專利名稱：一種c/s頻段波束共用主反射器的雙反射面天線及實現(xiàn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種C/S頻段波束共用主反射器的雙反射面天線及實現(xiàn)方法，特別是 涉及一種借用原有主反射器來實現(xiàn)增加新的頻率應用的天線設計方法，屬于天線技術領 域。
背景技術：
隨著衛(wèi)星通信技術應用的不斷深入和廣泛，要求衛(wèi)星的載荷功能越來越多，需要 天線的集成度也隨之提高。對于通信衛(wèi)星，在一些直播衛(wèi)星應用的需要同時提供移動通信 衛(wèi)星應用的S頻段通信能力，即能滿足對地電視、廣播信號直播的應用需要，又可以對地面 提供基于衛(wèi)星基站的移動通信服務，直播衛(wèi)星應用中較為常用的是C頻段直播通信應用， 而移動通信衛(wèi)星應用中當前集中在S頻段。這樣，就需要將一般的直播衛(wèi)星的C頻段通信 載荷與移動通信衛(wèi)星S頻段通信載荷在一顆衛(wèi)星上結合起來。由于衛(wèi)星布局空間限制，在 滿足直播衛(wèi)星應用的通信天線外再增加一副S頻段天線難度很大，這就需要進行雙頻段天 線設計，在原有的直播衛(wèi)星應用的通信天線的基礎上進行共用設計，獲得滿足S移動通信 衛(wèi)星應用的S頻段天線性能。這樣就不會對天線布局提出新的要求，解決了應用平臺的天 線布設空間緊張的問題，實現(xiàn)衛(wèi)星不僅具有C頻段直播衛(wèi)星應用功能，也具有S頻段移動通 信衛(wèi)星應用的能力。而對原有天線進行改造來實現(xiàn)原本需要多個天線才能完成的功能，是緩解天線布 設空間緊張的一個途徑，也是增添新的頻率應用、增加新的功能應用實現(xiàn)單星高載荷集成 度的迫切需要。實現(xiàn)工作在衛(wèi)星平臺的雙頻多應用天線設計是衛(wèi)星平臺空間天線集成化設計的 難題之一。作為衛(wèi)星平臺上無線系統(tǒng)應用的設備，面向多種應用、實現(xiàn)多個功能的雙頻天線 獲得越來越廣泛的應用。通過單一的增加天線數(shù)目的方式來解決天線功能應用不斷擴展問題將會惡化衛(wèi) 星平臺的電磁環(huán)境，使天線間電磁耦合復雜化，而現(xiàn)有技術中的有限平臺布局結構還很難 滿足集成化設計的需求，因此對功能集成化天線的需求越來越迫切。鑒于應用的衛(wèi)星平臺 對C、S頻段通信天線的特殊要求，雙頻段天線作為直播衛(wèi)星與移動通信衛(wèi)星應用系統(tǒng)的關 鍵組成，既要滿足其電性能又要能夠承受平臺運動過程中的沖擊與振動，同時還要能夠承 受各種機械擾動，滿足空間適應性要求。因此對天線提出新增移動通信頻段的電性能、提高 天線結構剛度、結構強度和空間抗輻照特性也要求很高，結構設計難度很大?，F(xiàn)有公開的或 已知的c、s雙頻段通信衛(wèi)星天線很難滿足應用需求。在對不同頻段的波束間影響和實現(xiàn)波 束指向基本重合中很難作到兼顧，而且類似設計多作為地面應用，無法滿足空間環(huán)境和衛(wèi) 星布局要求。而該天線具有將直播衛(wèi)星的C頻段通信與移動通信衛(wèi)星S頻段通信在一副天 線上結合起來的能力。

發(fā)明內容
