一种低轴比圆极化馈源的制作方法

本发明涉及紧缩场测试，尤其涉及一种低轴比圆极化馈源。

背景技术：

1、圆极化天线与线性极化天线相比具有许多优势，包括对抗多径干扰或衰减、减轻极化失配以及提高发射与接收天线之间的系统灵敏度等；且喇叭天线具有结构简单、带宽较宽、增益高等优点，同样广泛应用在各种通信系统之中。圆极化喇叭天线结合了圆极化天线和喇叭天线的优势，应用前景更加广阔。圆极化喇叭天线可以在卫星通信中被用作反射天线的馈源，在紧缩场测量中同样可以用作馈源使用。

2、传统圆极化喇叭天线通常需要依靠极化转换器形成圆极化波，极化转换器使电磁波在传输过程中形成两个幅度相等、相位差为90°的正交电场分量。为了实现良好的圆极化辐射特性，所设计的极化转换器一般尺寸都比较大，导致天线整体的尺寸增加，难以实现结构紧凑的圆极化喇叭天线。

3、并且，传统馈电方式是将探针的内外导体馈电到对称的上下脊片，然而，这种方式很容易出现装配误差，导致交叉极化以及回波损耗急剧恶化，还会导致天线在馈电部分存在不对称性，并可能在辐射过程中被逐渐放大，最终造成远场辐射方向图的不对称。

4、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种低轴比圆极化馈源，解决现有技术天线整体尺寸大、难以实现结构紧凑的圆极化喇叭天线的问题，并且，还可以解决交叉极化、回波损耗恶化以及远场辐射方向图的不对称等问题。

2、本发明实施例提供了一种低轴比圆极化馈源，所述低轴比圆极化馈源包括螺旋倒脊、弯曲喇叭、平衡馈电结构、阶梯形过渡脊片和圆形底板；

3、其中，所述螺旋倒脊由一字型渐变倒脊扭转得到，所述螺旋倒脊位于所述弯曲喇叭的内轮廓之内，且顶端高于所述弯曲喇叭的喇叭口面；所述弯曲喇叭设置于所述圆形底板之上，所述弯曲喇叭的内轮廓由指数曲线和椭圆曲线组成；所述平衡馈电结构包括两个对立的端口以及两个同轴探针，端口设置于所述弯曲喇叭的外表面，两个同轴探针的内导体与所述阶梯形过渡脊片连接；所述阶梯形过渡脊片的顶部连接所述螺旋倒脊且底部连接所述圆形底板；所述圆形底板与所述螺旋倒脊的轴线垂直，用于支撑所述螺旋倒脊。

4、本发明实施例具有以下技术效果：

5、本发明实施例提供的低轴比圆极化馈源包括螺旋倒脊、弯曲喇叭、平衡馈电结构、阶梯形过渡脊片和圆形底板，其中螺旋倒脊由一字型渐变倒脊扭转得到，螺旋倒脊位于弯曲喇叭的内轮廓之内，且顶端高于弯曲喇叭的喇叭口面，弯曲喇叭设置于圆形底板之上，且内轮廓由指数曲线和椭圆曲线组成，平衡馈电结构包括两个对立的端口以及两个同轴探针，端口设置于弯曲喇叭的外表面，两个同轴探针的内导体与阶梯形过渡脊片连接，阶梯形过渡脊片的顶部连接螺旋倒脊且底部连接圆形底板，圆形底板与螺旋倒脊的轴线垂直，用于支撑螺旋倒脊，该馈源通过螺旋倒脊使天线电场矢量方向沿着传播方向形成螺旋轨迹，从而得到圆极化波，实现高水平的圆极化，通过弯曲喇叭与螺旋倒脊的配合，实现馈源的低驻波和低轴比，并结合平衡馈电结构实现平衡馈电，在扩展带宽的同时压缩了馈源的整体尺寸，并且保证远场辐射方向图的对称性，解决现有技术交叉极化、回波损耗恶化以及远场辐射方向图的不对称等问题。

