【技术实现步骤摘要】
一种宽带低交叉极化的45
°
线极化天线
[0001]本专利技术涉及一种45
°
线极化天线，尤其是涉及一种宽带低交叉极化的45
°
线极化天线。
技术介绍
[0002]众所周知，方形阵面的对角线上的副瓣水平较低，45度极化天线就是通过将主极化搬到方形阵面的对角线上，从而使得方向图包络呈现低副瓣特性。相比较于采用幅度渐削分布实现低副瓣的天线，采用45极化技术实现的45度极化天线不会牺牲天线效率。基于中空波导的45
°
线极化天线由于具有高增益，高效率以及良好的方向图包络，目前已经广泛应用于毫米波远距离点对点通信系统中。此外，对于45
°
极化天线而言，带宽和交叉极化也是需要关注的重要指标，宽带宽以及高交叉极化性能可以改善点对点通信系统的整体性能。
[0003]设计45
°
线极化天线的一种常见方法是将辐射单元中的辐射槽旋转45
°
。为了避免方向图产生栅瓣，天线组阵时相邻辐射单元之间的周期通常为小于一个自由空间波长(对应于带宽中的最高工作频率)。但是这样在受限的空间内，很难实现一对一对应地激发辐射槽。传统的解决方案是引入额外的一分四背腔层来简化馈电网络的布局。然而，这种一分四背层会导致相邻辐射槽之间的振幅分布不平衡，从而方向图产生栅瓣，一定程度地恶化交叉极化，同时，引入一分四背腔层会在传播路径中引入高次模，极大恶化交叉极化。
[0004]申请号为CN2021102461233的中国专利中公开...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种宽带低交叉极化的45
°
线极化天线，包括按照由上到下顺序层叠的辐射层、垂直一分四功分层和水平功分层，所述的水平功分层用于接入外部信号并基于该外部信号产生等幅同相的n*n路信号输出至所述的垂直一分四功分层，其中，n＝2
m
，m为大于等于1的整数，所述的垂直一分四功分层用于接入所述的水平功分层输出的n*n路信号，并基于该n*n路信号产生等幅同相的2n*2n路信号输出至所述的辐射层，所述的辐射层用于接入所述的垂直一分四功分层输出的2n*2n路信号并将该2n*2n路信号辐射到自由空间；其特征在于所述的水平功分层包括第一平板、设置在所述的第一平板上的k级馈电网络阵列和n2个单脊波导
‑
矩形波导转换器，其中k＝m；所述的第1级馈电网络阵列包括(n/2)2个第一H形H面单脊波导功分网络，(n/2)2个第一H形H面单脊波导功分网络按照n/2行n/2列均匀间隔分布，每个所述的第一H形H面单脊波导功分网络分别包括三个第一T形H面单脊波导功分器，每个所述的第一T形H面单脊波导功分器分别具有一个输入端和两个输出端，三个所述的第一T形H面单脊波导功分器按照从前向后的顺序依次排列，位于中间的第一T形H面单脊波导功分器的输入端作为所述的第一H形H面单脊波导功分网络的输入端，位于中间的第一T形H面单脊波导功分器的两个输出端与位于前面的第一T形H面单脊波导功分器的输入端和位于后面的第一T形H面单脊波导功分器的输入端一一对应对接，位于前面的第一T形H面单脊波导功分器和位于后面的第一T形H面单脊波导功分器关于位于中间的第一T形H面单脊波导功分器呈中心对称，位于前面的第一T形H面单脊波导功分器的两个输出端和位于后面的第一T形H面单脊波导功分器的两个输出端作为所述的第一H形H面单脊波导功分网络的四个输出端，所述的第一H形H面单脊波导功分网络的四个输出端作为所述的第1级馈电网络阵列的四个输出端，即所述的第1级馈电网络阵列具有n2