本發(fā)明的技術解決問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種具有雙頻段特性，能夠 進行天線功能應用擴展而不增加新天線的C/S頻段共用主反射器的雙反射面天線及實現(xiàn) 方法。本發(fā)明的技術解決方案是一種C/S頻段波束共用主反射器的雙反射面天線，包 括主反射器、副反射器和饋源組件，其中饋源組件包括C頻段饋源、S頻段饋源和安裝支架， C頻段饋源和S頻段饋源分別固定在安裝支架上，S頻段饋源安裝在C頻段饋源的側后方， C頻段饋源指向副反射器，S頻段饋源指向主反射器。所述的S頻段饋源采用雙層加載耦合的寬頻段空氣微帶天線。所述的雙層加載耦合的寬頻段空氣微帶天線臨近副反射器波束聚焦點的邊切割 成與C射線極化正交或平行即與天線坐標系Y軸平行，臨近副反射器波束聚焦點的邊相臨 的一個邊沿切割成與臨近副反射器波束聚焦點的邊垂直。一種實現(xiàn)C/S頻段波束共用主反射器的雙反射面天線的方法，通過以下步驟實 現(xiàn)第一步，建立一個具有初始型面主反射器和副反射器的C頻段偏置格里高利型雙 反射器天線；第二步，將第一步得到的C頻段偏置格里高利型雙反射器天線的副反射器和C頻 段饋源整體沿主反射器坐標系X軸的正方向移動；第三步，在C頻段饋源的側下方安裝S頻段饋源，且S頻段饋源指向主反射器；第四步，切割S頻段饋源的寬頻段空氣微帶天線，實現(xiàn)C/S頻段波束共用一個主反 射器，將S頻段饋源的寬頻段空氣微帶天線臨近副反射器波束聚焦點的邊切割成與C射線 極化正交或平行即與天線坐標系Y軸平行，臨近副反射器波束聚焦點的邊相臨的一個邊沿 切割成與臨近副反射器波束聚焦點的邊垂直；第五步，對安裝了 S頻段饋源的C頻段偏置格里高利型雙反射器天線的主反射器 和副反射器進行賦形；第六步，計算C頻段在服務區(qū)內極化隔離度δ和S頻段在服務區(qū)內的增益η ；第七步，將C頻段在服務區(qū)內極化隔離度δ和S頻段在服務區(qū)內的增益η與預 設極化隔離度\和預設增益％對比，若δ < Sci或η < η ^，則改變副反射器和C頻段 饋源沿主反射器X軸的正方向移動的距離并調整S饋源安裝位置，轉入第五步，若δ彡δ0 且η > Π C1，則轉入第八步；第八步，將副反射器和C頻段饋源的位置固定，并將S頻段饋源固定。所述第一步主反射器的初始型面選擇雙曲面或增大焦距的拋物面，繞著主反射器 坐標系原點轉動主反射器，使C頻段波束指向服務區(qū)。所述第一步副反射器的初始型面選擇標準橢球面。所述第六步δ Q彡30dB, n0彡20dB。本發(fā)明的設計原理本發(fā)明通過對原C頻段天線結構進行改造，使用空氣微帶天線作為S饋源，并共用 主反射器，使S饋源直接照射C頻段偏置格里高利型雙反射器天線的主反射器來形成S波 束實現(xiàn)對S頻率應用的增加，并較好地保持了原有C頻段性能的天線設計方法。進行了雙饋源對應波束指向基本重合的設計以及雙頻段性能兼容性設計，將S饋源直接照射主反射 器以在原有C頻段偏置格里高利型雙反射器天線結構的基礎上實現(xiàn)S頻段波束的增加，又 滿足C頻段上行鏈路的抗干擾性能要求，設計中的難點在于消除和降低C頻段射線在S饋 源處的繞射對C頻段性能的影響，同時實現(xiàn)兩個頻段波束的指向基本一致，這需要對于天 線配置進行特殊設計，獲得滿足天線性能要求的S饋源位置，實現(xiàn)該雙頻天線應用。