高功率微波模式转换喇叭天线.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107369911A(43)申请公布日2017.11.21(21)申请号201710832804.1(22)申请日2017.09.15(71)申请人中国人民解放军国防科技大学地址410073湖南省长沙市开福区砚瓦池正街47号(72)发明人袁成卫孙云飞贺军涛张强张晓萍冯加怀李志强王弘刚(74)专利代理机构湖南兆弘专利事务所(普通合伙)43008代理人谭武艺(51)Int.Cl.H01Q13/02(2006.01)H01Q15/02(2006.01)H01Q19/06(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图4页(54)发明名称高功率微波模式转换喇叭天线(57)摘要本发明公开了一种高功率微波模式转换喇叭天线，目的是解决目前喇叭天线不能直接用于发射高功率微波，轴向不够紧凑等问题。本发明由喇叭天线、模式转换透镜构成，喇叭天线由2个法兰盘和天线主体构成；模式转换透镜由第一匹配层，金属圆盘，填充介质，第二匹配层构成；金属圆盘由多个呈蜂窝状排列的模式转换单元组合而成，每个模式转换单元的横截面为正六边形，从金属圆盘的横截面来看，各正六边形紧密排列成圆形；模式转换单元横截面为正六边形的棱柱体内部打有5个孔；填充介质均匀填充在这5个孔中。本发明轴向更紧凑，可保证微波无耗传输，功率容量、增益和口径效率高。CN107369911ACN107369911A权利要求书1/3页1.一种高功率微波模式转换喇叭天线，其特征在于高功率微波模式转换喇叭天线由喇叭天线(1)、模式转换透镜(2)两部分构成，喇叭天线(1)是圆锥喇叭形状，一端通过第一法兰盘(11)与微波源相连作为输入端口，另一端通过第二法兰盘(13)与模式转换透镜(2)焊接；定义喇叭天线(1)、模式转换透镜(2)靠近微波源的一端为输入端，远离微波源的一端为输出端；喇叭天线(1)与模式转换透镜(2)共轴；喇叭天线(1)由第一法兰盘(11)，天线主体(12)，第二法兰盘(13)构成，均为金属材料制成；第一法兰盘(11)焊接在天线主体(12)靠近微波源端的外壁上，第二法兰盘(13)焊接在天线主体(12)远离微波源端的外壁上；第一法兰盘(11)呈圆环状，其外直径为D1，内直径为D2，圆环厚度即轴向长度为t1；天线主体(12)由一段圆波导和一段圆锥波导构成，其中圆波导形状为一个圆筒，内直径为D2，轴向长度为t2，波导壁厚s；圆锥波导靠近微波源端内直径为D2，远离微波源端内直径为D3，轴向长度为l，波导壁厚s；第二法兰盘(13)呈圆环状，其外直径为D4，内直径为D3，圆环厚度为t1；喇叭天线(1)的第一法兰盘(11)与微波源相连，作为输入端；从靠近微波源端到远离微波源端模式转换透镜(2)依次由第一匹配层(21)，金属圆盘(22)，填充介质(23)，第二匹配层(24)构成；第一匹配层(21)，填充介质(23)，第二匹配层(24)采用环氧树脂制成；第一匹配层(21)为圆盘状，其输入端的那一面与喇叭天线(1)的第二法兰盘(13)的输出端面紧贴，其输出端的那一面覆盖在金属圆盘(22)的输入端表面，第一匹配层(21)的直径为D4，厚度为h0；金属圆盘(22)输入端的那一面覆盖有第一匹配层(21)，输出端的那一面紧贴第二匹配层(24)；金属圆盘(22)直径为D4，金属圆盘(22)由多个呈蜂窝状排列的模式转换单元组合而成，每个模式转换单元的横截面为正六边形，正六边形的边长为d，从金属圆盘(22)的横截面来看，各正六边形紧密排列成一个直径为D4的圆形，即各正六边形紧密排列成一个蜂窝状阵列，每个正六边形在蜂窝状阵列中所处列数用p表示，所处行数用q表示，定义阵列中心的正六边形位于第0行第0列，阵列中心上侧正六边形所处行数为正、下侧正六边形所处行数为负，阵列中心右侧正六边形所处列数为正、左侧正六边形所处列数为负；模式转换单元是通过在横截面为正六边形的棱柱体内部打有5个孔形成，5个孔从靠近微波源端到远离微波源端依次为第一椭圆柱孔(221)，第一过渡孔(222)，圆柱形孔(223)，第二过渡孔(224)，第二椭圆柱孔(225)；第一椭圆柱孔(221)、圆柱形孔(223)和第二椭圆柱孔(225)的中心位于棱柱体的轴线上；第一椭圆柱孔(221)的半长轴为a1，半短轴为b1，深度为h1；圆柱形孔(223)的半径为b，深度为h3；第二椭圆柱孔(225)的半长轴为a2，半短轴为b2，深度为h5；第一过渡孔(222)靠近输入端的一端为椭圆形，靠近输出端的一端为圆形，第一过渡孔(222)将第一椭圆柱孔(221)逐渐过渡并连接至圆柱形孔(223)，深度为h2；第二过渡孔(224)靠近输入端的一端为圆形，靠近输出端的一端为椭圆形，第二过渡孔(224)将圆柱形孔(223)逐渐过渡