个输出端，每个所述的第一T形H面单脊波导功分器分别包括第一T形金属块、第二T形金属块、第一T形空气腔、第二T形空气腔、矩形金属平板、六边形金属平板、第一矩形金属脊、第二矩形金属脊和第三矩形金属脊；所述的第一T形金属块包括第一矩形金属块和第二矩形金属块，所述的第一矩形金属块的后侧壁与所述的第二矩形金属块的前侧壁连接且两者呈贴合状态，所述的第一矩形金属块的上侧壁与所述的第二矩形金属块的上侧壁与所述的第一平板的上侧壁位于同一平面，所述的第一矩形金属块的下侧壁与所述的第二矩形金属块的下侧壁位于同一平面，所述的第一矩形金属块的左侧壁到所述的第二矩形金属块的左侧壁的距离等于所述的第一矩形金属块的右侧壁到所述的第二矩形金属块的右侧壁的距离；所述的第一T形空气腔包括第一矩形空气腔和第二矩形空气腔，所述的第一矩形空气腔设置在所述的第一矩形金属块处，所述的第一矩形空气腔的下侧壁与所述的第一矩形金属块的下侧壁位于同一平面，所述的第一矩形空气腔的上侧壁位于所述的第一矩形金属块的上侧壁下方，所述的第一矩形空气腔的左侧壁和所述的第一矩形金属块的左侧壁位于同一平面，所述的第一矩形空气腔的右侧壁和所述的第一矩形金属块的右侧壁位于同一平面，所述的第一矩形空气腔的前侧壁位于所述的第一矩形金属块的前侧壁的后侧，所述的第一矩形空气腔的后侧壁位于所述的第一矩形金属块的后侧壁的前侧，所述的第一矩形空气腔的中轴线和所述的第一矩形金属块的中轴线重合，所述的第二矩形空气腔从所述的第二矩形金属块处延伸到所述的第一矩形金属块处与所述的第一矩形空气腔连通，所述的第二矩形空气腔的下侧壁与所述的第二矩形金属块的下侧壁位于同一平面，所述的第二矩形空气腔的上侧壁与所述的第一矩形空气腔的上侧壁位于同一平面，所述的第二矩形空气腔的前侧壁和所述的第一矩形空气腔的后侧
壁连通，所述的第二矩形空气腔的后侧壁和所述的第二矩形金属块的后侧壁在同一平面，所述的第二矩形空气腔的左侧壁在所述的第二矩形金属块的左侧壁的右侧，所述的第二矩形空气腔的右侧壁在所述的第二矩形金属块的右侧壁的左侧，所述的第二矩形空气腔的中轴线和所述的第二矩形金属块的中轴线重合；所述的第二T形金属块包括第三矩形金属块和第四矩形金属块，所述的第三矩形金属块位于所述的第一矩形金属块的下方，所述的第三矩形金属块的上侧壁与所述的第一矩形金属块的下侧壁贴合连接，所述的第三矩形金属块的下侧壁与所述的第一平板的下侧壁位于同一平面，所述的第三矩形金属块的前侧壁与所述的第一矩形金属块的前侧壁位于同一平面，所述的第三矩形金属块的后侧壁与所述的第一矩形金属块的后侧壁位于同一平面，所述的第三矩形金属块的左侧壁与所述的第一矩形金属块的左侧壁位于同一平面，所述的第三矩形金属块的右侧壁与所述的第一矩形金属块的右侧壁位于同一平面，所述的第四矩形金属块位于所述的第二矩形金属块的下方，所述的第四矩形金属块的上侧壁与所述的第二矩形金属块的下侧壁贴合连接，所述的第四矩形金属块的下侧壁与所述的第一平板的下侧壁位于同一平面，所述的第四矩形金属块的前侧壁与所述的第二矩形金属块的前侧壁位于同一平面，所述的第四矩形金属块的后侧壁与所述的第二矩形金属块的后侧壁位于同一平面，所述的第四矩形金属块的左侧壁与所述的第二矩形金属块的左侧壁位于同一平面，所述的第四矩形金属块的右侧壁与所述的第二矩形金属块的右侧壁位于同一平面，所述的第三矩形金属块的后侧壁与所述的第四矩形金属块的前侧壁连接且两者呈贴合状态，所述的第二T形空气腔包括第三矩形空气腔和第四矩形空气腔，所述的第三矩形空气腔设置在所