偏置格里高利型雙反射器天線是一種結構緊湊的反射面天線，具有較高的極化隔 離度、結構簡單和較高的輻射效率等優(yōu)點。本發(fā)明設計為，對原有C頻段的賦形偏置格里高 利型雙反射器天線結構進行改造，增加了 S波束性能，并保持了原C頻段波束性能。根據(jù)技 術設計指標要求，經(jīng)過一系列創(chuàng)新設計，完成了本發(fā)明設計工作，根據(jù)設計結果結合衛(wèi)星研 制任務進行了本發(fā)明研制，對其共用主反射器的設計思路與相應方法進行了應用。本發(fā)明 設計中，由于對天線結構配置的特殊設計，并巧妙地結合了 S饋源設計使S波束通過共用主 反射器實現(xiàn)，進行了天線整體設計，使本發(fā)明成為一種具有C頻段抗干擾能力并能夠S頻段 收發(fā)工作的C/S頻段波束共用主反射器的雙反射面天線，具有良好的天線性能。本發(fā)明根據(jù)C/S頻段波束共用主反射器的雙反射面天線的設計思路，通過應用一 種新的雙頻段天線設計方法，實現(xiàn)了對天線S頻段波束和相應功能的增加。本發(fā)明的核心 技術為在原有C頻段偏置格里高利型雙反射器天線結構的基礎上實現(xiàn)S頻段波束的增加， 完成對S頻段載荷的搭載而又滿足C頻段上行鏈路的抗干擾性能要求，設計中的難點在于 消除和降低C頻段射線在S饋源處的繞射對C頻段性能的影響，對天線配置進行特殊設計， 獲得滿足天線性能要求的S饋源位置，并較好的保持原有的C頻段性能。此前的雙頻段雙反射面天線設計多通過基于雙頻饋源的設計方案來實現(xiàn)，或者使 用多饋源，或者雙色副反射器進行設計，但此前的使用多饋源方案進行的設計一般都無法 實現(xiàn)兩個饋源對應波束的指向基本一致，而進行雙頻饋源設計則較為困難，結構復雜，而且 很難實現(xiàn)高極化隔離度設計，而使用雙色副反射器則設計復雜、成本高、技術風險大，需要 在副反射器上方增加饋源布局空間，可能會引起與其它天線的結構干涉。本發(fā)明則通過對 偏置格里高利型雙反射器天線結構增加新的饋源共用主反射器形成了雙頻應用，并實現(xiàn)了 C頻段高極化隔離度和兩個頻段波束指向的基本一致。本發(fā)明的具有特殊的天線結構，而且巧妙的將C頻段波紋喇叭與S饋源結合起來 進行應用，巧妙的對原對偏置格里高利型雙反射器天線結構進行改造，對原有天線布局結 構不做重大改變而增加新的頻率應用，不增加新的天線布局空間下，增加新的頻率應用的 天線設計思想也具有新穎性。對于S/C雙頻段饋源設計，采用傳統(tǒng)雙頻饋源設計方法存在困難和限制，比如使 用單端口激勵的饋源喇叭進行覆蓋S頻段、C頻段的寬頻段設計，將導致喇叭設計困難或喇 叭長度、口徑無法滿足使用要求；采用雙頻饋源結構，可以用于正饋單反射面的應用，但由 于該饋源結構以及波束指向一致性要求限制了 C頻段輻射口徑的大小，導致饋源在用于雙 反射面時存在邊沿照射電平過高的問題，引起輻射效率的降低，而且該饋源結構實現(xiàn)高極 化隔離度性能十分困難。而本發(fā)明通過基于雙饋源的反射面賦形設計，實現(xiàn)了雙頻段性能，回避了結構復 雜的、難度較大、技術風險較大的雙頻段饋源設計，在技術上具有進步性，實現(xiàn)難度小，所應 用的基本技術較為成熟，容易實現(xiàn)，便于工程化應用。