阅读说明：本技术 一种实现多种极化的喇叭天线 (Horn antenna for realizing multiple polarization ) 是由 王建国 陈国华 于 2020-07-02 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种实现多种极化的喇叭天线,其包括：喇叭天线本体、变极化器、波导过渡以及用于调节变极化器和波导过渡之间的相对角度的旋转机构,所述喇叭天线本体、所述变极化器、所述旋转机构以及所述波导过渡依次连接。本发明的有益效果是：通过设计喇叭天线本体、变极化器、波导过渡以及用于调节变极化器和波导过渡之间的相对角度的旋转机构的组合结构,通过旋转机构改变波导过渡与变极化器之间的相对角度,改变圆锥喇叭内部的电磁波的极化特性,能够实现线极化、左圆极化、右旋圆极化和椭圆极化的工作模式切换,提高极化切换效率。(The invention provides a horn antenna for realizing multiple polarizations, which comprises: the horn antenna comprises a horn antenna body, a variable polarizer, a waveguide transition and a rotating mechanism for adjusting a relative angle between the variable polarizer and the waveguide transition, wherein the horn antenna body, the variable polarizer, the rotating mechanism and the waveguide transition are sequentially connected. The invention has the beneficial effects that: through the combined structure of the horn antenna body, the variable polarizer, the waveguide transition and the rotating mechanism for adjusting the relative angle between the variable polarizer and the waveguide transition, the relative angle between the waveguide transition and the variable polarizer is changed through the rotating mechanism, the polarization characteristic of electromagnetic waves inside the conical horn is changed, the working mode switching of linear polarization, left circular polarization, right circular polarization and elliptical polarization can be realized, and the polarization switching efficiency is improved.)

一种实现多种极化的喇叭天线

技术领域

本发明涉及一种喇叭天线，尤其涉及一种实现多种极化的喇叭天线。

背景技术

喇叭天线主要用于天线产品的测试，如天线的远场测试系统、近场测试系统等，用于标校待测天线产品的性能，包括天线增益、天线方向图特性、天线极化特性等。

天线产品的测试中用于标校的喇叭天线要与待测天线的极化相匹配，对于某一固定频段的而言，待测天线可能有多种极化形式，常用的方法是准备线极化、左旋圆极化、右旋圆极化至少三套不同极化的喇叭天线，另外还有一种方法是通过改变喇叭天线的安装方式和架设方式实现喇叭天线的不同极化。这两种方法都需要重新架设天线，操作过程比较复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种实现多种极化的喇叭天线。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种实现多种极化的喇叭天线，其包括：喇叭天线本体、变极化器、波导过渡以及用于调节变极化器和波导过渡之间的相对角度的旋转机构，所述喇叭天线本体、所述变极化器、所述旋转机构以及所述波导过渡依次连接。

本发明的有益效果是：通过设计喇叭天线本体、变极化器、波导过渡以及用于调节变极化器和波导过渡之间的相对角度的旋转机构的组合结构，通过旋转机构改变波导过渡与变极化器之间的相对角度，改变圆锥喇叭内部的电磁波的极化特性，能够实现线极化、左圆极化、右旋圆极化和椭圆极化的工作模式切换，提高极化切换效率。

进一步地，所述旋转机构包括：第一旋转部件以及第二旋转部件，所述第一旋转部件的一端与所述变极化器连接，所述第一旋转部件的另一端可转动地与所述第二旋转部件的一端连接，所述第二旋转部件的另一端与所述波导过渡连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设计第一旋转部件以及第二旋转部件，通过旋转第一旋转部件和第二旋转部件，改变波导过渡与变极化器之间的相对角度，改变圆锥喇叭内部的电磁波的极化特性，能够实现线极化、左圆极化、右旋圆极化和椭圆极化的工作模式切换，提高极化切换效率。

