一种基于馈电网络的低频紧缩场馈源的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及紧缩场馈源的技术领域，具体涉及一种基于馈电网络的低频紧缩场馈 源。
【背景技术】
[0002] 随着紧缩场技术的不断发展，紧缩场反射面的尺寸不断增大，与之对应的紧缩场 静区也不断增大。在紧缩场技术进步的同时，用户也希望大口径的紧缩场反射面可以在低 频工作，因此可以测量低频至米波波段的天线和雷达散射截面。原有的低频馈源在频率低 于500MHz时轴向尺寸过大，典型的如TEM喇叭和角锥四脊波导喇叭，这类喇叭天线一般要求 轴向长度在最低工作频率的1个波长左右，当工作在300MHz时，天线的长度达到了接近一 米，这会使整个天线的尺寸过大，重量过重，因此必然影响到天线的使用方便。同时，这样的 馈源将很难安装到馈源支架上并与其他波段馈源兼容。因此设计一种电小尺寸高性能的低 频馈源具有重要意义。
[0003] 由于应用背景的原因，紧缩场低频馈源的研究开展的还很少，如何最大限度降低 天线尺寸而不过分损失馈源天线的性能是非常值得研究的。
【发明内容】
[0004] 本发明提出了一种基于馈电网络的低频紧缩场馈源，该馈源具有电尺寸小，辐射 性能优越的突出优点。
[0005] 本发明采用的技术方案为：一种基于馈电网络的低频紧缩场馈源，包括一个超宽 带正交偶极子天线，馈电网络，反射板，椭圆柱口面，支撑结构，法兰盘和吸波材料;其中超 宽带正交偶极子天线由四个完全相同的金属片组成，四个金属片两两组合构成两个相互正 交的宽带振子，该宽带振子距离反射板的距离为40~60mm;正交偶极子天线与馈电网络采 用射频同轴电缆连接，正交偶极子天线位于反射板的上方，椭圆柱口面位于反射板的上方 并将正交偶极子天线包围于中心位置;正交偶极子天线的对角振子顶端连线与椭圆柱口面 椭圆的长轴夹角为45°;馈电网络位于反射板的下方;支撑结构，法兰盘依次连接在反射板 的下方;支撑结构将馈电网络包围在中间；吸波材料粘接在法兰盘的上方。
[0006] 其中，所述的超宽带正交偶极子天线的四个金属片可以使印制在PCB板上的，也可 以使采用机械加工的，每个金属片都连接一个馈电同轴线，馈电同轴线的另一端连接馈电 网络，连接四个金属片的同轴电缆的外导体在靠近四个金属片0.5~Imm位置处电连接在一 起。
[0007] 其中，所述的馈电网络由三个180°移相器组成，其中两个180°移相器连接宽带正 交振子的四个馈电电缆，两个180°移相器的和路连接第三个180°移相器，第三个180°移相 器的和路和差路分别对应水平和垂直极化。
[0008] 其中，所述的馈电网络之间的连接可以采用同轴电缆和接头，也可以是直接集成 到同一个电路板上的。
[0009] 其中，所述的椭圆柱口面的长度为125~145mm，椭圆柱口面的宽度为80~100mm， 椭圆柱的高度与宽带振子距离反射板的距离基本相等，相差在±5°之间，椭圆柱的下边缘 与反射板良好电接触。
[0010] 其中，所述的低频紧缩场馈源主体由金属构成，金属选自：铝，铁，锡，铜，银，金， 铂，以及上述金属的合金;馈电网络内部有介质材料，超宽带正交偶极子天线的背板也可为 介质材料。
[0011] 其中，所述的支撑结构的长度为150~220mm之间，结构可以为四个圆柱体，长方体 等组成的支撑架;通过调整支撑架的高度高度，使馈源相位中心于反射面焦点重合。
[0012] 其中，覆盖在法兰盘上的吸波材料高度为复合高度，靠近中心位置的吸波材料的 高度更高，在70~120mm之间，在外围吸波材料的高度略低，在45mm~60mm之间，长宽均为 500~600mm〇