而且本發(fā)明設計方法可以應用到增加新的工作頻率進行功能擴展應用，不會對天線布局提出新的要求，緩解了應用平臺的天線 布設空間的緊張，有利于天線緊湊性設計，不需增加新的天線布局空間，實現(xiàn)了原本需要多 個單頻饋源才能完成的功能，在天線技術上也具有一定的進步性。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比有益效果為(1)本發(fā)明通過對原C頻段天線結構進行改造，使用空氣微帶天線作為S饋源，并 共用主反射器，使S饋源直接照射C頻段偏置格里高利型雙反射器天線的主反射器來形成 S波束實現(xiàn)對S頻率應用的增加，并較好地保持了原有C頻段性能；(2)本發(fā)明增加了新的頻段應用而不增加天線數(shù)目和改變天線布局方式，不會明 顯影響衛(wèi)星平臺天線的電磁環(huán)境，方便對天線多種功能的綜合應用和衛(wèi)星載荷業(yè)務的增 加，可以作為衛(wèi)星通信應用或其它多種業(yè)務綜合應用的有效載荷中的天線系統(tǒng)進行應用；(3)本發(fā)明基于自身方案特點，可以實現(xiàn)C波束與S波束指向基本一致，天線在C 頻段具有很高的極化隔離度(》30dB)和抗干擾能力，天線中的無源互調影響小，各工作頻 段之間電磁兼容較好。(4)本發(fā)明實現(xiàn)方法不僅可以用于作為C/S雙頻天線的設計，也可以用于其它雙 頻段或多頻段天線設計；(5)本發(fā)明原理簡單，設計容易，具有成本低、應用方便、性能優(yōu)良、具有明顯的實 用性等優(yōu)點，回避了對雙頻饋源或雙色副反射器的設計和對應的復雜加工工藝，而該C/S 頻段波束共用主反射器的雙反射面天線基于自身方案特點，所應用的基本技術較為成熟、 便于工程化應用等特點，具有很強的競爭力。


圖1為本發(fā)明結構示意圖；圖2為本發(fā)明天線坐標系示意圖；圖3為本發(fā)明天線波束分析示意圖；圖4為本發(fā)明天線結構設計過程示意圖；圖5為本發(fā)明S、C頻段饋源安裝示意圖；圖6為本發(fā)明流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明設計采用C頻段賦形偏置格里高利型雙反射器天線并借用主反射面實現(xiàn)S 頻段波束的偏置單反射面天線以及進行相應饋源組件設計的方案。為了實現(xiàn)所要求的天線性能，在天線反射面賦形優(yōu)化前進行了必要的天線結構配 置設計。在天線結構配置設計中，盡量選擇長焦距設計，這樣將使來自不同位置(S頻段饋 源位置、副反射器對C射線的聚焦點位置)的電磁照射主反射器后的波束指向夾角較小，以 實現(xiàn)S波束服務區(qū)與C波束服務區(qū)的基本重合。為了實現(xiàn)C/S雙頻性能，對原有偏置格里 高利型雙反射器天線結構，增加了直接照射主反射器的S頻段饋源，但該S頻段饋源的放置 有可能對C波束的來自副反射器的射線形成遮擋，可能會引起C波束性能的惡化，特別是C 波束的抗干擾性能與極化隔離度性能更為敏感。所以需要獲得一個合適的天線結構配置， 在該配置下，存在合適的滿足天線應用要求的S頻段饋源放置位置，并能夠具有滿足放置S饋源的空間與合理的連接、安裝方式，而一般的雙反射面配置是不具有該應用特性的，即不 存在該滿足天線性能要求的S頻段饋源放置位置。