一種用於2.65GHz～2.91GHz頻段的四角錐喇叭陣列天線的製作方法
2023-04-28 13:23:16
一種用於2.65GHz～2.91GHz頻段的四角錐喇叭陣列天線的製作方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種2.65GHz～2.91GHz頻率範圍的較高增益四角錐喇叭陣列天線，在單個角錐喇叭天線設計與分析的基礎上，設計了一個2×2的角錐喇叭天線陣列，並基於ANSOFT公司HFSS三維仿真軟體進行了仿真，仿真結果顯示：在2.65GHz～2.91GHz頻率範圍內，天線增益為20.46dB，最大增益達到了21.15dB，波瓣寬度為11.4度，四個埠的駐波比均小於1.17，滿足指標要求。本實用新型結構簡單便於實現，便於運輸和操作調整，解決了饋電網絡的複雜性和難實現性。該天線在發射功率為600KW，饋線網絡損耗為0.2dB，天線罩損耗為0.2dB的條件下，距離天線口徑面7.5米左右處，場強大於8000V/m，能夠滿足增益大於18dB的要求，並留有一定餘量。
【專利說明】-種用於2. 65GHz?2. 91GHz頻段的四角錐喇叭陣列天線
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及的是基本角錐喇叭天線，特別是一種高增益的四角錐喇叭陣列天 線。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著通信技術和衛星導航的迅速發展，越來越多的業務將通過無線電波 的方式來進行，天線在無線電設備中的應用也越來越廣泛，天線一般做發射和接受電磁波 的部件。
[0003] 目前，在通信領域裡，喇叭天線結構研究已成熟。為實現2. 65GHz?2.91GHz 頻率範圍內的工作帶寬，採用的喇叭天線結構仍是傳統的獨立單元結構。然而，由於在 2. 65GHz?2. 91GHz範圍內，單個喇叭天線增益較低（約13dB左右），若希望喇叭天線在 2. 65GHz?2. 91GHz範圍內達到18dB以上的增益，採用單個喇叭難以滿足增益要求，且採用 單個喇叭實現時其對應的喇叭口徑面較大，人工操作不便，難以滿足某些通信系統的需要， 因此，單個喇叭一般作為拋物面天線的饋源使用。為了在2. 65GHz?2. 91GHz範圍內達到 18dB以上的增益，可採用由角錐喇叭組成的天線陣列；若採用更多的喇叭單元組合陣列， 雖然可以提高增益，但將使成本急劇增加，且增加饋電網路複雜性和損耗，從而影響效率， 本實用新型採用四個喇叭單元組成陣列天線結構。與圓錐喇叭相比，角錐喇叭常使用矩形 波導饋電，矩形波導內傳輸的主模是TE 1(I模；而圓錐喇叭一般使用圓波導饋電，圓形波導內 傳輸的主模是TEn模，TE1(I模比TE n模更容易實現，而且圓錐喇叭對於精度的要求相對較 高，加工製造成本也相對較高。
[0004] 綜上分析，在2. 65GHz?2. 91GHz頻率範圍內，為滿足18dB以上的天線增益要求， 本實用新型採用四角錐喇叭陣列天線結構，如圖（1)所示。具體內容如下詳述。
【發明內容】
[0005] 本實用新型的目的在於提供一種高增益的四角錐喇叭陣列天線，此天線能夠在 2. 65GHz?2. 91GHz頻率範圍內，使能量集中到所需的方向，同時降低饋電的複雜性。有鑑 於此，本實用新型提供一種用於2. 65GHz?2. 91GHz頻段的四角錐喇叭陣列天線：
[0006] 一種用於2. 65GHz?2. 91GHz頻段的四角錐喇叭陣列天線，主要由四角錐喇叭 組成，其特徵在於是由4個角錐喇叭組成，構成2X2布局，喇叭單元間距為g = 9. 96? 10. 04mm，喇叭天線高度為hi = 399. 72?400. 28_，波埠高度為h2 = 99. 72? 100. 28mm。單元喇叭口徑外壁長度為A1 = 203. 72?204. 28mm，口徑外壁寬度為B1 = 183. 72?184. 28mm，口徑內壁長度為al = 199. 76?200. 24mm，口徑內壁寬度為bl = 179. 76?180. 24mm ;波導埠外壁長度為A2 = 75. 86?76. 42mm,埠外壁寬度為B2 = 37. 76?38. 32mm,埠內壁長度為a2 = 71. 9?72. 38mm,埠內壁寬度為b2 = 33. 8? 34. 28mm。
[0007] 我們分析了由微帶半波振子組成陣列的情況，要滿足電場強度要求，需要很多個 振子，天線口面也過大，重量也較大，人工操作十分不便，對於機動性要求較高的本產品來 說，有些不太適合。同時因為同軸網絡的複雜性，很多能量損失在網絡中了，設計不太合理。 可採用較少數量的大口徑喇叭組成。可以大大降低網絡的複雜性、並降低損耗，而場強下降 並不明顯。經過分析，因為喇叭自身的方向圖波束寬度較窄，可以很好地抵消間距大引起的 柵板，總共四分喇叭可以比較靈活地組合，針對不同的需求，獲得不同的作用區域和場強。 單喇叭單元雖然長度比較長，但喇叭陣列總體重量並不大，可以分開移動，運輸過程中可 以放在方艙裡面，因此最終選擇該方案。
[0008] 本實用新型由4個四角錐大口徑喇叭組成四喇叭陣列天線，構成2X2布局（總饋 入口可採用一個大功率容量1分2等比功分器，輸出端連接2個中等功率容量1分2等比 功分器，以此實現對4個喇叭的等幅饋電）。四角錐喇叭天線組成結構如附圖1所示。
[0009] 本實用新型的結構尺寸為：
[0010]
【權利要求】
1. 一種用於2. 65GHz?2. 91GHz頻段的四角錐喇叭陣列天線，主要由四角錐喇叭組成， 其特徵在於是由4個角錐喇叭組成，構成2X2布局，喇叭單元間距為g=9. 96?10. 04 mm， 喇叭天線高度為hl=399. 72?400. 28 mm,波埠高度為h2=99. 72?100. 28 mm ;單元喇 叭口徑外壁長度為Al=203. 72?204. 28 mm，口徑外壁寬度為Bl=183. 72?184. 28 mm，口 徑內壁長度為al=199. 76?200. 24 mm，口徑內壁寬度為bl=179. 76?180. 24 mm ;波導端 口外壁長度為42=75.86?76.42臟，埠外壁寬度為82=37.76?38.32臟，埠內壁 長度為a2 =7L 9?72. 38mm,埠內壁寬度為b2=33. 8?34. 28 mm。
2. 根據權利要求1所述的一種用於2. 65GHz?2. 91GHz頻段的四角錐喇叭陣列天線， 其特徵在於最佳尺寸，喇叭單元間距為g=l〇 mm，喇叭天線高度為hl=400 mm，波埠高度為 h2=100 mm ;單元喇叭口徑外壁長度為Al=204 mm，口徑外壁寬度為Bl=184 mm，口徑內壁長 度為al=200 mm，口徑內壁寬度為bl=180 mm;波導埠外壁長度為A2=76.14mm，埠外壁 寬度為B2=38. 04 mm,埠內壁長度為a2=72. 14mm,埠內壁寬度為b2=34. 04 mm。
【文檔編號】H01Q21/00GK204103045SQ201420174444
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年4月11日 優先權日:2014年4月11日
【發明者】卜力, 楊維明, 楊武韜, 朱星宇, 邱桂霞, 彭菊紅 申請人:湖北大學