本發(fā)明涉及通信天線設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，更具體是涉及一種適合用于高xpd值的雙極化拋物面天線的饋源。

背景技術(shù)：

拋物面天線是通信領(lǐng)域天饋系統(tǒng)中最早的天線類型之一。拋物天線將位于焦點(diǎn)的饋源所發(fā)射的電磁波朝正前方反射并保持同相，從而形成高方向性波束，或者將平行波束會(huì)聚于焦點(diǎn)。高方向性它最顯著的特點(diǎn)，因此常被應(yīng)用于高增益場(chǎng)合，如射電天文望遠(yuǎn)鏡、衛(wèi)星地面接收站、火控雷達(dá)、微波中繼傳輸?shù)?。在通信系統(tǒng)中常采用拋物面天線來(lái)實(shí)現(xiàn)大容量空中微波鏈路通信。近年來(lái)，隨著無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)從gsm、umts發(fā)展到lte，回傳網(wǎng)絡(luò)所需要的承載寬帶需求日益增長(zhǎng)。對(duì)于電信運(yùn)營(yíng)商而言，可以通過(guò)提高主干網(wǎng)的承載能力大大緩解無(wú)線傳輸緊張的頻率資源。提高主干網(wǎng)的承載能力可以通過(guò)增加通信頻帶的帶寬、采用多狀態(tài)調(diào)節(jié)方式這些通用的方式外，還可以采用交叉極化頻率重復(fù)使用技術(shù)。

交叉極化頻率重復(fù)使用技術(shù)即在同一微波鏈路中在同一頻率上利用兩個(gè)正交極化獨(dú)立傳輸不同的數(shù)據(jù)信號(hào)。顯然為了使一個(gè)極化(如垂直極化)上傳輸?shù)男盘?hào)不致嚴(yán)重干擾另一個(gè)極化(如水平極化)上的傳輸信號(hào)，要求傳輸系統(tǒng)的xpd值足夠高。高xpd值的雙極化拋物面天線的市場(chǎng)需求悄然而生。高xpd雙極化拋物面天線是在原來(lái)常規(guī)拋物面天線的基礎(chǔ)上，對(duì)xpd(交叉極化鑒別度)這項(xiàng)指標(biāo)提出更高的要求，以提升其整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力，使主干網(wǎng)的承載能力大大提升。它的主要應(yīng)用頻段是l6g(5.925ghz～6.425ghz)、u6g(6.425ghz～7.125ghz)7g(7.125ghz～7.75ghz)、8g(7.725ghz～8.5ghz)、11g(10.7ghz～11.7ghz)。

目前，高xpd天線饋源一般采用前饋式的雙彎波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其波導(dǎo)管采用標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)管。主要通過(guò)采用極化旋轉(zhuǎn)針的形式將兩相互成90°的線極化信號(hào)分離或合成后，通過(guò)前端的輻射腔發(fā)射出去，這種形式的結(jié)構(gòu)高成本、低合格率是一大缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供的一種低成本、加工簡(jiǎn)單、性能容易實(shí)現(xiàn)的后饋式的雙極化拋物面天線饋源。

本發(fā)明是采用如下技術(shù)解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的：一種后饋式的雙極化拋物面天線饋源，其特征在于，它包括依次連接的介質(zhì)輻射頭、圓波導(dǎo)管、前饋式極化分離器(omt)，介質(zhì)輻射頭包括沿軸向方向依次設(shè)置的內(nèi)圓柱介質(zhì)匹配段、管外圓錐介質(zhì)輻射體，管外圓錐介質(zhì)輻射體的一端設(shè)置有圓錐底面，介質(zhì)輻射頭的內(nèi)圓柱介質(zhì)匹配段插入圓波導(dǎo)管內(nèi)以實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，管外圓錐介質(zhì)輻射體則分別對(duì)其側(cè)面和底面進(jìn)行幾何賦形，調(diào)節(jié)相位與初級(jí)方向圖，圓錐體的圓錐底面最后會(huì)敷涂金屬涂層以起到副反射面的作用。

作為上述方案的進(jìn)一步說(shuō)明，所述介質(zhì)輻射頭選用材料為損耗和介電常數(shù)εr較低、容易加工、價(jià)格低廉的材料，如聚四氟乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺/聚酰亞胺、氰酸酯；而圓波導(dǎo)管則選用導(dǎo)電性較強(qiáng)、熱膨脹系數(shù)較小、成本較低的金屬材料，如純銅、合金銅、純鋁和壓鑄鋁。

