一種背射式的寬帶圓極化饋源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型所屬微波天饋技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種用于給電小口徑反射面饋電的背射式寬帶圓極化饋源。
【背景技術(shù)】
[0002]全固態(tài)微波源具有體積小、重量輕、便于維護(hù)、可靠性高、效率較高等優(yōu)勢，逐漸在很多應(yīng)用領(lǐng)域中取代了電真空管。利用大口徑反射面天線輻射固態(tài)源的大功率微波時(shí)，將面臨大口徑反射面天線加工難度大、成本高的難題，且多個(gè)固態(tài)微波源先路合成再發(fā)射也存在損耗較高等難題。因此，采用多臺(tái)單模塊固態(tài)微波源饋電的電小口徑反射面天線組成口徑陣列，在空中實(shí)現(xiàn)口徑合成，是實(shí)現(xiàn)固態(tài)源大功率微波源高增益輻射的有效途徑之一。然而對于電小尺寸的反射面天線來說，如果采用前饋式饋電方式將使得饋線較長，不僅饋線插損較大，且饋線對口面也會(huì)有一定遮擋，如果采用傳統(tǒng)的卡塞格倫天線后饋方式，副反射面將對電小尺寸口面造成較大的遮擋。因此急需一種無需副反射面的后饋式饋源，用于給電小口徑反射面天線饋電。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種背射式的寬帶圓極化饋源，以減少饋線或副面對電小反射面天線口徑的遮擋，提高口面效率，同時(shí)采用半徑和螺距漸變設(shè)計(jì)，獲得較寬的阻抗帶寬和圓極化軸比帶寬。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種背射式的寬帶圓極化饋源，包括饋源支撐、射頻接頭、扼流同軸外筒和錐筒形介質(zhì)支撐，所述饋源支撐的一端通過螺釘與天線的內(nèi)弧面固定連接，饋源支撐的另一端通過螺釘與扼流同軸外筒連接；扼流同軸外筒的一端伸入在饋源支撐內(nèi)部，扼流同軸外筒的另一端與錐筒形介質(zhì)支撐的錐口連接；射頻接頭設(shè)置在扼流同軸外筒內(nèi)，射頻接頭一端連接同軸內(nèi)芯，所述同軸內(nèi)芯穿過扼流同軸外筒后與錐筒形介質(zhì)支撐內(nèi)的導(dǎo)體連接。
[0006]在上述技術(shù)方案中，所述同軸內(nèi)芯設(shè)置在扼流同軸外筒內(nèi)，同軸內(nèi)芯與扼流同軸外筒之間設(shè)置有填充介質(zhì)。
[0007]在上述技術(shù)方案中，所述同軸內(nèi)芯與扼流同軸外筒之間設(shè)置有若干種介電常數(shù)不同的填充介質(zhì)。
[0008]在上述技術(shù)方案中，所述同軸內(nèi)芯與扼流同軸外筒之間設(shè)置三種填充介質(zhì)，從同軸內(nèi)芯的一端到另一端依次分為三段，第一段和第三段填充介質(zhì)的介電常數(shù)一致，中間段的介電常數(shù)與另兩段的不同。
[0009]在上述技術(shù)方案中，所述錐筒形介質(zhì)支撐內(nèi)的導(dǎo)體螺旋狀，導(dǎo)體為導(dǎo)體線繞制而成，卷繞形狀為多匝半徑和螺距漸變的螺旋線，螺旋半徑由靠近扼流同軸外筒端開始由小變大。
[0010]在上述技術(shù)方案中，所述導(dǎo)體線截面包括但不限于圓形，方形或三角形。
[0011]在上述技術(shù)方案中，所述扼流同軸外筒中間的外周環(huán)側(cè)設(shè)置有折疊的兩個(gè)金屬環(huán)槽，環(huán)槽開口方向相反。
[0012]在上述技術(shù)方案中，所述扼流同軸外筒與錐筒形介質(zhì)支撐接觸的一端設(shè)置有螺旋切口。
[0013]在上述技術(shù)方案中，所述扼流同軸外筒螺旋切口的螺旋方向向與螺旋導(dǎo)體的螺旋方向一致。
[0014]在上述技術(shù)方案中，背射式的寬帶圓極化饋源的效相位中心與天線反射面的焦點(diǎn)重合。
[0015]本實(shí)用新型的工作原理:饋源安裝在電小口徑拋物反射面的底部，微波通過射頻接頭饋入后，經(jīng)介質(zhì)填充的同軸傳輸線傳輸?shù)铰菪龑?dǎo)體上，以背向形式輻射到反射面。其中扼流同軸外筒的端口為螺旋切口，旋向與螺旋導(dǎo)體旋向一致，以降低同軸端口的開路反射；同軸介質(zhì)填充中插入一段不同介電常數(shù)的阻抗匹配段，以實(shí)現(xiàn)饋源的寬頻帶阻抗匹配；扼流同軸外筒的外圍有一圈摺疊的環(huán)形槽，用于阻斷沿外壁爬行的電流，避免擾亂饋源的方向圖。
