技术摘要：
本发明公开了一种高功率微波极化转换超透镜天线，目的是解决现有喇叭天线不具备极化转换功能、与波导圆极化器配合时轴向不够紧凑问题。本发明由喇叭天线和极化转换超透镜构成，喇叭天线由第一法兰盘、圆锥喇叭和第二法兰盘组成。极化转换超透镜由多个极化转换超透镜单 全部
背景技术：
高功率微波作为一门新兴的学科，在军事领域和民用领域都有着广泛的应用前 景。作为高功率微波系统的重要组成部分，高功率辐射天线决定着能否将高功率微波源产 生的能量有效地辐射或集中作用到目标上。目前，大多数高功率微波辐射天线均为线极化 天线，对于圆极化接收的电子设备，很难发挥作用效果，部分能量将由于极化不匹配而损 失。因此，为了提高高功率微波天线的作用效果，拓展高功率微波的应用范围，需要发展和 丰富圆极化辐射技术。 为了实现高功率微波的圆极化辐射，增加高功率微波与目标的耦合概率，通常要 应用高功率圆极化器将高功率微波源(如虚阴极振荡器、相对论返波管、磁绝缘线振荡器 等)产生的圆波导线极化模式转换为圆极化模式后，再用来激励喇叭天线。现有的高功率微 波圆极化器的长度通常在3～7个波长，当与喇叭天线配合使用时，会造成整个高功率微波 发射系统结构复杂，轴向长度较长等问题，在某些特定的场合应用会受到限制。 由于现有的喇叭天线与高功率微波圆极化器配合使用时，轴向长度较长，不能满 足某些特定场合(如空间尺寸有限的机载平台)的应用需求，如何设计一种轴向紧凑同时具 有圆极化辐射功能的喇叭天线是本领域技术人员极为关注的技术问题。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种新型高功率微波极化转换超透镜天线，其结 构紧凑，具有较高增益，用以解决现有喇叭天线不具备极化转换功能，以及与波导圆极化器 配合时轴向不够紧凑等问题。 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 本发明高功率微波极化转换超透镜天线由喇叭天线和极化转换超透镜两部分构 成，其中喇叭天线为圆锥喇叭天线，由第一法兰盘、圆锥喇叭和第二法兰盘组成。喇叭天线 一端通过第一法兰盘与微波源相连作为输入端口，另一端通过第二法兰盘与极化转换超透 镜焊接作为输出端口，第一法兰盘和第二法兰盘分别与圆锥喇叭的两端相连；定义本发明 靠近微波源的一端(即第一法兰盘所在的一端)为输入端，定义本发明远离微波源的一端 (即极化转换超透镜所在的一端)为输出端；喇叭天线和极化转换超透镜共轴，中心轴线为 OO’。 喇叭天线为金属材料制成，第一法兰盘焊接在圆锥喇叭输入端的外壁上，第二法 兰盘焊接在圆锥喇叭输出端的外壁上；第一法兰盘呈圆环状，其外直径为D1，内直径为D2，圆 环厚度即轴向长度为t1；圆锥喇叭由圆波导和圆锥波导连接而成，其中圆波导形状为一个 圆筒，内直径等于D2，轴向长度为t2，波导壁厚为s；圆锥波导与圆波导相连一端的内直径等 4 CN 111585030 A 说 明 书 2/7 页 于D2，远离圆波导一端的内直径为D3，轴向长度为l1，波导壁厚等于s，D3>D2；第二法兰盘呈圆 环状，其外直径为D4，内直径等于D3，第二法兰盘圆环厚度即轴向长度等于t1。 极化转换超透镜由金属材料构成，整体呈圆盘状，其直径等于D4，厚度为l2。极化转 换超透镜由多个极化转换超透镜单元以蜂窝状排列组合而成，令任意一个极化转换超透镜 单元的中心轴线为O1O1’，O1O1’与OO’平行。极化转换超透镜单元中心钻有一个第一圆柱形 通孔，第一圆柱形通孔半径为r，深度为l2，第一圆柱形通孔的中心轴线与O1O1’共轴。第一圆 柱形通孔内部有两个结构相同的弓形柱，分别为第一弓形柱和第二弓形柱，第一弓形柱和 第二弓形柱分别通过第一支撑杆和第二支撑杆与第一圆柱形通孔内壁连接，第一弓形柱和 第二弓形柱关于O1O1’180°旋转对称；几何中心轴线O2O2’为经过第一弓形柱矩形底面几何 中心的垂线，O2O2’与O1O1’垂直。第一支撑杆与第二支撑杆为两个结构相同的扇环形柱，第 一支撑杆与第二支撑杆关于O1O1’180°旋转对称；第一支撑杆一个弧面与第一圆柱形通孔内 壁连接，另一个弧面与第一弓形柱的弧面连接，从而在第一圆柱形通孔内部支撑第一弓形 柱；第二支撑杆一个弧面与第一圆柱形通孔内壁连接，另一个弧面与第二弓形柱的弧面连 接，从而在第一圆柱形通孔内部支撑第二弓形柱；第一弓形柱与第一支撑杆长度均等于l2。 为了匹配出射阻抗，沿O1O1’方向，极化转换超透镜单元在远离微波源的一端开有两个匹配 槽，分别为第一出射匹配槽及第二出射匹配槽；为了匹配入射阻抗，极化转换超透镜单元在 靠近微波源的一端也开有两个匹配槽，分别为第一入射匹配槽及第二入射匹配槽；四个匹 配槽结构相同，第一出射匹配槽与第二出射匹配槽关于O1O1’180°旋转对称，第一入射匹配 槽与第二入射匹配槽关于O1O1’180°旋转对称，第一出射匹配槽与第一入射匹配槽关于 O2O2’对称；第一出射匹配槽槽深为l21，l21
