一種新型低頻圓錐波紋透鏡喇叭天線及其加工方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種低頻圓錐波紋透鏡喇叭天線，包括饋電裝置、波紋喇叭裝置、透鏡裝置，所述波紋喇叭裝置由多個(gè)圓錐波紋模塊組合而成。本發(fā)明還公開(kāi)了喇叭天線的加工方法；降低了天線加工難度、加工周期和加工成本，更使得成品率大大提高；解決了直接整體圓錐波紋喇叭天線的難題；在圓錐體波紋模塊分節(jié)連接處設(shè)計(jì)成螺紋擰接的思路，方便地解決了波紋模塊分節(jié)的連接；解決了分節(jié)連接螺紋表面因時(shí)間變化造成的導(dǎo)電體腐蝕從而使表面形成了一層氧化膜而導(dǎo)致接觸面導(dǎo)電性能變差進(jìn)而影響天線輻射性能的問(wèn)題；解決了分節(jié)連接螺紋因時(shí)間久遠(yuǎn)造成的互相粘接而導(dǎo)致不方便多次連接的問(wèn)題；波紋模塊分節(jié)的連接變得更為容易、性能更為可靠。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種新型低頻圓錐波紋透鏡喇叭天線及其加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低頻波紋透鏡喇叭天線，尤其涉及一種由多個(gè)圓錐波紋模塊分段組成的新型低頻圓錐波紋喇叭透鏡天線及其加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]波紋透鏡喇叭天線是一種混合模喇叭，又稱(chēng)之為標(biāo)量饋源天線或者標(biāo)準(zhǔn)喇叭天線，因?yàn)樵诓y喇叭壁上嵌入了深度近似為工作波長(zhǎng)1/4倍的波紋槽，使得它具有很好的軸對(duì)稱(chēng)等化性方向圖，各輻射面具有幾乎重合的近似相位中心，各輻射面的方向圖和相位中心位置與口徑電場(chǎng)取向無(wú)關(guān)，并且其交叉極化電平與副瓣都很低。
[0003]圓錐波紋喇叭天線最適用于用作當(dāng)代各類(lèi)高性能天線的照射器，諸如拋物面天線或者卡塞格倫天線的饋源，在星載某些型號(hào)的有效載荷發(fā)射率研究中也起著非常關(guān)鍵的作用。
[0004]因?yàn)樵诠饣睦缺谏锨度肓烁鶕?jù)應(yīng)用性能設(shè)計(jì)的波紋槽(包括普通槽、L型加載槽、T形加載槽、V形加載槽或者雙槽深波紋槽)，使得圓錐波紋喇叭天線的生產(chǎn)變得較為困難；傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、加工方法是將天線分為兩部分加工生產(chǎn)，一部分是饋源部分(包括饋電同軸與饋電波導(dǎo)之間的轉(zhuǎn)換)的生產(chǎn)，另一部分是圓錐波紋喇叭天線整體的生產(chǎn)，分別生產(chǎn)完畢后，兩者再一體化連接。
[0005]但隨著工作頻率的降低，譬如低至L、S波段頻率甚至更低的低頻圓錐波紋喇叭天線，當(dāng)要求滿(mǎn)足一定的輻射功率增益要求時(shí)，天線口徑與軸向長(zhǎng)度尺寸不可避免地變得很大，在同時(shí)保證天線結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的情況下，天線壁也變得較厚，使得重量也變得非常重，一旦天線成形將不能對(duì)它變換形狀，更不能拆分，所以使得隨后的天線的包括測(cè)試、操作、運(yùn)輸變得異常困難。
[0006]另外，波紋喇叭最難機(jī)械加工的部分是喉部區(qū)，當(dāng)喇叭的波紋部分的內(nèi)徑大約僅為一個(gè)波長(zhǎng)時(shí)，在喉部區(qū)要求的深約λ/2的槽，限制了能夠伸入喇叭內(nèi)的切槽桿的尺寸和形狀。尤其是當(dāng)槽的寬度很窄(幾個(gè)mm)時(shí)，問(wèn)題就更大。在這種情況下，切削刀具受到金屬材料的阻力而使槽壁變形或使槽壁和槽底表面不平。任何一個(gè)微小的誤差都可能使整個(gè)喇叭報(bào)廢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種新型的可由多個(gè)圓錐波紋模塊組合而成的新型低頻圓錐波紋喇叭透鏡天線。