[0016]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0017]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)現(xiàn)、工作頻帶寬，非常適合作為電小反射面天線的饋源，可廣泛應(yīng)用于大功率微波發(fā)射系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)等領(lǐng)域。通過本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)以減少饋線或副面對天線口徑的遮擋，提高口面效率，同時(shí)采用半徑和螺距漸變設(shè)計(jì)，可獲得較寬的阻抗帶寬和圓極化軸比帶寬。
【附圖說明】
[0018]本實(shí)用新型將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
[0019]圖1是本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是扼流同軸外筒結(jié)構(gòu)圖；
[0021 ] 圖3是扼流同軸外筒的螺旋切口 ；
[0022]圖4是饋源的端口反射系數(shù)曲線；
[0023]圖5是反射面天線在+Z軸方向上的增益隨頻率變化曲線；
[0024]圖6是反射面天線在+Z軸方向上的軸比隨頻率變化曲線；
[0025]其中:1是螺栓；2是饋源支撐；3是射頻接頭；4是緊固螺釘；5是扼流同軸外筒；6是填充介質(zhì)a ；7是同軸內(nèi)芯；8是填充介質(zhì)b ;是9是填充介質(zhì)c ;是10是螺旋導(dǎo)體；11是錐筒形介質(zhì)支撐。
【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖1所示，本實(shí)用新型包括一組螺栓、饋源支撐、射頻接頭、緊固螺釘、扼流同軸外筒、介質(zhì)填充a、同軸內(nèi)芯、介質(zhì)填充b、介質(zhì)填充、螺旋導(dǎo)體個(gè)錐筒形介質(zhì)支撐幾部分構(gòu)成，圖中的虛線為實(shí)際安裝的天線內(nèi)弧面。饋源支撐通過螺栓一端固定在天線的內(nèi)弧面內(nèi)。饋源支撐為結(jié)構(gòu)件，可用金屬或非金屬材料加工，用于將饋源支撐在反射面旋轉(zhuǎn)軸線上，且饋源等效相位中心與反射面的焦點(diǎn)重合，扼流饋源外筒可沿軸線微調(diào)位置并用緊固螺釘頂緊固定。
[0027]如圖2所示，扼流同軸外筒為導(dǎo)體制造，外部有多層折疊裙邊，起扼流作用，避免電流沿外筒外壁爬行而擾亂饋源方向圖。扼流同軸外筒的一端通過緊固螺釘伸入饋源支撐內(nèi)與之連接一體，扼流同軸外筒的另一端設(shè)置有螺旋切口，如圖3所示。
[0028]同軸內(nèi)芯設(shè)置在扼流同軸外筒內(nèi)，同軸內(nèi)芯采用導(dǎo)體材料加工，一端與射頻頭連接，一端與錐筒形介質(zhì)支撐內(nèi)的螺旋導(dǎo)體連接，實(shí)現(xiàn)射頻微波在饋源內(nèi)的傳輸饋電。在同軸內(nèi)芯與扼流同軸外筒內(nèi)之間設(shè)置有填充介質(zhì)，填充介質(zhì)a和填充介質(zhì)c為同一種介質(zhì)材料，用于填充同軸傳輸線內(nèi)外導(dǎo)體之間的空隙，所述填充介質(zhì)b的介質(zhì)材質(zhì)與填充介質(zhì)a和填充介質(zhì)c不同，其相對介電常數(shù)的不同而導(dǎo)致同軸傳輸線阻抗與其它兩端不同，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)填充介質(zhì)b這一段的長度和阻抗失配比，實(shí)現(xiàn)饋源的寬頻帶阻抗匹配。
[0029]所述螺旋導(dǎo)體采用導(dǎo)體線繞制而成，導(dǎo)體線截面不限于圓形，方形或三角形皆可，卷繞形狀為多匝半徑和螺距漸變的螺旋線，螺旋半徑由靠近同軸切口端開始由小變大，螺距略微增加，以獲得較寬的工作頻帶。錐筒形介質(zhì)支撐為介質(zhì)材料制造，通常采用介電常數(shù)接近于I的材料，如(但不局限于)硬泡沫加工而成，用于支撐螺旋導(dǎo)體，防止因螺旋導(dǎo)體的形變導(dǎo)致電性能改變。
[0030]實(shí)施例:
[0031]按上述實(shí)用新型方案設(shè)計(jì)了一款工作頻率范圍為2.3GHz~3.4GHz的背射式的寬帶圓極化饋源率微波饋源，其中金屬導(dǎo)體部件采用黃銅制造；介質(zhì)填充a和c材料為聚四氟乙烯(er=2.1)，介質(zhì)填充b材料為尼龍(er=3.2)，錐筒形介質(zhì)支撐為射頻用硬泡沫材料
(l)o
[0032]對以上設(shè)計(jì)的饋源仿真進(jìn)行全電磁波仿真分析，反射系數(shù)曲線如圖4所示，在工作頻帶2.3GHz~3.4GHz范圍內(nèi)的反射系數(shù)S11均低于14dB，相對帶寬達(dá)到40%。通過對比饋源在4個(gè)典型頻點(diǎn)的方向，可見饋源的方向圖均為背射方向，增益也保持基本一致，在8.ldB~8.8dB之間變動(dòng)，且圓極化軸比在3dB以內(nèi)。
