一种圆极化单脉冲卡塞格伦天线

摘要

本发明公开了一种圆极化单脉冲卡塞格伦天线，包括同轴设置的主反射面和副反射面、连接主反射面和副反射面的装配装置、馈源和馈电网络，所述馈源为一体化成型的圆极化单脉冲馈源，圆极化单脉冲馈源包括2×2排布的四个结构相同的圆极化馈源单元，四个圆极化馈源单元的馈电端口均与馈电网络连接。本发明的馈源为一体化成型的圆极化单脉冲馈源，这样不用分层分块加工，且适用于各种频段，结构简单，具有宽带轴比的特点；此外，这种馈源的尺寸可以做得很小，圆极化馈源单元口径可以小于一个波长，相比现有技术具有小型化的特点，且可以用于多种天线，具有较强的适应性。

权利要求

1.一种圆极化单脉冲卡塞格伦天线，包括同轴设置的主反射面(1)和副反射面(2)、连接主反射面(1)和副反射面(2)的装配装置(3)、馈源(4)和馈电网络(5)，其特征在于：所述馈源(4)为一体化成型的圆极化单脉冲馈源，圆极化单脉冲馈源包括2×2排布的四个结构相同的圆极化馈源单元，四个圆极化馈源单元的馈电端口均与馈电网络(5)连接；所述圆极化馈源单元包括一体化成型的圆极化器和馈源喇叭，圆极化器包括矩形波导和两个槽，两个槽分别开设在矩形波导一端的上宽边处和下宽边处，两个槽中心对称，所述中心为圆极化器内腔连接两个槽的部分的中心，馈源喇叭设于圆极化器带有槽的一端，且馈源喇叭的喇叭口不遮挡槽。

2.根据权利要求1所述的圆极化单脉冲卡塞格伦天线，其特征在于：所述装配装置(3)可拆卸。

3.根据权利要求1所述的圆极化单脉冲卡塞格伦天线，其特征在于：从圆极化器向馈源喇叭的方向看，上宽边处的槽位置偏于中心左侧，下宽边处的槽位置偏于中心右侧。

4.根据权利要求1所述的圆极化单脉冲卡塞格伦天线，其特征在于：从圆极化器向馈源喇叭的方向看，上宽边处的槽位置偏于中心右侧，下宽边处的槽位置偏于中心左侧。

5.根据权利要求1所述的圆极化单脉冲卡塞格伦天线，其特征在于：所述馈源喇叭的喇叭口为矩形，槽的形状与喇叭口的形状相适配，使得喇叭口不遮挡槽。

6.根据权利要求1所述的圆极化单脉冲卡塞格伦天线，其特征在于：所述馈源喇叭的喇叭口为圆形，槽的形状与喇叭口的形状相适配，使得喇叭口不遮挡槽。

7.根据权利要求3或4所述的圆极化单脉冲卡塞格伦天线，其特征在于：所述四个圆极化馈源单元中，第一行第二列的圆极化馈源单元相对于第一行第一列的圆极化馈源单元向特定方向旋转90度，第二行第二列的圆极化馈源单元相对于第一行第二列的圆极化馈源单元向特定方向旋转90度，第二行第一列的圆极化馈源单元相对于第二行第二列的圆极化馈源单元向特定方向旋转90度，第一行第一列的圆极化馈源单元相对于第二行第一列的圆极化馈源单元向特定方向旋转90度。

8.根据权利要求1所述的圆极化单脉冲卡塞格伦天线，其特征在于：所述装配装置(3)包括支架(31)和装配环(32)，装配环(32)可拆卸地连接副反射面(2)，支架(31)的一端连接主反射面(1)，支架(31)的另一端连接装配环(32)。

说明书

一种圆极化单脉冲卡塞格伦天线

技术领域

[0001] 本发明涉及天线领域，特别是涉及一种圆极化单脉冲卡塞格伦天线。

背景技术

[0002] 自第二次世界大战单脉冲雷达技术发展以来，单脉冲天线在雷达系统发挥着重要的作用。在雷达应用中，单脉冲天线一般可采用阵列天线，也可以采用反射面和单脉冲馈源组成，其中反射式的单脉冲天线具有结构简单、增益高等特点受到了广泛的应用。

