一種低副瓣前饋反射面天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低副瓣反射面前饋反射面天線，由主反射器、饋電喇叭、圓極化器、吸收負載和饋電波導組成，圓極化器和饋電波導之間采用填平圓波導及切角拐彎，保證了饋電喇叭、圓極化器和饋電波導一體化結(jié)構，饋電波導兼做支撐桿，采用非標波導，下邊緣為尖劈形，減小了饋源和支撐結(jié)構的遮擋面積，實現(xiàn)了中心饋電的前饋反射面天線低副瓣，副瓣達到-30dB。
【專利說明】一種低副瓣前饋反射面天線
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低副瓣前饋反射面天線，屬于星載天線領域。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)代通信系統(tǒng)對天線有強烈的低副瓣要求，相對于中心饋電的前饋反射面，偏置反射面更具優(yōu)勢。對于星載應用，要求天線結(jié)構緊湊，中心饋電的前饋反射面更適合這一應用，但饋源、副反和支撐結(jié)構遮擋給天線的低副瓣設計帶來很大的挑戰(zhàn)。
[0003]對于前饋反射面天線，主要通過對饋源及支撐結(jié)構進行優(yōu)化，減小遮擋面積，改變電磁散射方向?qū)崿F(xiàn)天線的低副瓣。
[0004]文獻“DESIGNOF LOW SCATTERING STRUTS FORCENTER-FED REFLECTOR ANTENNAS”描述了一種工作于單線極化的低副瓣前饋反射面天線，天線采用4根支撐桿，支撐桿中心為菱形金屬支桿，其表面包覆一層較厚的介質(zhì)層，最外層為覆蓋金屬條帶的介質(zhì)薄片。上方的饋線為高頻電纜，通過同軸激勵喇叭照射反射面，副瓣測試結(jié)果優(yōu)于_30dB。
[0005]專利“LOW SIDELOBE ANTENNA”描述了一種單線極化低副瓣前饋反射面天線。天線口徑7600mm (141個波長)，極化方式為單線極化，采用三根支桿饋電，其中饋電波導兼作一根支撐桿，饋電波導與其余兩根支撐桿的夾角均為150度，支撐桿采用菱形截面，支桿為中空結(jié)構，饋電波導內(nèi)嵌于菱形支桿內(nèi)；饋電喇叭采用Potter喇叭，副瓣測試結(jié)果優(yōu)于-28dB。
[0006]目前可見的低副瓣前饋反射面天線均工作于單線極化，因為單線極化饋源結(jié)構簡單，體積小，對反射面的遮擋面積小，有利于低副瓣的實現(xiàn)。對于圓極化應用，需要增加圓極化器件，饋源復雜，難于實現(xiàn)小的遮擋面積，給低副瓣設計帶來一定的挑戰(zhàn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的技術解決問題是:克服現(xiàn)有前饋圓極化反射面天線饋源組件和支撐結(jié)構過大，提出了一種前饋反射面的圓極化饋源和支撐結(jié)構，減小了饋源和支撐結(jié)構的遮擋，實現(xiàn)前饋反射面天線的低副瓣。
[0008]本發(fā)明的技術解決方案是:一種低副瓣圓極化前饋反射面天線，包括主反射器
(I)、饋電喇叭(2)、圓極化器(3)、吸收負載(4)和饋電波導(5)；
[0009]主反射器(I)為拋物面，饋電喇叭(2 )、圓極化器(3 )、饋電波導(5 )為一體化結(jié)構，相互之間無連接法蘭，位于主反射器上方；
[0010]饋電喇叭(2)為扼流槽加載圓波導喇叭，輸入口為圓波導，后接圓極化器(3)公共口，饋電喇叭(2 )相位中心位于主反射器(I)焦點處；
[0011]圓極化器(3)為圓波導隔板式圓極化器，包括I個公共輸出口和兩個輸入口，公共口為圓波導，接饋電喇叭(2)輸入口，圓極化器一個輸入口接饋電波導(5)，另一個輸入口內(nèi)置吸收負載(4)；