[0008]本發(fā)明要解決另一個(gè)的技術(shù)問(wèn)題是提供一種低頻圓錐波紋喇叭透鏡天線的加工方法。
[0009]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0010]一種低頻圓錐波紋透鏡喇叭天線，包括饋電裝置、波紋喇叭裝置、透鏡裝置，其特征在于所述波紋喇叭裝置由多個(gè)圓錐波紋模塊組合而成。[0011]為使波紋喇叭的偏振分量足夠的小，通常波紋齒厚要遠(yuǎn)小于四分之一波長(zhǎng)(例如，對(duì)波長(zhǎng)IOOmm波紋喇叭，其齒厚為4.01mm)，而為了達(dá)到所需要的高增益，譬如21dB，天線口徑直徑達(dá)到390mm，同時(shí)為了達(dá)到性能要求的波束寬度優(yōu)良等化性，不包括饋電波導(dǎo)的天線波紋喇叭段長(zhǎng)度就達(dá)到560mm。如果工作頻率更低，諸如L波段海洋天線，天線尺寸勢(shì)必更大，機(jī)械整體加工將變得十分困難。另外，對(duì)主喇叭段來(lái)說(shuō)，傳輸?shù)幕旌夏Ｊ绞且欢ǖ?。要保持傳輸混合模相同，則各波紋槽和波紋齒的尺寸精度要嚴(yán)格保持一致，以防止由于各個(gè)波紋槽的槽寬、槽距、槽深的加工誤差激勵(lì)其他混合模而影響電特性。而波紋模塊組裝法在工藝上、技術(shù)上能夠完善地滿(mǎn)足天線設(shè)計(jì)要求。
[0012]國(guó)家圓形波導(dǎo)有關(guān)規(guī)范GB 11450.4— 89 (IEC 153-4—1973)
[0013]表1.波導(dǎo)尺寸的直徑、直徑偏差、壁厚、偏心度、及其偏差如下表規(guī)定:
[0014]
【權(quán)利要求】
1.一種低頻圓錐波紋透鏡喇叭天線，包括饋電裝置、波紋喇叭裝置、透鏡裝置，其特征 在于所述波紋喇叭裝置由多個(gè)圓錐波紋模塊組合而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低頻圓錐波紋透鏡喇叭天線，其特征在于所述的每個(gè)圓 錐波紋模塊端部平直且垂直于喇叭軸線，模塊之間螺紋順次連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低頻圓錐波紋透鏡喇叭天線，其特征在于所述饋電裝置 與圓錐波紋模塊通過(guò)8個(gè)固定螺釘連接，固定螺釘之間的角度為45°。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低頻圓錐波紋透鏡喇叭天線，其特征在于所述與饋電裝 置相連接的圓錐波紋模塊的波齒數(shù)為5?12，波齒之間的距離范圍是1/10到1/5個(gè)中心波長(zhǎng)，波齒深度由公式為：|七確定；后續(xù)的圓錐波紋模塊的波齒數(shù)為22，波紋齒深度計(jì)算公式為@ =|.y k = 6Xp1為波紋圓錐喇叭傳播常數(shù)的校正因子；波紋齒之間距離p=20. 07mm、波紋槽寬度W=16. 06mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種低頻圓錐波紋透鏡喇叭天線，其特征在于所述圓錐波紋 模塊側(cè)壁預(yù)留有螺孔，螺孔上擰有借力螺釘。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種低頻圓錐波紋透鏡喇叭天線，其特征在于所述借力螺釘 的直徑大于m4，所屬固定螺釘?shù)闹睆绞莔3。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種低頻圓錐波紋透鏡喇叭天線，其特征在于所述波紋模塊 分段的連接處涂有導(dǎo)電膏。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種低頻圓錐波紋透鏡喇叭天線，其特征在于所述導(dǎo)電膏為 志堅(jiān)DG-8型或者埃科EC20-2型可動(dòng)電接觸型導(dǎo)電膏。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低頻圓錐波紋透鏡喇叭天線，其特征在于所述透鏡裝置 包括透鏡和透鏡安裝輔助板，所述透鏡周邊均勻分布預(yù)留的通孔，通孔分別與透鏡安裝輔 助板和圓錐波紋模塊最大開(kāi)口端對(duì)應(yīng)，通過(guò)螺釘和透鏡安裝輔助板將透鏡連接到圓錐波紋 模塊上。