為了獲得該S頻段饋源的合理應用位置，需要對副反射器-C頻段饋源系統(tǒng)進行整 體移動，為S頻段饋源留出安裝位置，而且該移動將降低S頻段饋源對C射線的遮擋，減低 對C波束性能的影響，并且有利于實現(xiàn)C波束與S波束的指向一致。對副反射器-C頻段 饋源系統(tǒng)進行適當移動后，放置S頻段饋源，并對主反射器進行照射，形成了 S波束，如圖 4a c所不。為了進一步減小波束間指向夾角，在主反射器初始形面的選擇上，選擇更為平坦 的初始形面(曲率半徑較大)，比如選擇雙曲面或選擇增大焦距的拋物面，然后繞著主反射 器坐標系原點轉動主反射器(改變主反射器張角)，使C頻段波束指向服務區(qū)，然后進行天 線反射器賦形優(yōu)化設計。天線反射器賦形優(yōu)化為同時對主反射面與副反射面進行賦形優(yōu)化的過程，但副反 射面賦形程度較低，只是稍微偏離了原有初始標準橢球面的形面，使反射自副反射面的射 線不至于嚴重散焦，而主反射面賦形程度較高，實現(xiàn)對C頻段天線性能與S頻段天線性能的 兼容，以及服務區(qū)的基本一致。經(jīng)過天線結構配置設計與反射器賦形優(yōu)化設計后，得到了滿足天線應用的天線基 本結構，但還需要確定該能夠滿足天線性能要求的S頻段饋源位置，并對S頻段饋源對C射 線的遮擋、衍射(散射)引起的C頻段性能影響進行評估。在對C頻段性能影響的評估中 使用PO結合PTD方法，并對S饋源進行合理物理等效進行了天線C頻段性能分析。根據(jù)分 析計算結果，調整S頻段饋源位置，在波束指向一致性與C頻段天線性能保持性(與沒有S 頻段饋源遮擋的天線C頻段性能比較，安裝S饋源后天線性能的惡化程度，具體分析見后) 之間進行折中，使天線C波束指向與S波束指向基本一致同時C頻段性能又不會被S頻段 饋源嚴重惡化，對比沒有S頻段饋源遮擋影響下的天線性能與天線指標要求，評估S頻段饋 源遮擋影響，獲得該S頻段饋源位置，使天線達到整體性能最佳。經(jīng)過S頻段饋源位置調整，得到了 S頻段饋源與C頻段饋源之間的相對位置，如圖 1、6所示結構關系。S頻段饋源處于C饋源的側下方，并且指向相反，C頻段饋源指向副反 射器，S頻段饋源指向主反射器；C頻段饋源喇叭與0ΜΤ、連接波導連接，實現(xiàn)雙線極化特性，
S頻段饋源的射頻接口為TNC接頭，通過電纜與轉發(fā)器連接，實現(xiàn)圓極化工作，收發(fā)極化正 、-父。S頻段饋源的結構如圖1所示，由雙層加載耦合的寬頻段空氣微帶天線、寬帶3dB 電橋(圓極化形成網(wǎng)絡)與TNC接頭組成，兩個接頭分別用于發(fā)射和接收，并實現(xiàn)不同的圓 極化特性，而且為了降低對C波束性能的影響，避免嚴重惡化C波束的極化隔離度性能，降 低C頻段入射波照射S饋源時電波散射所產(chǎn)生的交叉極化分量，需要對S饋源的一個邊沿 (臨近副反射器波束聚焦點)進行改造，將其切割成在C射線對S波束衍射、散射時產(chǎn)生最 小正交極化分量的狀態(tài)，即切割邊沿使S饋源該邊沿與C射線極化正交或平行，同樣對另一 個相臨的邊沿進行了微小切割。將S頻段饋源與C頻段饋源進行組合安裝，得到了整個饋源結構，如圖5所示，S 頻段饋源與C頻段饋源的中心線之間錯有一定夾角以便于S頻段饋源布局和射頻電纜的連 接，而對S頻段饋源邊沿的改造為根據(jù)該轉角進行的。饋源支架不僅留有C頻段饋源的安裝法蘭，還設計有S頻段饋源的安裝法蘭，確保了緊湊性和集成性，使C頻段饋源與S頻段 饋源安裝在同一個饋源支架上，組成了天線的饋源子系統(tǒng)。