CN211017408U - 一种双圆极化天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双圆极化天线，包括：沿同一轴向方向自上而下依次设置的矩形开口波导、正交模耦合器和过渡转换件；正交模耦合器包括波导腔体及开设于波导腔体上的轴向端口、公共端口、侧向端口，轴向端口、公共端口分别位于波导腔体沿轴向方向的两端，侧向端口位于波导腔体沿轴向方向的周侧一侧；过渡转换件与轴向端口连接；矩形开口波导与公共端口绕轴向方向转动连接。开口矩形波导实现由线极化波向圆极化波的转变，从矩形开口波导向自由空间辐射左旋和右旋双圆极化波；正交模耦合器同时传播两种极化正交的线极化波，能够拓展一倍的频率资源；金属渐变膜片把部分波导腔体内空间一分为二，起到轴向端口与公共端口的阻抗匹配的效果。

Description

一种双圆极化天线

技术领域

本实用新型属于无线通信技术领域，尤其涉及一种双圆极化天线。

背景技术

圆极化天线在通信、雷达、电子对抗、遥测遥感、天文及电视广播等方面有着相当广阔的应用前景：在通信方面，圆极化天线可以接受任何极化的电磁波，特别适用与剧烈摆动或翻滚的飞行器通信；在电子对抗方面，圆极化天线可以侦察到敌方的各种线极化或椭圆极化电磁波；在天文、航天、遥感遥测方面，圆极化天线能消除由电离层法拉第旋转效应引起的电磁波极化畸变效应；在广播电视方面，圆极化天线可以克服视频信号的重影现象。

随着通信系统对容量和抗干扰能力要求的不断提升，现有技术在频谱资源有限情况下，对频谱的利用率低，造成频谱资源的紧缺，成为当今无线通信技术发展的瓶颈。

实用新型内容

本实用新型的技术目的是提供一种双圆极化天线，以达到提高频谱利用率的技术效果。

为解决上述问题，本实用新型的技术方案为：

一种双圆极化天线，包括：沿同一轴向方向自上而下依次设置的矩形开口波导、正交模耦合器和过渡转换件；

正交模耦合器包括波导腔体及开设于波导腔体上的轴向端口、公共端口、侧向端口，轴向端口、公共端口分别位于波导腔体沿轴向方向的两端，侧向端口位于波导腔体沿轴向方向的周侧一侧；

过渡转换件与轴向端口连接，过渡转换件用以端口的过渡转换以及天线的垂直线极化波的导入；

侧向端口用以天线的水平线极化波的导入，垂直线极化波与水平线极化波正交；

矩形开口波导与公共端口绕轴向方向转动连接，用以线极化波向圆极化波的转变以及电磁波的向外辐射。

其中，波导腔体的波导截面为圆形或方形，波导腔体用于同时传播水平线极化波和垂直线极化波。

其中，过渡转换件包括第一端口和第二端口，第一端口和第二端口位于过渡转换件沿轴向方向的两端，

第一端口与轴向端口连接，并与波导腔体的波导截面相匹配：第一端口为圆形端口或方形端口，第二端口为矩形端口；

矩形端口用于接收垂直线极化波。

其中，侧向端口为矩形的端口，侧向端口的宽边方向与矩形端口的宽边方向相互垂直。

进一步优选地，波导腔体内沿轴向方向还设有用于将波导腔体部分空间一分为二的金属渐变膜片，金属渐变膜片的形状呈从下至上由矩形逐渐渐变为尖劈状，用以轴向端口与公共端口的阻抗匹配。

本实用新型由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

本实用新型的矩形开口波导与波导腔体的公共端口连接，并旋转一定角度设置，从而实现由线极化波向圆极化波的转变，从矩形开口波导向自由空间辐射左旋和右旋双圆极化波；

本实用新型的正交模耦合器是一种三端口波导结构，可同时传播两种极化正交的线极化波，能够拓展一倍的频率资源，并提高频谱利用率；

本实用新型的正交模耦合器内还设有金属渐变膜片，把部分波导腔体内空间一分为二，起到轴向端口与公共端口的阻抗匹配的效果。

附图说明

图1为本实用新型的双圆极化天线的结构示意图；

图2为本实用新型的双圆极化天线的爆炸结构示意图；

图3为本实用新型的垂直线极化波向自由空间辐射的右旋圆极化波方向图；

图4为图3所示的右旋圆极化波的轴比图；

图5为本实用新型的水平线极化波向自由空间辐射的左旋圆极化波方向图；

图6为图5所示的左旋圆极化波的轴比图。

附图标记说明：

1：过渡转换件；2：正交模耦合器；3：矩形开口波导；101：圆形端口；102：矩形端口；201：波导腔体；202：金属渐变膜片；203：轴向端口；204：侧向端口；205：公共端口。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实施例的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实施例相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

以下结合附图和具体实施例对本实施例提出的一种双圆极化天线作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实施例的优点和特征将更清楚。

参看图1和图2，本实施例提供一种双圆极化天线，包括：沿同一轴向方向自上而下依次设置的矩形开口波导3、正交模耦合器2和过渡转换件1；

正交模耦合器2包括波导腔体201及开设于波导腔体201上的轴向端口203、公共端口205、侧向端口204，轴向端口203、公共端口205分别位于波导腔体201沿轴向方向的两端，侧向端口204位于波导腔体201沿轴向方向的周侧一侧；