进一步地，所述旋转机构还包括：用于标识喇叭天线极化状态的标记指示线以及用于锁止旋转机构的锁止部件，所述标记指示线设置在第一旋转部件和/或第二旋转部件上，所述锁止部件设置在所述第一旋转部件和所述第二旋转部件之间。

采用上述进一步方案的有益效果是：标记指示线的设置，用于标识喇叭天线极化状态，便于用户直观观察当前喇叭天线的工作模式。锁止部件的设置，用于锁止旋转机构，定位当前选中的工作模式，防止旋转机构随意旋转，提高喇叭天线的稳定性以及可靠性。

进一步地，所述旋转机构还包括：第一轴承，所述第一旋转部件的另一端通过所述第一轴承可转动地与所述第二旋转部件的一端连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：第一轴承的设置，便于第一旋转部件和第二旋转部件相对旋转，防止旋转部件之间相互磨损，提高喇叭天线的稳定性以及可靠性，延长喇叭天线的使用寿命，降低生产成本。

进一步地，还包括：用于调节线极化波的极化方向的旋转关节，所述波导过渡的一端与所述旋转机构连接，所述旋转关节与所述波导过渡的另一端连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：旋转关节的设置，用于调节线极化波的极化方向，实现多种极化方向的线极化波，通过旋转机构与旋转关节的配合旋转就实现多种极化波。可以形成任意极化方向的线极化波，从而实现喇叭天线的多种极化。

进一步地，所述旋转关节包括：转子体以及定子体，所述转子体的一端与所述波导过渡连接，所述转子体的另一端可转动地与所述定子体连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：转子体以及定子体的设置，用于调节线极化波的极化方向，实现多种极化方向的线极化波，通过旋转机构与旋转关节的配合旋转就实现多种极化波。可以形成任意极化方向的线极化波，从而实现喇叭天线的多种极化。

进一步地，所述旋转关节还包括：第二轴承以及轴承挡圈，所述转子体的另一端通过所述第二轴承与所述定子体连接，所述轴承挡圈套设在所述转子体上，所述轴承挡圈与所述第二轴承抵接。

采用上述进一步方案的有益效果是：第二轴承以及轴承挡圈的设置，便于转子体和定子体相对旋转，防止转子体和定子体之间相互磨损，提高喇叭天线的稳定性以及可靠性，延长喇叭天线的使用寿命，降低生产成本。

进一步地，所述旋转关节和所述波导过渡之间通过法兰盘连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：旋转关节和波导过渡之间通过法兰盘连接，便于旋关节和波导过渡的安装以及维护，提高喇叭天线的稳定性以及可靠性。

进一步地，所述变极化器为圆波导变极化器，所述波导过渡为矩形波导转圆波导过渡。

采用上述进一步方案的有益效果是：变极化器为圆波导变极化器，波导过渡为矩形波导转圆波导过渡，便于实现任意极化方向的线极化波，从而实现喇叭天线的多种极化。

进一步地，所述喇叭天线本体和所述变极化器之间、所述变极化器和所述旋转机构之间以及所述旋转机构和所述波导过渡之间均通过法兰盘连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：喇叭天线本体和变极化器之间、变极化器和旋转机构之间以及旋转机构和波导过渡之间均通过法兰盘连接。便于喇叭天线本体、变极化器、旋转机构和波导过渡的安装以及维护，提高喇叭天线的稳定性以及可靠性。

本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。

附图说明

图1为本发明实施例提供的实现多种极化的喇叭天线的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的变极化器结构剖面示意图。