進(jìn)一步地，圓波導(dǎo)管內(nèi)徑的選擇，要保證其在工作頻段內(nèi)傳播的主模為te11模。

進(jìn)一步地，前饋式極化分離器包括金屬管及其上設(shè)置的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)口、極化旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)、極化分離結(jié)構(gòu)，兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)口作為信號(hào)輸入或者輸出，極化分離結(jié)構(gòu)是由若干根與標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)口一和標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)口二平行的金屬針一組成；極化旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)是由一根或者多根與標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)口二成45°的金屬針二組成，位置在標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)口二的外側(cè)，通過(guò)這種結(jié)構(gòu)可以把信號(hào)旋轉(zhuǎn)90°。

進(jìn)一步地，兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)口設(shè)置在金屬管的同一邊或者是兩邊，主要功能是將信號(hào)導(dǎo)入到金屬管的腔體或者從腔體傳輸出來(lái)的作用。

進(jìn)一步地，標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)口一和標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)口二沿金屬管的軸向方向前后設(shè)置。

進(jìn)一步地，若干根金屬針一排列在金屬管的腔體內(nèi)。

進(jìn)一步地，金屬針一設(shè)置在兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)口之間。

進(jìn)一步地，金屬管設(shè)置有若干根調(diào)節(jié)駐波用的調(diào)節(jié)螺釘。

本發(fā)明采用上述技術(shù)解決方案所能達(dá)到的有益效果是：

1、本發(fā)明采用由介質(zhì)輻射頭代替常規(guī)方案的前饋喇叭饋源，圓波導(dǎo)管代替矩形波導(dǎo)管，低介電常數(shù)的幾何形狀組合的介質(zhì)輻射頭，其前部分是有不同臺(tái)階的圓柱體，插入圓波導(dǎo)管內(nèi)以實(shí)現(xiàn)阻抗匹配；后部分的圓錐體則分別對(duì)其側(cè)面和底面進(jìn)行幾何賦形，調(diào)節(jié)相位與初級(jí)方向圖，圓錐體的底面最后會(huì)敷涂金屬涂層以起到次反射面的作用，具有高性能、易安裝的特點(diǎn)。

2、本發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)口分開(kāi)輸入，標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)口間用若干根45度短路針達(dá)到極化旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)若干90度短路針達(dá)到極化分離，這種方法比常規(guī)的采用間隔8～10度的短路針漸進(jìn)旋轉(zhuǎn)達(dá)至90度的方法，加工成本更低，性能更優(yōu)。

附圖說(shuō)明

圖1為后饋饋源介質(zhì)輻射頭的輪廓線；

圖2為后饋饋源介質(zhì)輻射頭的二維圖；

圖3為前饋式omt部件的二維圖；

圖4為前饋式omt部件的標(biāo)準(zhǔn)矩形出口在同一邊位置的剖面圖；

圖5為前饋式omt部件的標(biāo)準(zhǔn)矩形出口在兩邊位置的剖面圖；

圖6為后饋式輻射頭裝配波導(dǎo)管連接前饋式omt的剖面圖。

圖7為后饋式高xpd雙極化饋源7g的s參數(shù)圖，|s11|、|s11|≤-27.5db。

圖8為后饋式高xpd雙極化饋源在f0＝7.4375ghz的增益方向圖(實(shí)線-phi＝0o，xoz平面；虛線-phi＝90o，yoz平面)。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：1、介質(zhì)輻射頭1-1、內(nèi)圓柱介質(zhì)匹配段1-2、管外圓錐介質(zhì)輻射體1-3、圓錐底面2、圓波導(dǎo)管3、前饋式極化分離器3-1、金屬管3-2、標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)口一3-3、標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)口二3-4、極化旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)3-5、極化分離結(jié)構(gòu)4、調(diào)節(jié)螺釘5、管口。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本技術(shù)方案作詳細(xì)的描述。

如圖1-圖6所示，本發(fā)明是一種后饋式的雙極化拋物面天線饋源，它包括依次連接的介質(zhì)輻射頭1、圓波導(dǎo)管2、前饋式極化分離器3。圓波導(dǎo)管內(nèi)徑選擇需保證te11主模傳輸和功率容量要求。