述的第三矩形金属块处，所述的第三矩形空气腔的上侧壁与所述的第三矩形金属块的上侧壁位于同一平面，所述的第三矩形空气腔的下侧壁位于所述的第三矩形金属块的下侧壁上方，所述的第三矩形空气腔的左侧壁和所述的第三矩形金属块的左侧壁位于同一平面，所述的第三矩形空气腔的右侧壁和所述的第三矩形金属块的右侧壁位于同一平面，所述的第三矩形空气腔的前侧壁位于所述的第一矩形空气腔的前侧壁位于同一平面，所述的第三矩形空气腔的后侧壁和所述的第一矩形空气腔的后侧壁位于同一平面，所述的第四矩形空气腔从所述的第四矩形金属块处延伸到所述的第三矩形金属块处与所述的第三矩形空气腔连通，所述的第四矩形空气腔的上侧壁与所述的第四矩形金属块的上侧壁位于同一平面，所述的第四矩形空气腔的下侧壁与所述的第三矩形空气腔的下侧壁位于同一平面，所述的第四矩形空气腔的前侧壁和所述的第三矩形空气腔的后侧壁连通，所述的第四矩形空气腔的后侧壁和所述的第四矩形金属块的后侧壁在同一平面，所述的第四矩形空气腔的左侧壁和所述的第二矩形空气腔的左侧壁位于同一平面，所述的第四矩形空气腔的右侧壁和所述的第二矩形空气腔的右侧壁位于同一平面；所述的矩形金属平板设置在所述的第三矩形空气腔内部，所述的矩形金属平板的下侧壁和所述的第三矩形空气腔的下侧壁在同一平面，所述的矩形金属平板的上侧壁低于所述的第三矩形空气腔的上侧壁，所述的矩形金属平板的左侧壁在所述的第三矩形空气腔的左侧壁的右侧以及所述的第四矩形空气腔的左侧壁的左侧，所述的矩形金属平板的右侧壁在所述的第三矩形空气腔的右侧壁的左侧以及所述的第四矩形空气腔的右侧壁的右侧，所述的矩形金属平板的前侧壁和所述的第三矩形空气腔的前侧壁在同一平面，所述的矩形金属平板的后侧壁和所述的第三矩形空气腔的后侧壁在同一平面，所述的矩形金属平板沿前后方向延伸的左右对称面与所述的第三矩形空气腔沿前后方向延伸的左右对称面重合，所述的六边
形金属平板设置在第一矩形空气腔内部，所述的六边形金属平板的上侧壁和所述的第一矩形空气腔的上侧壁在同一平面，所述的六边形金属平板的下侧壁和所述的第一矩形空气腔的下侧壁在同一平面，所述的六边形金属平板的左侧壁在所述的第一矩形空气腔的左侧壁的右侧且两者平行，所述的六边形金属平板的右侧壁在所述的第一矩形空气腔的右侧壁的左侧且两者平行，所述的六边形金属平板的前侧壁和所述的第一矩形空气腔的前侧壁在同一平面，所述的六边形金属平板的后侧壁在所述的第一矩形空气腔的后侧壁的前侧；所述的第一矩形金属脊设置在所述的第三矩形空气腔内部，且位于所述的矩形金属平板的左侧，所述的第一矩形金属脊的下侧壁和所述的第三矩形空气腔的下侧壁在同一平面，所述的第一矩形金属脊的上侧壁低于所述的第三矩形空气腔的上侧壁，所述的第一矩形金属脊的上侧壁高于所述的矩形金属平板的上侧壁，所述的第一矩形金属脊的左侧壁和所述的第三矩形空气腔的左侧壁在同一平面，所述的第一矩形金属脊的右侧壁下部开始向左延伸设置有一个矩形开口，所述的矩形金属平板嵌入该矩形开口内将其填满，所述的第一矩形金属脊的前侧壁在所述的第三矩形空气腔的前侧壁的后侧，所述的第一矩形金属脊的后侧壁在所述的第三矩形空气腔的后侧壁的前侧，所述的第一矩形金属脊的前侧壁到所述的第三矩形空气腔的前侧壁的距离和所述的第一矩形金属脊的后侧壁到所述的第三矩形空气腔的后侧壁的距离相等，所述的第二矩形金属脊和所述的第一矩形金属脊关于所述的矩形金属平板左右镜像对称，所述的第三矩形金属脊的后部设置在所述的第四矩形空气腔内部，所述的第三矩形金属脊的前部设置在所述的第三