本实用新型专利技术公开了一种基于E面分裂波导的双工喇叭天线，包括E面喇叭、E面分裂波导、上金属波导腔、下金属波导腔；E面分裂波导一端与E面喇叭小口径一端相连，另一端与上金属波导腔和下金属波导腔连接，上金属波导腔的另一端通过信号输入端口与限流器相连，下金属波导腔的另一端通过波导拐弯头与第二信号输入端口相连。本实用新型专利技术提出的双工喇叭天线具有以下优点，能够同时接受和发射信号，端口隔离度高，高选择性，增益平坦；结构简单可靠；易于集成；适用于VSAT卫星通信天线；可用作抛物面天线的馈源，并能起到抛物面天线的自支撑作用。
【技术实现步骤摘要】
一种基于E面分裂波导的双工喇叭天线
本技术涉及无线通信
，具体涉及一种基于E面分裂波导的双工喇叭天线。
技术介绍
天线和微波滤波器是无线通信系统、卫星通信系统、现代微波中继通信等系统中不可缺少的关键组成部分。天线本身具有可逆性，即同一副天线用作发射和接收电磁信号。微波滤波器的主要作用是选择所需要的信号过滤掉不需要的信号，在某一有用频率范围内，以低损耗通过该频段的有用信号，而将其他频率范围内的频率分量衰减到极低的水平。因此，天线的微波滤波器作为无线通信系统的重要部分，其性能的优势很大程度上决定了系统的优劣，同时，其尺寸大小也直接影响整个系统的尺寸大小和便携性。随着现代无线通信需求的快速发展，用户对高性能便携式终端设备的需求越来越广泛，因此小型化与集成化逐渐成为了新的发展趋势。这里的双工天线将天线与微波滤波器联合进行设计，能够使得射频前端系统的结构更加紧凑，并且能够减少不必要的损耗，这样使得现代无线通信系统的小型化和集成化更加容易的实现。而在以往典型的通信系统中，人们常常将天线和滤波器作为两个独立的子系统来分开进行设计，然而由于器件之间的相互影响和端口间的匹配失调，这样容易使得级联后的系统总体性能恶化，增加系统的损耗。为了消除这种影响，二者之间需要再额外增加一个匹配网络，这就容易使得系统更加的复杂。尺寸也更大，不利于小型化的实现。为此，将天线和滤波器直接一体化设计，就能够省去额外需要加入的匹配网络，这样不仅可以减少系统的尺寸和重量，而且可以降低损耗，使得系统的整个性能得到改善。双工滤波天线用一个部件能够同时实现无线电磁波的发射和接收、滤波、收发分离及抗干扰的功能，可实现一体化无线设备的高效率、低成本和轻量化，能广泛应用于无线通信系统、卫星通信系统、现代微波中继通信等系统中。目前的微带双工天线总体来说存在端口隔离度不高，天线收发频率间隔较大，带宽较窄，天线的增益不高的缺点，因此还有待进一步的研究。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，即波导喇叭天线难以同时具备滤波特性和双工特性的缺陷，提供一种基于E面分裂波导的双工喇叭天线，使其具有结构简单，易于调谐、频率选择性好，增益平坦等优点。本技术至少通过如下技术方案之一实现。一种基于E面分裂波导的双工喇叭天线，包括：E面喇叭、E面分裂波导、上金属波导腔、下金属波导腔；E面分裂波导一端与E面喇叭小口径一端相连，另一端与上金属波导腔和下金属波导腔连接，上金属波导腔的另一端通过信号输入端口与限流器相连，下金属波导腔的另一端通过波导拐弯头与第二信号输入端口相连。进一步的，所述上金属波导腔和下金属波导腔之间存在间距。进一步的，所述E面喇叭E面张开，H面不变，用于提高滤波天线的辐射增益和定向性，同时起到降低副瓣的作用。进一步的，所述上金属波导腔由第一对电感膜片、第二对电感膜片、第三对电感膜片以及第四对电感膜片依次分隔为上通道第一谐振腔、上通道第二谐振腔和上通道第三谐振腔；限流器、信号输入端口和电容性膜片构成第四谐振腔；所述的下金属波导腔由第五对电感膜片、第六对电感膜片、第七对电感膜片以及第八对电感膜片依次分隔为下通道第一谐振腔、下通道第二谐振腔和下通道第三谐振腔。进一步的，所述上金属波导腔和下金属波导腔均为矩形波导腔。进一步的，所述第一对电感膜片、第二对电感膜片、第三对电感膜片以及第四对电感膜片分别作为四个阻抗倒置变换器，构成一个三阶的切比雪夫滤波器。进一步的，所述第五对电感膜片、第六对电感膜片、第七对电感膜片以及第八对电感膜片分别作为四个阻抗倒置变换器，构成一个三阶的切比雪夫滤波器。进一步的，所述上通道第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔、电容性膜片、限流器和信号输入端口构成第四谐振腔，第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和第四谐振腔的工作主模均为TE101模。进一步的，下通道第一谐振腔、下通道第二谐振腔和下通道第三谐振腔三个谐振腔工作主模均为TE101模。进一步的，所述限流器14为腔体凹陷结构，等效为一个电感，用于增加一个传输零点，起到改善端口的隔离度的作用；同时引入一个电容性膜片，用于抵消限流器的作用。进一步的，第一信号输入端口和第二信号输入端口为了安装与测试都旋转90度，其中第一信号输入端口与限流器相连，第二信号输入端口与波导拐弯头相连。