[0003] 反射式的单脉冲天线从极化特性上可分为线极化、圆极化、多极化等形式，其中圆极化波具有很大的优势，因为圆极化波可以分解为两个等幅且相位相差90度的线极化波，所以圆极化天线能够接受任何线极化的信号，且单一圆极化天线不会接受与之相反旋向的圆极化波，尤其是具有宽带特性的圆极化天线具有较强的干扰能力及抗干扰能力，也使得其在雷达及通信领域发挥着重要的作用。反射式的圆极化单脉冲馈源多选为喇叭天线，而传统圆极化喇叭馈源长度长体积大，且有时需要加载介质或者膜片，有时需要分层分块加工，而尤其是在毫米波频段，加载介质或者分层分块加工不仅体积大装配难度大，而且装配过程中也使得天线误差增大，从而降低天线的整体性能，且高性能的天线一般要求天线具有较宽的带宽，因此需要一种具有宽带特性且结构简单易于加工的圆极化单脉冲反射面天线。

发明内容

[0004] 发明目的：本发明的目的是提供一种圆极化单脉冲卡塞格伦天线，它具有宽带轴比的特性，结构简单，易于加工。

[0005] 技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

[0006] 本发明所述的圆极化单脉冲卡塞格伦天线，包括同轴设置的主反射面和副反射面、连接主反射面和副反射面的装配装置、馈源和馈电网络，所述馈源为一体化成型的圆极化单脉冲馈源，圆极化单脉冲馈源包括2×2排布的四个结构相同的圆极化馈源单元，四个圆极化馈源单元的馈电端口均与馈电网络连接。

[0007] 进一步，所述装配装置可拆卸。这样装配装置拆下后，能够沿轴向调节副反射面的位置，从而调节天线的性能。

[0008] 进一步，所述圆极化馈源单元包括一体化成型的圆极化器和馈源喇叭，圆极化器包括矩形波导和两个槽，两个槽分别开设在矩形波导一端的上宽边处和下宽边处，两个槽中心对称，所述中心为圆极化器内腔连接两个槽的部分的中心，馈源喇叭设于圆极化器带有槽的一端，且馈源喇叭的喇叭口不遮挡槽。

[0009] 进一步，从圆极化器向馈源喇叭的方向看，上宽边处的槽位置偏于中心左侧，下宽边处的槽位置偏于中心右侧。此时的圆极化馈源单元为右旋圆极化馈源单元。

[0010] 进一步，从圆极化器向馈源喇叭的方向看，上宽边处的槽位置偏于中心右侧，下宽边处的槽位置偏于中心左侧。此时的圆极化馈源单元为左旋圆极化馈源单元。

[0011] 进一步，所述馈源喇叭的喇叭口为矩形，槽的形状与喇叭口的形状相适配，使得喇叭口不遮挡槽。

[0012] 进一步，所述馈源喇叭的喇叭口为圆形，槽的形状与喇叭口的形状相适配，使得喇叭口不遮挡槽。

[0013] 进一步，所述四个圆极化馈源单元中，第一行第二列的圆极化馈源单元相对于第一行第一列的圆极化馈源单元向特定方向旋转90度，第二行第二列的圆极化馈源单元相对于第一行第二列的圆极化馈源单元向特定方向旋转90度，第二行第一列的圆极化馈源单元相对于第二行第二列的圆极化馈源单元向特定方向旋转90度，第一行第一列的圆极化馈源单元相对于第二行第一列的圆极化馈源单元向特定方向旋转90度。当对四个右旋圆极化馈源单元的馈电端口等幅且相位分别为0度、90度、0度、90度馈电时，初级馈源波束经副反射面和主反射面二次反射后，得到圆极化单脉冲天线的和波束；当对四个右旋圆极化馈源单元的馈电端口等幅且相位分别为0度、90度、180度、 270度馈电时，得到圆极化单脉冲天线的俯仰差波束；当对四个右旋圆极化馈源单元的馈电端口等幅且相位分别为180度、90度、0度、270度馈电时，得到圆极化单脉冲天线的水平差波束。当对四个左旋圆极化馈源单元的馈电端口等幅且相位分别为 90度、0度、90度、0度馈电时，初级馈源波束经副反射面和主反射面二次反射后，得到圆极化单脉冲天线的和波束；当对四个左旋圆极化馈源单元的馈电端口等幅且相位分别为270度、180度、90度、0度馈电时，得到圆极化单脉冲天线的俯仰差波束；当对四个左旋圆极化馈源单元的馈电端口等幅且相位分别为270度、0度、90 度、180度别馈电时，得到圆极化单脉冲天线的水平差波束。

