沿轴向方向依次设置的内圆柱介质匹配段、管外圆锥介质辐射体，管外圆锥介质辐射体的一端设置有圆锥底面，所述超宽带极化分离器包括金属管及其上依次设置的标准矩形波导口二、极化分离结构、矩圆变换结构、标准矩形波导口一，调节螺钉设置在金属管的侧部。作为上述方案的进一步说明，所述介质辐射头的内圆柱介质匹配段插入圆波导管内以实现阻抗匹配，管外圆锥介质辐射体则分别对其侧面和底面进行几何赋形，调节相位与初级方向图，管外圆锥介质辐射体的圆锥底面敷涂金属涂层以起到副反射面的作用。进一步地，所述管内介质匹配段由四节直径Di和长度Li各不相同的圆柱段组成，其中至少有一节圆柱段的直径Di与波导管内径D一致。本实施例中，圆波导管内的介质体部分共由四节圆柱体组成，它们的直径和长度分别为：D1和L1、D2和L2、D3和L3、D4和L4，第二节和第四节的直径D2和D4等于圆波导管内径D，主要是为了调节辐射头的驻波用。进一步地，所述管外圆锥介质辐射体，其圆锥面为不同直径与高度的曲面。进一步地，所述介质辐射头选用材料为损耗和介电常数εr较低、容易加工、价格低廉的材料，如聚四氟乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺/聚酰亚胺、氰酸酯。进一步地，所述圆波导管内径选择需保证TE11主模传输和功率容量要求。进一步地，所述圆波导管选用导电性较强、热膨胀系数较小、成本较低的金属材料，如纯铜、合金铜、纯铝和压铸铝。进一步地，所述两个标准矩形波导口的尺寸分别是所对应频段能保证TE10主模传输的标准矩形波导尺寸A与B，是有国标标准规定的，它的位置分别在金属管的腔体的同一边或者是两边，主要功能是信号进入到腔体或者从腔体传输出来的作用。进一步地，所述矩圆变换结构，主要是由1阶或者是多阶截顶圆组成，包括直角矩形角度变换、多阶截顶圆的矩圆转换，通过这种结构可以做圆矩转换。进一步地，所述极化分离结构是由若干根排列在金属管腔体内并与标准波导口一平行的金属针组成，金属针的作用主要是分解标准波导口二的信号和净化标准波导口一的信号。本技术的有益效果是：1、两个极化不需要经过极化旋转，两输矩形波导输入口结构交叉，后口极化直接经矩圆转换，前口极化由若干短路针隔离滤波达到能量分离，采用由矩圆转换代替矩形到圆形的窗口耦合，减少了后口的极化变换引起的频带窄的限制，中间部分通过简单的短路针进行滤波；前面的辐射部分是通过多阶台阶进行辐射匹配，整个设计具有高性能、超宽带宽的特点。2、两标准矩形波导口正十字交叉形式分开输入，后口直接通过圆矩转换输入到腔体，并通过若干短路针达到极化隔离，这种方法比常规的采用间隔8～10度的短路针渐进旋转达至90度的方法或者是45度针转极化的方法，后期组装的工序更少，带宽更宽。附图说明图1所示为超宽带的高XPD双极化天线馈源的剖面图。图2所示为介质辐射头的剖面图。图3所示为超宽带双极化分离器的剖面图。图4所示为超宽带双极化分离器的立体图。图5所示为极化分离结构的立体图。图6所示为超宽带高XPD双极化馈源6W的S参数图，|S11|、|S22|≤-27.5dB。附图标记说明：1：介质辐射头，1-1：内圆柱介质匹配段，1-2：管外圆锥介质辐射体，1-3：圆锥底面，2：圆波导管，3：超宽带双极化分离器，3-1：金属管，3-2：标准矩形波导口一，3-3：矩圆变换结构，3-4：极化分离结构，3-5：标准矩形波导口二，3-6：金属针，4：调节螺钉。具体实施方式为方便本领域技术人员更好地理解本技术实质，下面结合附图对本技术的具体实施方式进行详细阐述。