图3为本发明实施例提供的变极化器左视图。

图4为本发明实施例提供的旋转机构结剖面构示意图。

图5为本发明实施例提供的旋转机构左视图。

图6为本发明实施例提供的波导过渡结构剖面示意图。

图7为本发明实施例提供的波导过渡左视图。

图8为本发明实施例提供的波导过渡右视图。

图9为本发明实施例提供的旋转关节结构剖面示意图。

图10为本发明实施例提供的旋转关节左视图。

图11为第一种线极化状态波导过渡到变极化器的场过渡示意图。

图12为第二种线极化状态波导过渡到变极化器的场过渡示意图。

图13为左旋圆极化状态波导过渡到变极化器的场过渡示意图。

图14为右旋圆极化状态波导过渡到变极化器的场过渡示意图。

图15为左旋椭圆极化状态波导过渡到变极化器的场过渡示意图。

图16为右旋椭圆极化状态波导过渡到变极化器的场过渡示意图。

附图标号说明：1-喇叭天线本体；2-变极化器；3-波导过渡；4-旋转机构；5-第一旋转部件；6-第二旋转部件；7-第一轴承；8-旋转关节；9-转子体；10-定子体；11-第二轴承；12-轴承挡圈。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种可实现多种极化的喇叭天线，其包括：喇叭天线本体1、变极化器2、波导过渡3以及用于调节变极化器2和波导过渡3之间的相对角度的旋转机构4，所述喇叭天线本体1、所述变极化器2、所述旋转机构4以及所述波导过渡件波导过渡3依次连接。

本发明的有益效果是：通过设计喇叭天线本体、变极化器、波导过渡以及用于调节变极化器和波导过渡之间的相对角度的旋转机构的组合结构，通过旋转机构改变波导过渡与变极化器之间的相对角度，改变圆锥喇叭内部的电磁波的极化特性，能够实现线极化、左圆极化、右旋圆极化和椭圆极化的工作模式切换，提高极化切换效率。

如图1所示，图1为本发明的可实现多种极化喇叭天线结构示意图，包括依次连接的喇叭天线(即喇叭天线本体)1、变极化器2，旋转机构4、波导过渡3、旋转关节8。所述变极化器2为圆波导变极化器，具体的参见图2；如图4和图5所示，所述旋转机构4设置有第一旋转部件5、第二旋转部件6、轴承(即第一轴承7)，如图6至图8所示，所述的波导过渡3为矩形波导转圆波导过渡；如图8至图10所示，图10中的中部小方框内部对应图9中空腔中部的凸起，左侧凸起和右侧凸起可转动地连接在一起，左侧凸起和右侧凸起均呈字母“L”形结构，在旋转关节旋转的过程中，左侧凸起与右侧凸起发生相对转动，用于实现任意极化方向的线极化波。如图9所示，所述的旋转关节8设置有旋转关节转子(即转子体9)、旋转关节定子(即定子体10)、轴承(即第二轴承11)、轴承挡圈12。其中，如图4所示，所述喇叭天线、变极化器2与旋转机构4上设置的第一旋转部件5共同旋转可以实现线极化、左圆极化、右旋圆极化和椭圆极化；如图9所示，在所述的线极化状态，同时旋转喇叭天线、变极化器2、旋转机构4、波导过渡3和旋转关节8的转子体9，可实现任意极化方向的线极化波，通过旋转机构4与旋转关节8的配合旋转就可实现多种极化波。

本发明的实现多种极化的喇叭天线仅通过旋转旋转机构和旋转关节与现有技术中分别独立准备不同的天线相比，本发明的喇叭天线使用方便、安装简单、成本低；与通过调整安装方式实现不同极化的喇叭天线相比，本发明操作更简单、更方便。

所述的工作模式包括任意方向线极化波、左旋圆极化波、右旋圆极化波、椭圆极化波。如图1至图3所示，本发明实施例的喇叭天线通过法兰盘与变极化器2相连，变极化器2通过法兰盘与旋转机构4的第一旋转部分5相连。所述旋转机构4的第二旋转部件6通过法兰盘与波导过渡3相连，如图6至图10所示，波导过渡3通过法兰盘与旋转关节8的转子体9相连。