过渡转换件1与轴向端口203连接，过渡转换件1用以端口的过渡转换以及天线的垂直线极化波的导入；

侧向端口204用以天线的水平线极化波的导入，垂直线极化波与水平线极化波正交；

矩形开口波导3与公共端口205绕轴向方向转动连接，用以线极化波向圆极化波的转变以及电磁波的向外辐射。

现对本实施例进行详细说明：

本实施例为一种双圆极化天线，该天线由三部分构成，沿同一轴向方向自上而下依次设置的矩形开口波导3、正交模耦合器2和过渡转换件1，其中正交模耦合器2包括波导腔体201、轴向端口203、公共端口205、侧向端口204；

垂直线极化波从过渡转换件1导入波导腔体201，水平线极化波从侧向端口204进入波导腔体201，垂直线极化波与水平线极化波正交；上述波导腔体201可采用标准圆波导C120或矩形波导，该波导腔体可同时传播垂直线极化波和水平线极化波，能够拓展一倍的频率资源；

接着，参看图2，水平、垂直线极化波经过波导腔体201导入矩形开口波导3，在本实施例中，示例性的，矩形开口波导3端口的长宽比为1.5，高度为45mm，矩形开口波导3的一端口长边平行于侧向端口204所在的平面设置，接着把矩形开口波导3绕轴向按顺时针方向旋转45度；

使每组线极化波在矩形开口波导的出射端面满足幅度相等、相差90°的条件，从而实现由线极化波向圆极化波的转变，由矩形开口波导向自由空间辐射左旋双圆极化波和右旋双圆极化波；

参看图3和图4，经由轴向端口馈入的垂直极化波向自由空间辐射右旋圆极化波，交叉极化电平在轴向低于-35dB，轴比约为0.25dB；

参看图5和图6，经由侧向端口馈入的水平极化波向自由空间辐射左旋圆极化波，交叉极化电平约为-30dB，轴比约为0.58dB。

具体地，参看图2，过渡转换件1包括第一端口和第二端口，第一端口和第二端口位于过渡转换件1沿轴向方向的两端，

第一端口伸入正交模耦合器2并与轴向端口203连接，且与波导腔体201的波导截面相匹配：第一端口为圆形端口101或方形端口，第二端口为矩形端口102；

矩形端口102用于接收垂直线极化波。

在本实施例中，过渡转换件1本质为一种波导，其一个端口为圆形端口101或方形端口，另一个端口为矩形端口102；

矩形端口102与本实施例外部的一个标准矩形波导BJ100的一端连接，用于接收天线的垂直线极化波，该垂直线极化波的极化方向与矩形端口102的宽边相垂直；

圆形端口101或方形端口与轴向端口203连接，以实现矩形端口102或方形端口向圆形端口101的过渡转换，并将垂直线极化波经矩形端口102和圆形端口101或方形端口导入进波导腔体201。

具体地，参看图2，侧向端口204为矩形的端口，侧向端口204的宽边方向与矩形端口102的宽边方向相互垂直。

在本实施例中，波导腔体201的侧壁的沿轴向方向的周侧一侧开有侧向端口204，该侧向端口204的宽边方向与轴向端口203的宽边方向相互垂直；上述侧向端口204用于与本实施例外部的另一个标准矩形波导BJ100的一端连接，用于接收天线的水平线极化波并导入波导腔体201，该水平线极化波与上述垂直线极化波相互垂直。

较优地，参看图2，在本实施例中，波导腔体201内沿轴向方向还设有用于将波导腔体201部分空间一分为二的金属渐变膜片202，金属渐变膜片202的形状呈从下至上由矩形逐渐渐变为尖劈状，用以轴向端口203与公共端口205的阻抗匹配。

上面结合附图对本实施例的实施方式作了详细说明，但是本实施例并不限于上述实施方式。即使对本实施例作出各种变化，倘若这些变化属于本实施例权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本实施例的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种双圆极化天线，其特征在于，包括：沿同一轴向方向自上而下依次设置的矩形开口波导、正交模耦合器和过渡转换件；

所述正交模耦合器包括波导腔体及开设于所述波导腔体上的轴向端口、公共端口、侧向端口，所述轴向端口、所述公共端口分别位于所述波导腔体沿所述轴向方向的两端，所述侧向端口位于所述波导腔体沿所述轴向方向的周侧一侧；

所述过渡转换件与所述轴向端口连接，所述过渡转换件用以端口的过渡转换以及天线的垂直线极化波的导入；

所述侧向端口用以天线的水平线极化波的导入，所述垂直线极化波与所述水平线极化波正交；

所述矩形开口波导与所述公共端口绕所述轴向方向转动连接，用以线极化波向圆极化波的转变以及电磁波的向外辐射。

2.根据权利要求1所述的双圆极化天线，其特征在于，所述波导腔体的波导截面为圆形或方形，所述波导腔体用于同时传播所述水平线极化波和所述垂直线极化波。

3.根据权利要求2所述的双圆极化天线，其特征在于，所述过渡转换件包括第一端口和第二端口，所述第一端口和所述第二端口位于所述过渡转换件沿所述轴向方向的两端，

所述第一端口与所述轴向端口连接，并与所述波导腔体的波导截面相匹配：所述第一端口为圆形端口或方形端口，所述第二端口为矩形端口；

所述矩形端口用于接收所述垂直线极化波。

4.根据权利要求3所述的双圆极化天线，其特征在于，所述侧向端口为矩形的端口，所述侧向端口的宽边方向与所述矩形端口的宽边方向相互垂直。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的双圆极化天线，其特征在于，所述波导腔体内沿所述轴向方向还设有用于将所述波导腔体部分空间一分为二的金属渐变膜片，所述金属渐变膜片的形状呈从下至上由矩形逐渐渐变为尖劈状，用以所述轴向端口与所述公共端口的阻抗匹配。

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