如图1-图3所示，一种超宽带的高XPD双极化天线馈源，包括：介质辐射头1、圆波导管2、超宽带双极化分离器3、调节螺钉4，所述介质辐射头1安装在圆波导管2一端，超宽带双极化分离器3安装在圆波导管2另一端，其中所述介质辐射头1包括沿轴向方向依次设置的内圆柱介质匹配段1-1、管外圆锥介质辐射体1-2，管外圆锥介质辐射体的一端设置有圆锥底面1-3，所述超宽带极化分离器3包括金属管3-1及其上依次设置的标准矩形波导口二3-5、极化分离结构3-4、矩圆变换结构3-3、标准矩形波导口一3-2，调节螺钉4设置在金属管3-1的侧部。如图6所示，本技术方案主要工作于5.825GHz～11.7GHz，它的反射系数|S11|≤-26.5dB，正交模隔离度|S21|≤-45dB，驻波比VSWR≤1.1，短路IPI≤-44dB。另外，整个带内方向图具有良好的幅度平坦性、相位一致性，很好的交叉极化，较小的旁瓣和后瓣，以及很高的增益效率。具体工作时，整个馈源方案的实现方式是相同的电信号分别从标准矩形波导口一与二传入。从标准矩形波导口一进入的信号经过矩圆转换结构的矩圆转换后到达腔体，并由金属针净化。从标准矩形波导口二进入的信号进入腔体后，金属针的作用主要是对信号进行分离阻挡作用，信号由于电场关系只能向前传播。两个信号再经过金属管的管口传入圆波导管，进入介质辐射头，经过金属化的副反射面反射到抛物面天线上。以上具体实施方式对本技术的实质进行了详细说明，但并不能以此来对本技术的保护范围进行限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超宽带的高XPD双极化天线馈源，其特征在于，包括：介质辐射头、圆波导管、超宽带双极化分离器、调节螺钉，所述介质辐射头安装在圆波导管一端，超宽带双极化分离器安装在圆波导管另一端，其中所述介质辐射头包括沿轴向方向依次设置的内圆柱介质匹配段、管外圆锥介质辐射体，管外圆锥介质辐射体的一端设置有圆锥底面，所述超宽带极化分离器包括金属管及其上依次设置的标准矩形波导口二、极化分离结构、矩圆变换结构、标准矩形波导口一，调节螺钉设置在金属管的侧部。

【技术特征摘要】
1.一种超宽带的高XPD双极化天线馈源，其特征在于，包括：介质辐射头、圆波导管、超宽带双极化分离器、调节螺钉，所述介质辐射头安装在圆波导管一端，超宽带双极化分离器安装在圆波导管另一端，其中所述介质辐射头包括沿轴向方向依次设置的内圆柱介质匹配段、管外圆锥介质辐射体，管外圆锥介质辐射体的一端设置有圆锥底面，所述超宽带极化分离器包括金属管及其上依次设置的标准矩形波导口二、极化分离结构、矩圆变换结构、标准矩形波导口一，调节螺钉设置在金属管的侧部。2.根据权利要求1所述的一种超宽带的高XPD双极化天线馈源，其特征在于，所述介质辐射头的内圆柱介质匹配段插入圆波导管内，管外圆锥介质辐射体分别对其侧面和底面进行几何赋形，调节相位与初级方向图，管外圆锥介质辐射体的圆锥底面敷涂金属涂层。3.根据权利要求1所述的一种超宽带的高XPD双极化天线馈源，其特征在于，所述内圆柱介质匹配段由四节直径Di和长度Li各不相同的圆柱段组成，其中至少有一节圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴用，肖治，胡奇辉，杨炜鸿，陈福康，叶荣华，
申请(专利权)人：广东盛路通信科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44