图3中中部的机构对应图2中中部的凸起结构。

如图1至图3所示，为了进一步阐述实施方式的工作原理，这里给出波导过渡3与变极化器2处于不同角度时天线的极化特性。

根据电磁场理论任何一个电磁波都可以分解成为两个正交的电磁波，对于两个正交的电磁波而言，有以下定义：

当两个同频率、同方向传播且极化方向垂直的线极化波，当它们的相位相同或相差180度时，其合成波为线极化波。

当两个同频率、同方向传播且极化方向垂直的线极化波，当它们幅度相同的相位相差90度时，其合成波为圆极化波，当它们幅度不相同的相位相差90度时，其合成波为椭圆极化波。从波的传播方向上看过去，如果波的方向随时间的变化呈现左手螺旋定则，则为左旋极化波；如果呈现右手螺旋定则，则为右旋极化波。

如图11所示，图11中波导过渡3中电场方向为E方向，此时变极化器2内部电场方向和矩形波导内电场方向一致，其电场方向为E′，为第一种状态的线极化波，因此变极化器2和波导过渡3处于此角度时呈现出来的是线极化波。

如图12所示，图12类似于图11的情况，波导过渡3中电场方向为E方向，此时变极化器2内部电场方向和矩形波导内电场方向一致，其电场方向为E′，为第二种状态的线极化波，因此变极化器2和波导过渡3处于此角度时呈现出来的是线极化波。

如图13所示，图13中波导过渡3中电场方向为E方向，此时变极化器2逆时针旋转45度，通过变极化器2，可以将电场E分解成为一对幅度相等的正交电场分量Ea′和Eb′，通过变极化器后，Ea′比Eb′滞后90度，此时，波的方向随时间的变化呈现左手螺旋定则，形成左旋圆极化波。

如图14所示，图14类似于图13的情况，中波导过渡中电场方向为E方向，此时变极化器顺时针旋转45度，通过变极化器，可以将电场E分解成为一对幅度相等的正交电场分量Ea′和Eb′，通过变极化器后，Ea′比Eb′超90度，此时，波的方向随时间的变化呈现右手螺旋定则，形成右旋圆极化波。

如图15所示，图15类似于图13的情况，波导过渡中电场方向为E方向，此时变极化器逆时针旋转0～90度之间的除45度外的任意角度，通过变极化器2，可以将电场E分解成为一对幅度不相等的正交电场分量Ea′和Eb′，通过变极化器2后，Ea′比Eb′角度滞后，此时，波的方向随时间的变化呈现左手螺旋定则，形成左旋椭圆极化波。

如图16所示，图16类似于图15的情况，波导过渡3中电场方向为E方向，此时变极化器2顺时针旋转0～90度之间的除45度外的任意角度，通过变极化器2，可以将电场E分解成为一对幅度不相等的正交电场分量Ea′和Eb′，通过变极化器2后，Ea′比Eb′角度超前，此时，波的方向随时间的变化呈现右手螺旋定则，形成右旋椭圆极化波。

具体的，如图1至图5所示，通过旋转机构4的旋转使变极化器2与波导过渡3处于不同的角度所形成不同极化的极化波。

值得一提的是本实施方式仅示例了一种模型，只要依照上述方法通过旋转变极化器2的改变天线极化的方式，都属于本发明的构思。

在一个具体实施方式中，如图1至图5所示，所述喇叭天线、变极化器2与旋转机构旋转4上设置的第一旋转部件5共同旋转可以实现线极化、左圆极化、右旋圆极化和椭圆极化。

在一个具体实施方式中，如图1至图10所示，所述的天线处于上述线极化状态，同时旋转喇叭天线、变极化器2、旋转机构4、波导过渡3和旋转关节8的转子体9，可实现任意极化方向的线极化波。

旋转机构4和旋转关节8旋转后可以通过锁紧装置(即锁紧部件)进行锁紧固定，旋转机构4的第一旋转部件5和第二旋转部件6之间可以设置标记指示(即标记指示线)，用于指示喇叭的极化状态。