[0012]饋電波導(5)為非標波導，下邊緣為尖劈形，兼作饋源支撐桿；[0013]所述饋電波導(5)寬邊長度保證工作頻率內(nèi)主模能夠傳輸，窄邊為能夠機械加工的最小尺寸，減小饋電波導(5)對反射面的遮擋面積，實現(xiàn)前饋反射面的低副瓣；
[0014]所述吸收負載(4)由一個半圓柱體和兩個四棱臺組成，四棱臺的底面與半圓柱體的一個端面連接，兩個四棱臺對稱分布于半圓柱體軸線兩邊，半圓柱體另一端面上有一螺紋孔，吸收負載(4)內(nèi)置于圓極化器(3)—個輸入口內(nèi)，吸收負載(4)上的四棱臺靠近圓極化器(3)的公共口方向；該吸收負載(4)縱向尺寸短，減小了整個饋源的縱向尺寸，改善了饋源散射對副瓣的影響。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的有益效果是:本發(fā)明的低副瓣前饋反射面天線由主反射器、饋電喇叭、圓極化器、吸收負載和饋電波導組成，工作于單圓極化，相對于目前工作于單線極化的低副瓣前饋反射面天線，增加了圓極化組件，饋源更加復雜，解決了復雜饋源組件和支撐結(jié)構的遮擋問題，實現(xiàn)圓極化前饋反射面的低副瓣。饋電喇叭、圓極化器和饋電波導為一體化結(jié)構，相互之間無連接法蘭，位于反射面上方，饋電波導兼作支撐桿，減少了法蘭對反射面的遮擋。饋電波導為非標波導，下邊緣為尖劈形，減小了對反射面的遮擋，并改變電磁散射方向，有利于降低副瓣；同時，吸收負載由一個半圓柱體和兩個四棱臺組成，降低了饋源組件的縱向尺寸，改善了饋源散射對副瓣的影響，最終實現(xiàn)前饋圓極化反射面天線的低副瓣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明前饋反射面天線的結(jié)構圖；
[0017]圖2為本發(fā)明一體化饋電支撐結(jié)構圖；
[0018]圖3為本發(fā)明前饋反射面天線吸收負載左前視圖；
[0019]圖4為本發(fā)明前饋反射面天線吸收負載右后視圖；
[0020]圖5為本發(fā)明一體化饋電支撐結(jié)構沿饋電喇叭中心線剖面圖；
[0021]圖6為本發(fā)明一體化饋電支撐結(jié)構沿饋電波導中心線剖面圖；
[0022]圖7為本發(fā)明饋電喇叭剖面圖；
[0023]圖8為本發(fā)明圓極化器垂直支桿方向剖面圖；
[0024]圖9為本發(fā)明饋電波導橫截面圖。
【具體實施方式】
[0025]如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本發(fā)明的前饋反射面天線包括主反射器1、饋電喇叭
2、圓極化器3、吸收負載4和饋電波導5 ;饋電喇叭2、圓極化器3和饋電波導5為一體結(jié)構，圓極化器3為圓波導隔板式圓極化器，包括I個公共輸出口和兩個輸入口，公共口為圓波導，接饋電喇叭2輸入口，圓極化器一個輸入口接饋電波導5，另一個輸入口內(nèi)置吸收負載4 ;饋電波導5通過末端的法蘭盤13固定于主反射器I邊緣，
[0026]主反射器I內(nèi)表面為拋物面，為拋物線繞頂點旋轉(zhuǎn)一周而成，反射器邊緣有一支架，支架上的法蘭盤與饋電波導5末端的法蘭盤13對準后通過螺釘連接，降饋電波導固定于反射器邊緣。饋電喇叭2 口面幾何中心位于主反射器I焦點處。
[0027]如圖5、圖6、圖7、圖8所示，饋電喇叭2為扼流槽加載圓波導喇叭，由扼流槽加載圓波導段8、阻抗變換錐變段13和輸入圓波導段14組成，錐變段13輸入端連接輸入圓波導段14，輸出端連接扼流槽加載圓波導段8，扼流槽加載圓波導段直徑大于輸入圓波導段直徑，饋電喇叭口徑設計為電磁波對主反射器I邊緣照射錐削為-15?-16dB，使主反射器口徑場分布滿足_30dB的副瓣設計要求。