經(jīng)過以上天線饋源子系統(tǒng)的設計，得到了滿足設計應用的饋源組件。如圖3所示， 對S頻段饋源的發(fā)射接口進行激勵，則生成左旋圓極化電磁波照射到主反射面，經(jīng)主反射 面反射形成右旋圓極化電磁波輻射出去；而照射到主反射器的左旋圓極化電磁波經(jīng)主反射 面反射，成為右旋圓極化波，匯聚于S頻段饋源處，被S頻段饋源接收，從S頻段饋源的接收 端口進行輸出；而對C頻段饋源的接口進行激勵，則生成電磁波照射到副反射面，經(jīng)副反射 面反射，部分電磁波直接照射到主反射面，另一部分則會射向S頻段饋源，經(jīng)過S頻段饋源 衍射、反射或者繞射后，照射到主反射面、副反射面和衛(wèi)星墻板上，而在副反射面和衛(wèi)星墻 板上感應的電流在進行輻射并照射到主反射面上，多個物體在主反射面上激勵的總感應電 流進行輻射得到C的輻射波束，而C饋源的正交模耦合器使天線能夠進行雙線極化應用。該C/S頻段波束共用主反射器的雙反射面天線是一種結構特殊的雙反射面形式， 實現(xiàn)雙頻段工作，天線性能良好，具有C頻段波束在服務區(qū)內的極化隔離度大于30dB，抗干 擾能力強等優(yōu)點，S頻段性能滿足應用要求，對應波束在服務區(qū)內覆蓋良好，天線中的無源 互調影響小，各工作頻段之間電磁兼容較好，滿足工程應用要求。本發(fā)明一種通過借用原有主反射器來實現(xiàn)增加新的頻率應用的新型雙頻天線，通 過對原C頻段偏置格里高利型雙反射器天線結構進行改造，采取一系列的天線結構配置設 計、反射面初始形面選擇、反射面賦形優(yōu)化設計以及對應的饋源設計，實現(xiàn)了使用空氣微帶 天線作為S頻段饋源，直接照射主反射器來形成S波束，實現(xiàn)對S頻段頻率應用的增加并較 好地保持了原有C頻段性能。具體過程如6所示1、建立一個具有初始型面主反射器和副反射器的C頻段偏置格里高利型雙反射 器天線。2、獲取S頻段饋源安裝位置S頻段饋源的合理應用位置獲取，是通過對天線賦形設計前的初始天線結構配置 進行改造，將副反射器-C頻段饋源系統(tǒng)進行了整體移動，為S頻段饋源留出了安裝與應用 的位置；該初始天線結構配置使天線結構中產(chǎn)生一個S頻段饋源的安裝位置，將S頻段饋源 安裝在該位置可以使S頻段饋源對天線C頻段波束的影響降低到可以忽略的程度，同時滿 足天線對S頻段波束的性能要求。為了獲得該S頻段饋源的合理應用位置，對副反射器-C 頻段饋源系統(tǒng)進行移動，為S頻段饋源留出安裝位置，而且該移動將降低S頻段饋源對C射 線的遮擋，減低對C波束性能的影響，并且有利于實現(xiàn)C波束與S波束的指向一致。對副反 射器-C頻段饋源系統(tǒng)進行適當移動后，放置S頻段饋源，并對主反射器進行照射，形成了 S 波束。具體如下(1)將副反射器-C頻段饋源系統(tǒng)整體沿主反射器坐標系X軸的正方向移動，得到 一個初始安裝S頻段饋源位置。( 在C頻段饋源的側下方安裝S頻段饋源，使S頻段饋源指向主反射器。(3)切割S頻段饋源的寬頻段空氣微帶天線，實現(xiàn)C/S頻段波束共用一個主反射