[0014] 进一步，所述装配装置包括支架和装配环，装配环可拆卸地连接副反射面，支架的一端连接主反射面，支架的另一端连接装配环。

[0015] 有益效果：本发明公开了一种圆极化单脉冲卡塞格伦天线，与现有技术相比，具有如下的有益效果：

[0016] 1)本发明的馈源为一体化成型的圆极化单脉冲馈源，这样不用分层分块加工，且适用于各种频段，结构简单，具有宽带轴比的特点；此外，这种馈源的尺寸可以做得很小，圆极化馈源单元口径可以小于一个波长，相比现有技术具有小型化的特点，且可以用于多种天线，具有较强的适应性；

[0017] 2)本发明通过对四个圆极化馈源单元同向依次旋转90度组成圆极化单脉冲馈源，因为虽然单个馈源单元本身已有较好的圆极化特性，但其依然存在线极化分量，对四个圆极化馈源单元依次旋转90度并对其端口进行合适的幅度和相位激励，让相邻单元的线极化分量合成产生圆极化，两种旋向相同的圆极化波叠加后使得圆极化单脉冲天线和波束的主波束方向具有极高的圆极化纯度，与传统只由线极化合成产生圆极化的天线相比，本发明具有轴比带宽很宽的特性和更高的增益；

[0018] 3)本发明采用卡塞格伦天线结构，其结构简单，易于加工，可实现高增益稳定性强的圆极化单脉冲天线。

附图说明

[0019] 图1为本发明具体实施方式中天线的整体结构图；

[0020] 图2为本发明具体实施方式中主反射面的结构图；

[0021] 图3为本发明具体实施方式中副反射面的结构图；

[0022] 图4为本发明具体实施方式中装配装置的结构图；

[0023] 图5为本发明具体实施方式中喇叭口为矩形的右旋圆极化馈源单元的结构图；

[0024] 图5中的(a)为整体图；

[0025] 图5中的(b)为拆分图；

[0026] 图6为本发明具体实施方式中采用喇叭口为矩形的右旋圆极化馈源单元构成的圆极化单脉冲馈源的结构图；

[0027] 图7为本发明具体实施方式中喇叭口为矩形的左旋圆极化馈源单元的结构图；

[0028] 图8为本发明具体实施方式中采用喇叭口为矩形的左旋圆极化馈源单元构成的圆极化单脉冲馈源的结构图；

[0029] 图9为本发明具体实施方式中喇叭口为圆形的圆极化馈源单元的结构图；

[0030] 图10为本发明具体实施方式中天线的二维结构图；

[0031] 图11为本发明具体实施方式中右旋圆极化单脉冲卡塞格伦天线的工作模式示意图。

具体实施方式

[0032] 本具体实施方式公开了一种圆极化单脉冲卡塞格伦天线，如图1和图10所示，包括同轴设置的主反射面1和副反射面2、连接主反射面1和副反射面2的装配装置3、馈源4和馈电网络5。馈源4为一体化成型的圆极化单脉冲馈源，圆极化单脉冲馈源包括2×2排布的四个结构相同的圆极化馈源单元，四个圆极化馈源单元的馈电端口均与馈电网络5连接。

[0033] 主反射面1如图2所示，形状为金属抛物面。副反射面2如图3所示，为金属双曲面反射面。

[0034] 如图4所示，装配装置3包括支架31和装配环32。装配环32通过螺母33连接副反射面2，螺母33可拆卸，将螺母33拆下后，可调节装配环32和副反射面2的位置。支架31的一端通过螺母34连接主反射面1，支架31的另一端固定连接装配环32。

[0035] 圆极化馈源单元包括一体化成型的圆极化器和馈源喇叭。馈源喇叭的喇叭口可以是矩形，也可以是圆形，下面分别作介绍。

[0036] 1、馈源喇叭的喇叭口为矩形

[0037] 带有矩形喇叭口的圆极化单脉冲馈源包括2×2排布的四个结构相同的圆极化馈源单元。四个圆极化馈源单元可以为右旋圆极化馈源单元，也可以为左旋圆极化馈源单元，下面分别进行介绍。