10.根據(jù)權(quán)利要求所述的任意一種低頻圓錐波紋透鏡喇叭天線，其特征在于所述 波紋喇叭裝置為鋁材表面氧化制造。
11.一種低頻圓錐波紋透鏡喇叭天線加工方法，包括加工饋電裝置、波紋喇叭裝置、透 鏡裝置并組裝等步驟，其特征在于包括以下步驟：步驟1，將波紋喇叭裝置分段加工成多個(gè)圓錐波紋模塊；步驟2，在圓錐波紋模塊側(cè)壁預(yù)留螺孔，并在螺孔上擰上借力螺釘；步驟3，在波紋模塊分段的連接處涂抹導(dǎo)電膏；步驟4，通過(guò)借力螺釘將圓錐波紋模塊依次進(jìn)行螺紋連接。步驟5，進(jìn)行天線主平面輻射性能測(cè)試。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述一種低頻圓錐波紋透鏡喇叭天線加工方法，其特征在于所述 步驟1中將每個(gè)圓錐波紋模塊端部加工為平直且垂直于喇叭軸線。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述一種低頻圓錐波紋透鏡喇叭天線加工方法，其特征在于所述 步驟1中饋電裝置與圓錐波紋模塊通過(guò)8個(gè)固定螺釘連接，固定螺釘之間的角度為45°。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述一種低頻圓錐波紋透鏡喇叭天線加工方法，其特征在于所述步驟I中與饋電裝置相連接的圓錐波紋模塊的波齒數(shù)為5~12，波齒之間的距離范圍是1/10到1/5個(gè)中心波長(zhǎng)，波齒深度由公式
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述一種低頻圓錐波紋透鏡喇叭天線加工方法，其特征在于所述步驟2中借力螺釘?shù)闹睆酱笥趍4。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述一種低頻圓錐波紋透鏡喇叭天線加工方法，其特征在于所述步驟5中借力螺釘?shù)闹睆绞莔3。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述一種低頻圓錐波紋透鏡喇叭天線加工方法，其特征在于所述步驟3中導(dǎo)電膏為志堅(jiān)DG-8型或者?？艵C20-2型可動(dòng)電接觸型導(dǎo)電膏。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述一種低頻圓錐波紋透鏡喇叭天線加工方法，其特征在于所述步驟5中包括主平面輻射方向圖寬度的等化性測(cè)試以及主平面之間的交叉極化性能測(cè)試，測(cè)試時(shí)將所屬8個(gè)固定螺釘逆時(shí)針(或者順時(shí)針)旋轉(zhuǎn)90°，保證在兩個(gè)主平面最大輻射位置保持不變的情況下找到第2個(gè)主平面的最大輻射方向，進(jìn)而完成需要的測(cè)試。
19.根據(jù)權(quán)利要求1f18所述的任意一種低頻圓錐波紋透鏡喇叭天線加工方法，其特征在于透鏡裝置包括透鏡和透鏡安裝輔助板，在透鏡周邊均勻預(yù)留通孔，通孔分別與透鏡安裝輔助板和圓錐波紋模塊最大開(kāi)口端對(duì)應(yīng)，通過(guò)螺釘和透鏡安裝輔助板將透鏡連接到圓錐波紋模塊上。
【文檔編號(hào)】H01Q19/08GK103545615SQ201210240810
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月11日
【發(fā)明者】吳春柏, 翟宏, 陳晉龍, 程春悅, 李芳 , 孫曉寧, 張永敏 申請(qǐng)人:北京無(wú)線電計(jì)量測(cè)試研究所