技术特征：

1.一种低轴比圆极化馈源，其特征在于，所述低轴比圆极化馈源包括螺旋倒脊、弯曲喇叭、平衡馈电结构、阶梯形过渡脊片和圆形底板；

2.根据权利要求1所述的馈源，其特征在于，所述一字型渐变倒脊的扭转角度基于低轴比性能需求以及天线反射系数需求确定，其中，所述一字型渐变倒脊的扭转角度越大，越能满足馈源的低轴比性能需求，所述一字型渐变倒脊的扭转角度越小，越能满足馈源的天线反射系数需求。

3.根据权利要求2所述的馈源，其特征在于，所述一字型渐变倒脊的扭转角度的范围为550°～600°。

4.根据权利要求1所述的馈源，其特征在于，所述一字型渐变倒脊沿波的传播方向向右扭转时，所述低轴比圆极化馈源为右旋圆极化馈源，所述一字型渐变倒脊沿波的传播方向向左扭转时，所述低轴比圆极化馈源为左旋圆极化馈源。

5.根据权利要求1所述的馈源，其特征在于，所述螺旋倒脊的长度范围为1.3λc～1.5λc，所述螺旋倒脊的底部宽度范围为0.36～0.37λc，所述螺旋倒脊的顶部宽度范围为0.025λc～0.035λc，其中，λc为所述馈源的最低工作频率对应的波长。

6.根据权利要求1所述的馈源，其特征在于，所述弯曲喇叭的内轮廓中指数曲线的末端连接椭圆曲线，所述弯曲喇叭的内轮廓与外轮廓之间为实心结构。

7.根据权利要求5所述的馈源，其特征在于，所述弯曲喇叭的长度范围为1.04λc～1.1λc，所述弯曲喇叭的底部宽度范围为0.74λc～0.75λc，所述弯曲喇叭的顶部宽度范围为1.14λc～1.16λc。

8.根据权利要求1所述的馈源，其特征在于，所述平衡馈电结构中的两个端口用于分别接收两个等幅反相的差分信号，并通过两个同轴探针的内导体将两个等幅反相的差分信号馈入至所述阶梯形过渡脊片。

9.根据权利要求7所述的馈源，其特征在于，所述圆形底板的直径范围为1.14λc～1.4λc，厚度范围为0.05λc-0.1λc。

10.根据权利要求1所述的馈源，其特征在于，所述螺旋倒脊采用树脂材料进行3d打印，并在3d打印后对表面进行金属化处理，所述弯曲喇叭、所述阶梯形过渡脊片以及所述圆形底板采用金属材料进行机械加工。

技术总结本发明涉及紧缩场测试技术领域，公开了一种低轴比圆极化馈源，包括螺旋倒脊、弯曲喇叭、平衡馈电结构、阶梯形过渡脊片和圆形底板，其中螺旋倒脊由一字型渐变倒脊扭转得到，位于弯曲喇叭的内轮廓之内，且顶端高于弯曲喇叭的喇叭口面，弯曲喇叭设置于圆形底板之上，且内轮廓由指数曲线和椭圆曲线组成，平衡馈电结构包括两个对立的端口以及两个同轴探针，端口设置于弯曲喇叭的外表面，两个同轴探针的内导体与阶梯形过渡脊片连接，阶梯形过渡脊片的顶部连接螺旋倒脊且底部连接圆形底板，圆形底板与螺旋倒脊的轴线垂直，该馈源工作带宽为一倍频程，可以在宽频带内实现低驻波和低轴比的高水平圆极化特性、远场辐射方向图的对称，馈源尺寸紧凑。技术研发人员：姜国凯,秦孔建,邹博维,董长青,温泉,陆梅,田晓笛,冯家煦,吴飞燕,季国田,和福建,唐莎莎,赵肖龙,肖广宇,孙制宇,朱其文,贺宁宁受保护的技术使用者：中汽研汽车检验中心（天津）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29