介質(zhì)輻射頭1包括沿軸向方向依次設(shè)置的內(nèi)圓柱介質(zhì)匹配段1-1、管外圓錐介質(zhì)輻射體1-2，管外圓錐介質(zhì)輻射體的一端設(shè)置有圓錐底面1-3，介質(zhì)輻射頭的內(nèi)圓柱介質(zhì)匹配段插入圓波導(dǎo)管內(nèi)以實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，管外圓錐介質(zhì)輻射體則分別對(duì)其側(cè)面和底面進(jìn)行幾何賦形，調(diào)節(jié)相位與初級(jí)方向圖，圓錐體的圓錐底面最后會(huì)敷涂金屬涂層以起到副反射面的作用。管內(nèi)介質(zhì)匹配段由四節(jié)直徑di和長(zhǎng)度li各不相同的圓柱段組成，其中至少有一節(jié)圓柱段的直徑di與波導(dǎo)管內(nèi)徑d一致。本實(shí)施例中，圓波導(dǎo)管內(nèi)的介質(zhì)體部分共由四節(jié)圓柱體組成，它們的直徑和長(zhǎng)度分別為：d1和l1、d2和l2、d3和l3。第二節(jié)和第四節(jié)的直徑d2和d4等于圓波導(dǎo)管內(nèi)徑di，主要是為了調(diào)節(jié)輻射頭的駐波用。

管外圓錐介質(zhì)輻射體，其圓錐面為不同直徑與高度的曲面。所述介質(zhì)輻射頭選用材料為損耗和介電常數(shù)εr較低、容易加工、價(jià)格低廉的材料，如聚四氟乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺/聚酰亞胺、氰酸酯；而圓波導(dǎo)管則選用導(dǎo)電性較強(qiáng)、熱膨脹系數(shù)較小、成本較低的金屬材料，如純銅、合金銅、純鋁和壓鑄鋁。

前饋式極化分離器3包括金屬管3-1及其上設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)口一3-2、標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)口二3-3、極化旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)3-4、極化分離結(jié)構(gòu)3-5。

兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)口的尺寸分別是所對(duì)應(yīng)頻段能保證te10主模傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)尺寸a與b，是有國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，它的位置分別在金屬管的腔體的同一邊或者是兩邊。它的主要功能是信號(hào)進(jìn)入到腔體或者從腔體傳輸出來(lái)的作用。極化旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，主要是由1根或者是多根處于與矩形波導(dǎo)口二成45°方向的金屬針二組成；通過(guò)這種結(jié)構(gòu)可以把信號(hào)旋轉(zhuǎn)90°。極化分離結(jié)構(gòu)，是由若干根排列在金屬腔內(nèi)并與標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)口一、標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)口二平行的金屬針一組成；在若干根金屬針一中，靠近標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)口二的金屬針主要是分解標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)口二的信號(hào)，靠近標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)口一的金屬針主要是凈化標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)口一的信號(hào)。在金屬管的側(cè)部設(shè)置有調(diào)節(jié)駐波用的調(diào)節(jié)螺釘4。

整個(gè)饋源方案的實(shí)現(xiàn)方式是相同的電信號(hào)分別從標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)一與二傳入，經(jīng)與金屬管的連接端進(jìn)入腔體。從標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)二進(jìn)入的信號(hào)經(jīng)過(guò)金屬針二進(jìn)行信號(hào)旋轉(zhuǎn)后，由金屬針一進(jìn)行分離，保證信號(hào)往金屬管的管口5方向傳輸。從標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)一進(jìn)入的信號(hào)進(jìn)入腔體后，金屬針一的作用主要是對(duì)信號(hào)進(jìn)行凈化作用，由于電場(chǎng)關(guān)系只能向前傳播。兩個(gè)信號(hào)再經(jīng)過(guò)金屬管的管口傳入圓波導(dǎo)管，進(jìn)行介質(zhì)輻射頭，經(jīng)過(guò)金屬化的副反射面反射到拋物面天線上。

如圖7和圖8所示，本技術(shù)方案主要工作于5.925ghz～11.7ghz，它的反射系數(shù)|s11|≤-26.5db，正交模隔離度|s21|≤-45db，駐波比vswr≤1.1，短路ipi≤-44db。另外，整個(gè)帶內(nèi)方向圖具有良好的幅度平坦性、相位一致性，很好的交叉極化，較小的旁瓣和后瓣，以及很高的增益效率。

以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。