[0013] 其中，超宽带正交偶极子天线的四个金属贴片可以两两组成正交振子，振子采用 巴伦结构馈电，仅采用一个180°移相器即能实现两个相互正交的极化输出，180°移相器的 和路和差路分别对应水平和垂直极化。
[0014] 本发明与现有技术相比的优点在于：
[0015] (1)、本发明采用了馈电网络对低频馈源进行馈电，大大缩短了低频馈源的长度， 极大的降低了馈源的体积、重量。同时由于馈源轴向尺寸的降低，整个馈源相位中心更加稳 定，并且使低频馈源能够与标准波段馈源共用同一个馈源支架。
[0016] (2)、本发明在超宽带振子辐射位置设计了椭圆柱口面，整个低频馈源的辐射方向 图为椭圆形，具体为水平方向波束较宽，垂直方向波束较窄，因此反射面的照射效率提高， 暗室地面镜像对静区的干扰降低。
[0017] (3)、本发明设计了与吸波材料和法兰盘相配合的吸波材料，降低了馈源的后瓣， 缓解了馈源支架对低频馈源辐射方向图影响大的问题。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明一种基于馈电网络的低频紧缩场馈源的结构示意图；
[0019] 图2为超宽带正交偶极子天线结构示意图；
[0020] 图3为馈电网络结构；
[0021] 图4为基于馈电网络的低频紧缩场馈源辐射口面示意图；
[0022]图中附图标记含义为：1为超宽带正交偶极子天线，2为馈电网络，3为反射板，4为 椭圆柱口面，5为支撑结构，6为法兰盘，7为吸波材料，Ia为超宽带正交偶极子天线的右上方 金属片，Ib为超宽带正交偶极子天线的左下方金属片，Ic为超宽带正交偶极子天线的右下 方金属片，Id为超宽带正交偶极子天线的左上方金属片。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图以及具体实施例进一步说明本发明。
[0024]本发明的构思如下:本发明针对传统馈源喇叭天线轴向尺寸长的问题，提出了用 馈电网络实现馈源小型化的方案，采用超宽带正交偶极子天线1作为椭圆柱口面4的激励， 将该超宽带正交偶极子天线1的位置与椭圆柱口面4的口面位置近似平齐，一方面保证了馈 源的输入阻抗接近50 Ω，一方面保证了辐射方向图接近椭圆波束。在两种不同极化馈电时， 馈源喇叭的辐射方向图近似相同。引入的多个180°移相器大大缩短了馈源的轴向尺寸，传 统馈源喇叭面临由同轴线的TEM模到喇叭辐射模的转变，因此往往需要相当长的电尺寸(如 接近1个波长)来完成馈电。采用了经过优化的椭圆柱口面4,并且由于振子位置接近口面， 使两个极化激励时JE 11和。TE11模纯度更高。
[0025]根据上述发明的构思，本发明采用如下技术方案：
[0026] 首先设计超宽带正交偶极子天线1，该偶极子天线共由四个金属片组成分别为la、 Ib、Ic和Id，四个金属片结构完全相同，每个金属片都连接一个馈电同轴线，馈电同轴线的 另一端连接馈电网络2,如图2所示。其中四个金属片两两配对组成宽带偶极子，其中la、lb 组成一个宽带偶极子，lc、ld组成一个宽带偶极子。连接四个金属片的同轴电缆的外导体在 靠近四个金属片0.5~Imm位置处焊接在一起。金属片的长度11决定宽带振子的最低工作频 率，宽带振子的最低工作频率对应的波长应大于11的&/4倍。根据最低工作频率为 300MHz，将11选择在280~330mm之间。宽带振子的其他参数12、wl、w2主要用于在引入椭圆 柱口面后调节天线的匹配。其中wl为la、lc以及Ib和Id之间的最小间距，一般越小越好，此 处选择在1~3mm。为了避免出现电流奇点