矩形空气腔内部，所述的第三矩形金属脊的后部的下侧壁和所述的第四矩形空气腔的下侧壁在同一平面，所述的第三矩形金属脊的上侧壁低于所述的第四矩形空气腔的上侧壁，所述第三矩形金属脊的上侧壁高于所述的矩形金属平板的上侧壁，所述的第三矩形金属脊的左侧壁在所述的第四矩形空气腔的左侧壁的右侧，所述的第三矩形金属脊的右侧壁在所述的第四矩形空气腔的右侧壁的左侧，所述的第三矩形金属脊的左侧壁到所述的第四矩形空气腔的左侧壁的距离和所述的第三矩形金属脊的右侧壁到所述的第四矩形空气腔的右侧壁的距离相等，所述的第一矩形金属脊的前侧壁和后侧壁之间的距离、所述的第二矩形金属脊的前侧壁和后侧壁之间的距离以及所述的第三矩形金属脊的前侧壁和后侧壁之间的距离均相等，所述的第三矩形金属脊的前部从前侧壁下部开始开设有从前向后延伸至所述的第三矩形空气腔的后侧壁的矩形开口，所述的矩形金属平板嵌入该矩形开口内将其填满，所述的第一矩形金属脊的左侧壁和所述的第三矩形空气腔的左侧壁之间以及所述的第二矩形金属脊的右侧壁和所述的第三矩形空气腔的右侧壁之间分别形成所述的第一T形H面单脊波导功分器的一个输出端，所述的第三矩形金属脊的后侧壁和所述的第三矩形空气腔之间形成所述的第一T形H面单脊波导功分器的输入端；每个所述的单脊波导
‑
矩形波导转换器分别具有一个输入端和一个输出端，每个所述的单脊波导
‑‑
矩形波导转换器分别包括第五矩形金属块、第六矩形金属块、第五矩形空气腔、第六矩形空气腔、第四矩形金属脊、第一矩形E面台阶和第一矩形H面台阶，所述的第五矩形金属块设置在所述的第一平板上，所述的第五矩形金属块的上侧壁和所述的第一平板的上侧壁在同一平面，所述的第五矩形金属块的上侧壁和下侧壁之间的距离等于所述的第一矩形金属块的上侧壁和下侧壁之间的距离，所述的第五矩形金属块的前侧壁与后侧壁之间的距离等于所述的第一矩形金属块的前侧壁和后侧壁之间的距离，所述的第五矩形空气腔设置在所述的第五矩形金属块的内部，所述的第五矩形空气腔的上侧壁低于所述
的第五矩形金属块的上侧壁，所述的第五矩形空气腔的下侧壁和所述的第五矩形金属块的下侧壁在同一平面，所述的第五矩形空气腔的左侧壁和所述的第五矩形金属块的左侧壁在同一平面，所述的第五矩形空气腔的右侧壁在所述的第五矩形金属块的右侧壁的左侧，所述的第五矩形空气腔的前侧壁在所述的第五矩形金属块的前侧壁的后侧，所述的第五矩形空气腔的后侧壁在所述的第五矩形金属块的后侧壁的前侧，所述的第五矩形空气腔的前侧壁和后侧壁之间的距离等于所述的第一矩形空气腔的前侧壁和后侧壁之间的距离，所述的第五矩形金属块上设置有矩形波导输出口，所述的矩形波导输出口的上侧壁和所述的第五矩形金属块的上侧壁在同一平面，所述的矩形波导输出口的上侧壁作为所述的单脊波导
‑
矩形波导转换器的输出端，所述的矩形波导输出口的下侧壁和所述的第五矩形空气腔的上侧壁在同一平面上，所述的矩形波导输出口的左侧壁在所述的第五矩形空气腔的左侧壁的右侧，所述的矩形波导输出口的右侧壁和所述的第五矩形空气腔的右侧壁在同一平面，所述的矩形波导输出口的前侧壁在所述的第五矩形空气腔的前侧壁的前侧，所述的矩形波导输出口的后侧壁在所述的第五矩形金属块前侧壁的后侧以及所述的第五矩形空气腔的后侧壁的前侧；所述的第六矩形金属块设置所述的第一平板上，所述的第六矩形金属块位于所述的第五矩形金属块的下方，所述的第六矩形金属块的下侧壁和所述的第一平板的下侧壁在同一平面，所述的第六矩形金属块的上侧壁和所述的第五矩形金属块的下侧壁贴合连接，所述的第六矩形金属块