[0038] 1)四个圆极化馈源单元为右旋圆极化馈源单元时，分别为第一右旋圆极化馈源单元41、第二右旋圆极化馈源单元42、第三右旋圆极化馈源单元43和第四右旋圆极化馈源单元44，如图6所示。下面以第一右旋圆极化馈源单元41的结构为例进行介绍，其他三个右旋圆极化馈源单元结构与第一右旋圆极化馈源单元41结构相同，就不再赘述。如图5中的(a)和图5中的(b)所示，圆极化器411包括矩形波导和两个槽4111，两个槽4111 分别开设在矩形波导一端的上宽边处和下宽边处，两个槽4111中心对称，该中心为圆极化器411内腔连接两个槽4111的部分的中心，馈源喇叭412设于圆极化器411带有槽4111的一端，槽4111的形状与馈源喇叭412的喇叭口的形状相适配，使得喇叭口不遮挡槽4111。从圆极化器向馈源喇叭的方向看，上宽边处的槽4111位置偏于中心左侧，下宽边处的槽4111位置偏于中心右侧。当电场在圆极化器411由矩形波导传输到槽4111 的部分，单一的线极化在经过两个中心对称的槽4111的过程中会产生多个电场模式，一部分电场发生极化扭转，电场再通过馈源喇叭412到达馈源口径面，对于一定的结构尺寸，叠加后的电场矢量具有较好的圆极化特性。
如图6所示，四个右旋圆极化馈源单元中，从圆极化器411向馈源喇叭412的方向看，第二右旋圆极化馈源单元42相对于第一右旋圆极化馈源单元41顺时针旋转90度，第三右旋圆极化馈源单元43相对于第二右旋圆极化馈源单元42顺时针旋转90度，第四右旋圆极化馈源单元
44相对于第三右旋圆极化馈源单元43顺时针旋转90度，第一右旋圆极化馈源单元41相对于第四右旋圆极化馈源单元44顺时针旋转90度。当对四个右旋圆极化馈源单元的馈电端口等幅且相位分别为0度、90度、0度、90度馈电时，初级馈源波束经副反射面2和主反射面1二次反射后，得到圆极化单脉冲天线的和波束；当对四个右旋圆极化馈源单元的馈电端口等幅且相位分别为0度、90度、180度、270度馈电时，得到圆极化单脉冲天线的俯仰差波束；当对四个右旋圆极化馈源单元的馈电端口等幅且相位分别为180度、90度、0度、270度馈电时，得到圆极化单脉冲天线的水平差波束。上述三种工作模式及右旋圆极化馈源单元馈电端口的相位值如图11所示。

[0039] 2)四个圆极化馈源单元为左旋圆极化馈源单元时，分别为第一左旋圆极化馈源单元61、第二左旋圆极化馈源单元62、第三左旋圆极化馈源单元63和第四左旋圆极化馈源单元64，如图7和图8所示。左旋圆极化馈源单元与右旋圆极化馈源单元的结构仅有槽的位置不同，其他都相同。对于左旋圆极化馈源单元，从圆极化器向馈源喇叭的方向看，上宽边处的槽位置偏于中心右侧，下宽边处的槽位置偏于中心左侧。如图8所示，四个左旋圆极化馈源单元中，从圆极化器向馈源喇叭的方向看，第二左旋圆极化馈源单元62相对于第一左旋圆极化馈源单元61逆时针旋转90度，第三左旋圆极化馈源单元 63相对于第二左旋圆极化馈源单元62逆时针旋转90度，第四左旋圆极化馈源单元64 相对于第三左旋圆极化馈源单元63逆时针旋转90度，第一左旋圆极化馈源单元61相对于第四左旋圆极化馈源单元64逆时针旋转90度。当对四个左旋圆极化馈源单元的馈电端口等幅且相位分别为90度、0度、90度、0度馈电时，初级馈源波束经副反射面和主反射面二次反射后，得到圆极化单脉冲天线的和波束；当对四个左旋圆极化馈源单元的馈电端口等幅且相位分别为270度、180度、90度、0度馈电时，得到圆极化单脉冲天线的俯仰差波束；当对四个左旋圆极化馈源单元的馈电端口等幅且相位分别为270度、0度、90度、180度别馈电时，得到圆极化单脉冲天线的水平差波束。

[0040] 2、馈源喇叭的喇叭口为圆形

[0041] 带有圆形喇叭口的圆极化馈源单元71如图9所示。如图9所示，圆极化器711包括矩形波导和两个槽7111，两个槽7111分别开设在矩形波导一端的上宽边处和下宽边处，两个槽7111中心对称，该中心为圆极化器711内腔连接两个槽7111的部分的中心，馈源喇叭712设于圆极化器711带有槽7111的一端，槽7111的形状与馈源喇叭712的喇叭口的形状相适配，使得喇叭口不遮挡槽7111。

[0042] 同样地，带有圆形喇叭口的圆极化馈源单元也可以是左旋和右旋的，和之前相同，此处不再赘述。