其中，锁紧装置类似于相机中的锁紧钢珠和弹簧，在第一旋转部件和第二旋转部件之间设置有锁紧钢珠，在第一旋转部件上设置有用于安装锁紧钢珠的第一凹槽，弹簧设置在第一凹槽中，弹簧固定设置在第一凹槽中，锁紧钢珠与弹簧连接，锁紧钢珠可滑动地设置在第一凹槽中，在第二旋转部件上设置有多个第二凹槽，锁紧钢珠可滑动地设置在第二凹槽中，在调节过程中，锁紧钢珠压缩弹簧，从当前第二凹槽跳到下一个第二凹槽中。

进一步地，如图4和图5所示，所述旋转机构4包括：第一旋转部件5以及第二旋转部件6，所述第一旋转部件5的一端与所述变极化器2连接，所述第一旋转部件5的另一端可转动地与所述第二旋转部件6的一端连接，所述第二旋转部件6的另一端与所述波导过渡3连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设计第一旋转部件以及第二旋转部件，通过旋转第一旋转部件和第二旋转部件，改变波导过渡与变极化器之间的相对角度，改变圆锥喇叭内部的电磁波的极化特性，能够实现线极化、左圆极化、右旋圆极化和椭圆极化的工作模式切换，提高极化切换效率。

第一旋转部件和第二旋转部件中部均设置有长方形通孔，通过旋转，使得第一旋转部件的通孔和第二旋转部件的通孔之间的相对位置发生变化，实现线极化、左圆极化、右旋圆极化和椭圆极化的工作模式切换。

通过旋转旋转机构的第一旋转部分带动变极化器旋转，使变极化器与波导过渡成不同的夹角，可以实现线极化、左圆极化、右旋圆极化和椭圆极化。通过共同旋转喇叭天线、变极化器、旋转机构、波导过渡和旋转关节的转子可以形成任意极化方向的线极化波，从而实现喇叭天线的多种极化。与现有技术中分别独立准备不同的天线相比，本发明的喇叭天线使用方便、安装简单、成本低；与通过调整安装方式实现不同极化的喇叭天线相比，本发明操作更简单、更方便。

进一步地，如图4所示，所述旋转机构4还包括：用于标识喇叭天线极化状态的标记指示线以及用于锁止旋转机构的锁止部件，所述标记指示线设置在第一旋转部件5和/或第二旋转部件6上，所述锁止部件设置在所述第一旋转部件5和所述第二旋转部件6之间。

采用上述进一步方案的有益效果是：标记指示线的设置，用于标识喇叭天线极化状态，便于用户直观观察当前喇叭天线的工作模式。锁止部件的设置，用于锁止旋转机构，定位当前选中的工作模式，防止旋转机构随意旋转，提高喇叭天线的稳定性以及可靠性。

其中，锁紧装置类似于相机中的锁紧钢珠和弹簧，在第一旋转部件和第二旋转部件之间设置有锁紧钢珠，在第一旋转部件上设置有用于安装锁紧钢珠的第一凹槽，弹簧设置在第一凹槽中，弹簧固定设置在第一凹槽中，锁紧钢珠与弹簧连接，锁紧钢珠可滑动地设置在第一凹槽中，在第二旋转部件上设置有多个第二凹槽，锁紧钢珠可滑动地设置在第二凹槽中，在调节过程中，锁紧钢珠压缩弹簧，从当前第二凹槽跳到下一个第二凹槽中。

进一步地，如图4所示，所述旋转机构4还包括：第一轴承7，所述第一旋转部件5的另一端通过所述第一轴承7可转动地与所述第二旋转部件6的一端连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：第一轴承的设置，便于第一旋转部件和第二旋转部件相对旋转，防止旋转部件之间相互磨损，提高喇叭天线的稳定性以及可靠性，延长喇叭天线的使用寿命，降低生产成本。

进一步地，如图9和图10所示，还包括：用于调节线极化波的极化方向的旋转关节8，所述波导过渡3的一端与所述旋转机构4连接，所述旋转关节4与所述波导过渡3的另一端连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：旋转关节的设置，用于调节线极化波的极化方向，实现多种极化方向的线极化波，通过旋转机构与旋转关节的配合旋转就实现多种极化波。可以形成任意极化方向的线极化波，从而实现喇叭天线的多种极化。