本技术通过一个E面喇叭、一个E面分裂波导、加载在E面分裂波导上下两侧的发射通道电感膜片型3阶切比雪夫滤波器和接收通道电感膜片型3阶切比雪夫滤波器、发射通道限流器、接收通道波导拐弯头、发射端口、接收端口。该天线同时具有滤波特性和辐射特性，其中滤波特性具有双工特性，由分裂波导上下两个通道滤波器产生，辐射特性由E面喇叭产生。通过调整电感膜片窗的宽度、相邻电感膜片的距离，可以控制相邻谐振腔之间的耦合强度、滤波器的外部品质因数和天线的辐射品质因数。通过引入限流器，提高两个端口的隔离度；通过引入E面喇叭，可以提高天线的辐射增益和定向性，降低副瓣。本技术提出的双工喇叭天线具有以下优点，能够同时接受和发射信号，端口隔离度高，高选择性，增益平坦；结构简单可靠；易于集成；适用于VSAT卫星通信天线；可用作抛物面天线的馈源，并能起到抛物面天线的自支撑作用。本技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：1、本技术提出的一种基于E面分裂波导双工喇叭天线，它同时具有滤波特性、双工特性和辐射特性,其中滤波特性由上下两个通道构成的两个滤波器产生,双工特性由E面分裂波导及其两个通道构成的滤波器产生，辐射特性由E面喇叭产生。2、通过调整电感膜片窗的宽度,可以控制相邻谐振腔之间的耦合强度、滤波器的外部品质因数和天线的辐射品质因数，通过调整相邻电感膜片窗的距离，可以控制滤波特性，通过调整上通道滤波器中限流器的高度和长度、电容性膜片的高度和与输入端口的距离，可以作为滤波器的第四阶，同时提高两个端口的隔离度。3、当E面喇叭、E面分裂波导、上下两个通道滤波器和信号输入端口连接匹配好，可以构成E面分裂波导双工喇叭天线，同时具有滤波特性、双工特性和辐射特性，并且能够提高天线的辐射增益和定向性,降低副瓣。4、本技术提出的双工滤波天线具有以下优点：插入损耗小；具有良好的通带驻波特性和较高的带外衰减；增益平坦；高选择性；低副瓣；低交叉极化；结构简单可靠；易于集成；易于加工；适用于多种通信系统。附图说明图1为本实施例基于E面分裂波导双工喇叭天线的立体结构图；图2为本实施例基于E面分裂波导双工喇叭天线的正视图；图3为本实施例基于E面分裂波导双工喇叭天线的俯视图；图4为本实施例基于E面分裂波导双工喇叭天线的上通道信号输入端口的立体结构图；图5为本实施例基于E面分裂波导双工喇叭天线的下通道信号输入端口的立体结构图；图6为本实施例基于E面分裂波导双工喇叭天线的仿真S参数曲线图；图7为本实施例天线的仿真增益随频率变化曲线；图8为本实本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于E面分裂波导的双工喇叭天线，其特征在于，包括：E面喇叭（1）、E面分裂波导（2）、上金属波导腔（3）和下金属波导腔（4）；E面分裂波导（2）一端与E面喇叭（1）小口径一端相连，另一端与上金属波导腔（3）和下金属波导腔（4）连接，上金属波导腔（3）的另一端通过信号输入端口（16）与限流器（14）相连，下金属波导腔（4）的另一端通过波导拐弯头（15）与第二信号输入端口（17）相连。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于E面分裂波导的双工喇叭天线，其特征在于，包括：E面喇叭（1）、E面分裂波导（2）、上金属波导腔（3）和下金属波导腔（4）；E面分裂波导（2）一端与E面喇叭（1）小口径一端相连，另一端与上金属波导腔（3）和下金属波导腔（4）连接，上金属波导腔（3）的另一端通过信号输入端口（16）与限流器（14）相连，下金属波导腔（4）的另一端通过波导拐弯头（15）与第二信号输入端口（17）相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于E面分裂波导的双工喇叭天线，其特征在于，所述上金属波导腔（3）和下金属波导腔（4）之间存在间距。
3.根据权利要求2所述的一种基于E面分裂波导的双工喇叭天线，其特征在于，所述上金属波导腔（3）由第一对电感膜片(5)、第二对电感膜片(6)、第三对电感膜片(7)以及第四对电感膜片(8)依次分隔为上通道第一谐振腔(18)、上通道第二谐振腔(19)和上通道第三谐振腔(20)；限流器（14）、信号输入端口（16）和电容性膜片（13）构成第四谐振腔(21)；
所述的下金属波导腔（4）由第五对电感膜片(9)、第六对电感膜片(10)、第七对电感膜片(11)以及第八对电感膜片(12)依次分隔为下通道第一谐振腔(22)、下通道第二谐振腔(23)和下通道第三谐振腔(24)。
4.根据权利要求3所述的一种基于E面分裂波导的双工喇叭天线，其特征在于，所述上金属波导腔（3）和下金属波导腔（4）均为矩形波导腔。
5.根据权利要求4所述的一种基于E面分裂波导的双工喇叭天线，其特征在于，所述第一对电感膜片(5)、第二对电感膜片(6)、第三对...
【专利技术属性】
技术研发人员：傅继承，谢泽明，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44
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