的前侧壁和所述的第五矩形金属块的前侧壁在同一平面，所述的第六矩形金属块的后侧壁和所述的第五矩形金属块的后侧壁在同一平面，所述的第六矩形金属块的左侧壁和所述的第五矩形金属块的左侧壁在同一平面，所述的第六矩形金属块的右侧壁和所述的第五矩形金属块的右侧壁在同一平面，所述的第六矩形空气腔设置在所述的第六矩形金属块的内部，所述的第六矩形空气腔的上侧壁和所述的第六矩形金属块的上侧壁在同一平面，所述的第六矩形空气腔的下侧壁在所述的第六矩形金属块的下侧壁的上侧，所述的第六矩形空气腔的左侧壁和所述的第六矩形金属块的左侧壁在同一平面，所述的第六矩形空气腔的右侧壁在所述的第六矩形金属块的右侧壁的左侧，所述的第六矩形空气腔的前侧壁在所述的第六矩形金属块的前侧壁的后侧，所述的第六矩形空气腔的后侧壁在所述的第六矩形金属块的后侧壁的前侧，所述的第六矩形空气腔的前侧壁和后侧壁之间距离等于所述的第五矩形空气腔的前侧壁和后侧壁之间的距离，所述的第四矩形金属脊设置在所述的第六矩形空气腔的内部，所述的第四矩形金属脊的下侧壁和所述的第六矩形空气腔的下侧壁在同一平面，所述的第四矩形金属脊的上侧壁低于所述的第六矩形空气腔的上侧壁，所述的第四矩形金属脊的上侧壁和下侧壁之间的距离、所述的第一矩形金属脊的上侧壁和下侧壁之间的距离、所述的第二矩形金属脊的上侧壁和下侧壁之间的距离以及所述的第三矩形金属脊的上侧壁和下侧壁之间的距离均相等，所述的第四矩形金属脊的前侧壁在所述的第六矩形空气腔的前侧壁的后侧，所述的第四矩形金属脊的后侧壁在所述的第六矩形空气腔的后侧壁的前侧，所述的第四矩形金属脊的前侧壁和后侧壁之间的距离和所述的第一矩形金属脊的前侧壁和后侧壁之间的距离相等，所述的第四矩形金属脊的左侧壁和所述的第六矩形空气腔的左侧壁在同一平面，所述的第四矩形金属脊的左侧壁和所述的第六矩形空气腔的左侧壁之间形成所述的单脊波导
‑‑
矩形波导转换器的输入端，所述的第一矩形E面台阶设置在所述的第六矩形空气腔内部，所述的第一矩形E面台阶的下侧壁和所述的第六矩形空气腔的下侧壁在同一平面，所述的第一矩形E面台阶的上侧壁与所述的
第四矩形金属脊的上侧壁在同一平面，所述的第一矩形E面台阶的左侧壁和所述的第四矩形金属脊的右侧壁贴合连接，所述的第一矩形E面台阶的右侧壁和所述的第六矩形空气腔的右侧壁在同一平面，所述的第一矩形E面台阶的前侧壁和所述的第六矩形空气腔的前侧壁在同一平面，所述的第一矩形E面台阶的后侧壁和所述的第四矩形金属脊的后侧壁在同一平面，所述的第一矩形H面台阶设置在所述的第六矩形空气腔和所述的第五矩形空气腔的内部，所述的第一矩形H面台阶的上侧壁和所述的第五矩形空气腔的上侧壁在同一平面，所述的第一矩形H面台阶的下侧壁和所述的第六矩形空气腔的下侧壁在同一平面，所述的第一矩形H面台阶的右侧壁和所述的第六矩形空气腔的右侧壁在同一平面，所述的第一矩形H面台阶的左侧壁在所述的第一矩形E面台阶的右侧壁的左侧，所述的第一矩形H面台阶的前侧壁和所述的第四矩形金属脊的后侧壁在同一平面，所述的第一矩形H面台阶的后侧壁和所述的第六矩形空气腔的后侧壁在同一平面；所述的第1级馈电网络阵列的n2个输出端与n2个单脊波导
‑
矩形波导转换器的输入端一一对应连接，且所述的第1级馈电网络阵列的一个输出端与一个单脊波导
‑
矩形波导转换器的输入端的连接处，该单脊波导
‑‑
矩形波导转换器的第五矩形金属块的前侧壁与第1级馈电网络阵列的该输出端处的第一矩形金属块的前侧壁在同一平面，该单脊波导
‑‑