进一步地，如图9所示，所述旋转关节8包括：转子体9以及定子体10，所述转子体9的一端与所述波导过渡3连接，所述转子体9的另一端可转动地与所述定子体10连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：转子体以及定子体的设置，用于调节线极化波的极化方向，实现多种极化方向的线极化波，通过旋转机构与旋转关节的配合旋转就实现多种极化波。可以形成任意极化方向的线极化波，从而实现喇叭天线的多种极化。

进一步地，如图9所示，所述旋转关节8还包括：第二轴承11以及轴承挡圈12，所述转子体9的另一端通过所述第二轴承11与所述定子体10连接，所述轴承挡圈12套设在所述转子体9上，所述轴承挡圈12与所述第二轴承11抵接。

采用上述进一步方案的有益效果是：第二轴承以及轴承挡圈的设置，便于转子体和定子体相对旋转，防止转子体和定子体之间相互磨损，提高喇叭天线的稳定性以及可靠性，延长喇叭天线的使用寿命，降低生产成本。

进一步地，如图1所示，所述旋转关节8和所述波导过渡3之间通过法兰盘连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：旋转关节和波导过渡之间通过法兰盘连接，便于旋关节和波导过渡的安装以及维护，提高喇叭天线的稳定性以及可靠性。

进一步地，所述变极化器2为圆波导变极化器，所述波导过渡3为矩形波导转圆波导过渡。

采用上述进一步方案的有益效果是：变极化器为圆波导变极化器，波导过渡为矩形波导转圆波导过渡，组合使用，便于实现任意极化方向的线极化波，从而实现喇叭天线的多种极化。

进一步地，如图1所示，所述喇叭天线本体1和所述变极化器2之间、所述变极化器2和所述旋转机构4之间以及所述旋转机构4和所述波导过渡3之间均通过法兰盘连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：喇叭天线本体和变极化器之间、变极化器和旋转机构之间以及旋转机构和波导过渡之间均通过法兰盘连接。便于喇叭天线本体、变极化器、旋转机构和波导过渡的安装以及维护，提高喇叭天线的稳定性以及可靠性。

所述的工作模式包括任意线极化波、左旋圆极化波、右旋圆极化波、椭圆极化波。喇叭天线、变极化器能随旋转机构的第一旋转部分一同旋转，通过共同旋转可以实现线极化、左圆极化、右旋圆极化和椭圆极化。喇叭天线、变极化器、旋转机构、波导过渡能随旋转关节的转子共同旋转，通过共同旋转可以实现任意极化方向的线极化波。

本发明涉及一种实现多种极化的喇叭天线；包括喇叭天线、变极化器、旋转机构、波导过渡、旋转关节等组成。所述喇叭天线为圆锥喇叭天线，所述变极化器为圆波导变极化器，所述旋转机构为圆波导旋转机构，包括第一旋转部件和第二旋转部件，第一旋转部件与变极化器相连，第二旋转部件与波导过渡相连；所述波导过渡为圆波导矩形波导过渡，所述旋转关节为矩形波导旋转关节，旋转关节包括定子体和转子体。本发明提供一种实现多种极化的喇叭天线，通过旋转喇叭天线、变极化器、和旋转机构旋转的第一旋转部件改变波导过渡与变极化器之间的角度，改变圆锥喇叭内部的电磁波的极化特性，可以实现线极化、左圆极化、右旋圆极化和椭圆极化；在线极化状态，同时旋转喇叭天线、变极化器、旋转机构、波导过渡和旋转关节的转子体，实现多种极化方向的线极化波，通过旋转机构与旋转关节的配合旋转就实现多种极化波，与现有技术中需要更换不同的喇叭或安装方式相比，本发明的喇叭天线使用简便。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。