ο將S頻段饋源的寬頻段空氣微帶天線臨近副反射器波束聚焦點的邊切割成與C射線極化正交或平行即與天線坐標系Y軸平行，臨近副反射器波束聚焦點的邊相臨的一個邊 沿切割成與臨近副反射器波束聚焦點的邊垂直。天線坐標系如圖2所示，Xmr, Ymr, Zmr構 成主反射器坐標系，Xa、Ya, Za構成天線坐標系，Xs、Ys、Zs構成衛(wèi)星坐標系，Xcf, Ycf、Zcf 構成C頻段饋源坐標系，Xsf、Ysf、Zsf構成S頻段饋源坐標系，Xsr、Ysr、Zsr構成副反射器 坐標系。3、天線整體性能優(yōu)化設計與S饋源位置調整以上天線結構設計，使該天線具有了獲得S波束并保持C波束的S饋源位置，但還 無法確定該位置，這就需要根據(jù)天線結構特點進行天線整體性能優(yōu)化設計，并調整S饋源 位置，參考天線指標要求以及不同S饋源位置對應的天線性能分析值，確定S饋源最終安裝 位置。(1)對安裝了 S頻段饋源的C頻段偏置格里高利型雙反射器天線的主反射器和副 反射器進行賦形。(2)計算C頻段在服務區(qū)內極化隔離度δ和S頻段在服務區(qū)內的增益η，并將其 與預設極化隔離度S ο和預設增益％對比，若S < 3(|或η < η ^，則調整副反射器和C頻 段饋源沿主反射器X軸的正方向移動的距離以及S饋源安裝位置，再次計算C頻段在服務 區(qū)內極化隔離度δ和S頻段在服務區(qū)內的增益η，再于預設閾值進行比較，直到δ彡δ0 且η彡％，此時的位置為安裝S頻段饋源最佳位置。一般能滿足天線性能的δ ^大于等 于30dB，Iltl大于20dB，具體的數(shù)值可以根據(jù)具體天線設計的性能指標確定。在對C頻段性能分析與散射影響評估(即對C頻段在服務區(qū)內極化隔離度δ和S 頻段在服務區(qū)內的增益η的評估)中使用PO結合PTD方法，并對S頻段饋源進行合理的 物理等效以進行天線C頻段性能分析。根據(jù)分析計算結果，調整S頻段饋源位置，在波束指 向一致性與C頻段天線性能保持性(與沒有S頻段饋源遮擋的天線C頻段性能比較，安裝S 頻段饋源后天線性能的惡化程度即C頻段在服務區(qū)內極化隔離度δ)之間進行折中，使天 線C波束指向與S波束指向基本一致同時C頻段性能又不會被S頻段饋源嚴重惡化，對比 沒有S頻段饋源遮擋影響下的天線性能與天線指標要求，評估S饋源遮擋影響，獲得該S饋 源位置，使天線達到整體性能最佳。具有C頻段波束在服務區(qū)內的極化隔離度大于30dB，抗 干擾能力強等優(yōu)點，S頻段性能滿足應用要求(S頻段在服務區(qū)內的增益η)，對應波束在服 務區(qū)內覆蓋良好，天線中的無源互調影響小，各工作頻段之間電磁兼容較好，滿足工程應用 要求。對原C頻段天線增加S頻段波束性能，使天線S波束與C頻段波束基本重合，經(jīng)過 對該天線進行特殊結構配置設計，設計出一幅高性能的C/S雙頻段(C頻段直播衛(wèi)星應用 的C頻段，S頻段移動通信衛(wèi)星應用的S頻段)波束共用主反射器的雙反射面天線，天線 在C頻段雙線極化接收工作，具有抗干擾能力和良好的極化隔離度，在S頻段具有圓極化特 性，收發(fā)共用工作。(3)在獲得滿足天線指標要求的設計后，將副反射器和C頻段饋源的位置固定，將 S頻段饋源固定，獲得整體天線結構。雙頻設計中的C頻段波束高極化隔離度設計，在使用一般的賦形反射面優(yōu)化設計 的基礎上，還對S頻段饋源的一個邊沿(臨近副反射器波束聚焦點)進行改造，將其切割成 在C射線對S波束衍射、散射時產(chǎn)生最小正交極化分量的狀態(tài)，即切割邊沿使S饋源該邊沿與C射線極化正交或平行，同樣對另一個相臨的邊沿進行了微小切割，降低了 C頻段入射波 照射S頻段饋源時電波散射所產(chǎn)生的交叉極化分量，獲得了 C波束的高極化隔離度性能。