[0033]將設(shè)計(jì)的饋源安裝在口徑Φ800πιπι，焦徑比為0.375的拋物面上，得到的主波束都在+Z軸方向，波束波束寬度隨頻率升高而變窄，+Z軸方向上的增益隨頻率變化曲線如圖5所示，整個(gè)帶寬范圍內(nèi)增益均大于23dB，軸比隨頻率變化曲線如圖6所示，整個(gè)帶寬范圍內(nèi)軸比均小于3dB。
[0034]本實(shí)用新型并不局限于前述的【具體實(shí)施方式】。本實(shí)用新型擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組入口 O
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種背射式的寬帶圓極化饋源，其特征在于包括饋源支撐、射頻接頭、扼流同軸外筒和錐筒形介質(zhì)支撐，所述饋源支撐的一端通過螺釘與天線的內(nèi)弧面固定連接，饋源支撐的另一端通過螺釘與扼流同軸外筒連接；扼流同軸外筒的一端伸入在饋源支撐內(nèi)部，扼流同軸外筒的另一端與錐筒形介質(zhì)支撐的錐口連接；射頻接頭設(shè)置在扼流同軸外筒內(nèi)，射頻接頭一端連接同軸內(nèi)芯，所述同軸內(nèi)芯穿過扼流同軸外筒后與錐筒形介質(zhì)支撐內(nèi)的導(dǎo)體連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種背射式的寬帶圓極化饋源，其特征在于所述同軸內(nèi)芯與扼流同軸外筒之間沿軸線方向依次設(shè)置有若干種介電常數(shù)不同的填充介質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種背射式的寬帶圓極化饋源，其特征在于所述同軸內(nèi)芯與扼流同軸外筒之間設(shè)置有三種填充介質(zhì)，從同軸內(nèi)芯的一端到另一端依次分為三段，第一段和第三段填充介質(zhì)的介電常數(shù)一致，中間段的介電常數(shù)與另兩段的不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種背射式的寬帶圓極化饋源，其特征在于所述錐筒形介質(zhì)支撐內(nèi)的導(dǎo)體為螺旋狀，導(dǎo)體為導(dǎo)體線繞制而成，卷繞形狀為多匝半徑和螺距漸變的螺旋線，螺旋半徑由靠近扼流同軸外筒端開始由小變大。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種背射式的寬帶圓極化饋源，其特征在于所述導(dǎo)體線的截面包括但不限于圓形，方形或三角形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種背射式的寬帶圓極化饋源，其特征在于所述扼流同軸外筒中間的外周環(huán)側(cè)設(shè)置有折疊的兩個(gè)金屬環(huán)槽，環(huán)槽開口方向相反。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種背射式的寬帶圓極化饋源，其特征在于所述扼流同軸外筒與錐筒形介質(zhì)支撐接觸的一端設(shè)置有螺旋切口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種背射式的寬帶圓極化饋源，其特征在于所述扼流同軸外筒螺旋切口的螺旋方向向與螺旋導(dǎo)體的螺旋方向一致。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種背射式的寬帶圓極化饋源，包括饋源支撐、射頻接頭、扼流同軸外筒和錐筒形介質(zhì)支撐，所述饋源支撐的一端通過螺釘與天線的內(nèi)弧面固定連接，饋源支撐的另一端通過螺釘與扼流同軸外筒連接；扼流同軸外筒的一端伸入在饋源支撐內(nèi)部，扼流同軸外筒的另一端與錐筒形介質(zhì)支撐的錐口連接；射頻接頭設(shè)置在扼流同軸外筒內(nèi)，射頻接頭一端連接同軸內(nèi)芯，所述同軸內(nèi)芯穿過扼流同軸外筒后與錐筒形介質(zhì)支撐內(nèi)的導(dǎo)體連接。通過本實(shí)用新型使得反射面天線可以采用后饋方式減小饋線長度和插損，同時(shí)無需副反射面，避免了副反射面對口面的遮擋，從而使得口面效率得以提升。
【IPC分類】H01Q1-12, H01Q7-00, H01Q1-50, H01Q1-36
【公開號(hào)】CN204391257
【申請?zhí)枴緾N201520131540
【發(fā)明人】徐剛, 屈勁, 許州, 胡進(jìn)光, 余川, 李才陽, 施美友, 陳世韜
【申請人】中國工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月9日