[0028]圓極化器3為圓波導隔板式圓極化器，公共口為圓波導，其直徑與饋電喇叭2輸入圓波導段直徑相同。距離公共口一定距離處一般不小于工作波長的四分之一為一階梯狀隔板9,位于圓波導中心,將圓波導對稱分為兩半,一邊為左旋圓極化輸入口，另一邊為右旋圓極化輸入口。對于單圓極化工作，左旋口或右旋口接饋電波導5，右旋口或左旋口末端為金屬短路面，短路面上開有圓柱形通孔10，右旋口或右旋口內(nèi)置吸收負載，并通過螺釘固定于短路面上。左旋口或右旋口通過填平圓波導段11過渡到矩形饋電波導5，矩形饋電波導5端面不超過填平圓波導11最大直徑處見圖6，窄邊尺寸不超過填平圓波導高度見圖8，這樣可以保證圓極化器3和饋電波導5機械上一體加工，省去連接法蘭，減小饋源組件和饋電波導的遮擋，實現(xiàn)天線的低副瓣。在填平圓波導至矩形饋電波導5的拐彎處有一切角12，用于實現(xiàn)天線阻抗性能的良好匹配。
[0029]饋電波導5為非標準波導，由一段平行于主反口面的波導和與主反口面呈一定角度的波導構成，波導寬邊長度保證工作頻率內(nèi)主模能夠傳輸，窄邊為能夠機械加工的最小尺寸。饋電波導兼做饋源支撐桿，波導壁厚由初始Imm均勻增加至末端的2.5mm,以滿足力學性能要求，饋電波導下邊緣為尖劈形見圖9，最大程度減小了支桿遮擋和電磁散射。饋電波導通過末端的法蘭盤13與主反射器I邊緣支架上的法蘭盤連接。
[0030]吸收負載4由一個半圓柱體17和兩個四棱臺18、19組成，四棱臺18和19形狀相同，四棱臺的底面與半圓柱體17的一個端面連接，對稱分布于半圓柱體17軸線兩邊，半圓柱體另一端面上有一螺紋孔。吸收負載4為鐵氧體材料，內(nèi)置于圓極化器3的右旋或左旋輸入口，吸收負載4上的四棱臺靠近圓極化器3的公共口方向，通過半圓17上的螺紋孔7用螺釘固定于右旋口或左旋口的短路面上。
[0031]經(jīng)過試驗，本發(fā)明前饋圓極化反射面天線副瓣優(yōu)于_30dB。
[0032]本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬本領域?qū)I(yè)技術人員的公知技術。
【權利要求】
1.一種低副瓣反射面前饋反射面天線，其特征在于:包括主反射器(I)、饋電喇叭(2)、圓極化器(3)、吸收負載(4)和饋電波導(5); 主反射器(I)為拋物面，饋電喇叭(2)、圓極化器(3)、饋電波導(5)為一體化結(jié)構，相互之間無連接法蘭，位于主反射器上方； 饋電喇叭(2)為扼流槽加載圓波導喇叭，輸入口為圓波導，后接圓極化器(3)公共口，饋電喇叭(2)相位中心位于主反射器(I)焦點處； 圓極化器(3)為圓波導隔板式圓極化器，包括I個公共輸出口和兩個輸入口，公共口為圓波導，接饋電喇叭(2)輸入口，圓極化器一個輸入口接饋電波導(5)，另一個輸入口內(nèi)置吸收負載(4)； 饋電波導(5)為非標波導，下邊緣為尖劈形，兼作饋源支撐桿。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種低副瓣前饋反射面天線，其特征在于:所述饋電波導(5)寬邊長度保證工作頻率內(nèi)主模能夠傳輸，窄邊為能夠機械加工的最小尺寸。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種低副瓣前饋反射面天線，其特征在于:所述吸收負載(4)由一個半圓柱體和兩個四棱臺組成，兩個四棱臺組成結(jié)構尺寸相同，四棱臺的底面與半圓柱體的一個端面連接，兩個四棱臺對稱分布于半圓柱體軸線兩邊，半圓柱體另一端面上有一螺紋孔，吸收負載(4)內(nèi)置于圓極化器(3)—個輸入口內(nèi)，吸收負載(4)上的四棱臺靠近圓極化器(3)的公共口方向。
【文檔編號】H01Q13/02GK103794885SQ201410022993
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月17日 優(yōu)先權日:2014年1月17日
【發(fā)明者】敬紅勇, 許智, 田慶國, 徐進, 楊俊良, 楊文麗 申請人:西安空間無線電技術研究所