矩形波导转换器的第五矩形金属块的后侧壁与第1级馈电网络阵列的该输出端处的第一矩形金属块的后侧壁在同一平面；n2个单脊波导
‑
矩形波导转换器的输出端为所述的水平功分层的n2个输出端；从所述的第1级馈电网络阵列的第1行第1列开始，将所述的第1级馈电网络阵列中每2行
×
2列的第一H形H面单脊波导功分网络作为第1级第一H形H面单脊波导功分网络单元，所述的第1级馈电网络阵列包括个第1级第一H形H面单脊波导功分网络单元，每个所述的第1级第一H形H面单脊波导功分网络单元中的4个第一H形H面单脊波导功分网络分别通过一个第一H形H面单脊波导功分网络连接，该4个第一H形H面单脊波导功分网络的输入端与该一个第一H形H面单脊波导功分网络的四个输出端一一对应连接；连接个第1级第一H形H面单脊波导功分网络单元中4个第一H形H面单脊波导功分网络的所有第一H形H面单脊波导功分网络构成第2级馈电网络阵列，所述的第2级馈电网络阵列由个第一H形H面单脊波导功分网络按照行列分布形成，从所述的第2级馈电网络阵列的第1行第1列开始，将所述的第2级馈电网络阵列中每2行
×
2列的第一H形H面单脊波导功分网络作为第2级第一H形H面单脊波导功分网络单元，所述的第2级馈电网络阵列包括个第2级第一H形H面单脊波导功分网络单元，每个所述的第2级第一H形H面单脊波导功分网络单元中的4个第一H形H面单脊波导功分网络分别通过一个第一H形H面单脊波导功分网络连接，该4个第一H形H面单脊波导功分网络的输入端与该一个第一H形H面单脊波导功分网络的四个输出端一一对应连接；以此类推，直至得到仅包括4个第一H形H面单脊波导功分网络
的第k
‑
1级馈电网络阵列，所述的第k
‑
1级馈电网络阵列中的4个第一H形H面单脊波导功分网络通过一个第二H形H面单脊波导功分网络连接，所述的第二H形H面单脊波导功分网络具有一个输入端和四个输出端，该4个第一H形H面单脊波导功分网络的输入端与该一个第二H形H面单脊波导功分网络的四个输出端一一对应连接，该第二H形H面单脊波导功分网络即为所述的第k级馈电网络阵列，该第二H形H面单脊波导功分网络的输入端为所述的水平功分层的输入端，所述的第二H形H面单脊波导功分网络包括两个第二T形H面单脊波导功分器和一个矩形波导
‑
单脊波导转换器，所述的第二T形H面单脊波导功分器的结构和所述的第一T形H面单脊波导功分器的结构相同，每个所述的第二T形H面单脊波导功分器分别具有一个输入端和两个输出端，两个所述的第二T形H面单脊波导功分器关于所述的第一平板的中心呈镜像对称的关系，两个第二T形H面单脊波导功分器的四个输出端是所述的第二H形H面单脊波导功分网络的四个输出端，所述的矩形波导
‑
单脊波导转换器具有一个输入端和两个输出端，两个第二T形H面单脊波导功分的输入端分别和所述的矩形波导
‑
单脊波导转换器的两个输出端连接，所述的矩形波导
‑
单脊波导转换器的输入端是所述的第二H形H面单脊波导功分网络的输入端；所述的矩形波导
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单脊波导转换器设置在所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：周海蛟，陆云龙，黄季甫，尤清春，尤阳，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：
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