本發(fā)明天線可以應用到多種系統(tǒng)中，特別是推動和開拓了相關應用。本天線的不 僅可以用于擴展通信衛(wèi)星的工作頻段，可以用于進行兼容多種業(yè)務應用和增加新的功能的 空間天線應用中。本發(fā)明天線設計對于其它應用平臺在不增加布局空間的前提下實現(xiàn)增加 頻段應用和增強系統(tǒng)功能具有重要借鑒作用，而且其特殊的設計思路和結構特點使得該天 線具有廣泛的應用前景。本發(fā)明具有多饋源應用下波束指向基本相同、特殊的雙頻段天線設計方法、饋源 間遮擋影響小、兼容S頻段應用的C頻段高極化隔離度和高抗干擾能力等特點。本發(fā)明基 于自身方案特點，具有原理簡單、功能強大、整體性能優(yōu)良、所應用的基本技術較為成熟、便 于工程化應用等優(yōu)點，結構強度和剛度較好，實用性強，具有很強的競爭力。本發(fā)明未詳細說明部分屬本領域技術人員公知常識。
權利要求
1.一種C/S頻段波束共用主反射器的雙反射面天線，其特征在于包括主反射器、副反 射器和饋源組件，其中饋源組件包括C頻段饋源、S頻段饋源和安裝支架，C頻段饋源和S頻 段饋源分別固定在安裝支架上，S頻段饋源安裝在C頻段饋源的側后方，C頻段饋源指向副 反射器，S頻段饋源指向主反射器。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種C/S頻段波束共用主反射器的雙反射面天線，其特征在 于所述的S頻段饋源采用雙層加載耦合的寬頻段空氣微帶天線。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種C/S頻段波束共用主反射器的雙反射面天線，其特征在 于所述的雙層加載耦合的寬頻段空氣微帶天線臨近副反射器波束聚焦點的邊切割成與C 射線極化正交或平行即與天線坐標系Y軸平行，臨近副反射器波束聚焦點的邊相臨的一個 邊沿切割成與臨近副反射器波束聚焦點的邊垂直。
4.一種實現(xiàn)權利要求1所述的C/S頻段波束共用主反射器的雙反射面天線的方法，其 特征在于通過以下步驟實現(xiàn)第一步，建立一個具有初始型面主反射器和副反射器的C頻段偏置格里高利型雙反射 器天線；第二步，將第一步得到的C頻段偏置格里高利型雙反射器天線的副反射器和C頻段饋 源整體沿主反射器坐標系X軸的正方向移動；第三步，在C頻段饋源的側下方安裝S頻段饋源，且S頻段饋源指向主反射器；第四步，切割S頻段饋源的寬頻段空氣微帶天線，實現(xiàn)C/S頻段波束共用一個主反射 器，將S頻段饋源的寬頻段空氣微帶天線臨近副反射器波束聚焦點的邊切割成與C射線極 化正交或平行即與天線坐標系Y軸平行，臨近副反射器波束聚焦點的邊相臨的一個邊沿切 割成與臨近副反射器波束聚焦點的邊垂直；第五步，對安裝了 S頻段饋源的C頻段偏置格里高利型雙反射器天線的主反射器和副 反射器進行賦形；第六步，計算C頻段在服務區(qū)內極化隔離度δ和S頻段在服務區(qū)內的增益Il ；第七步，將C頻段在服務區(qū)內極化隔離度δ和S頻段在服務區(qū)內的增益Il與預設極 化隔離度\和預設增益％對比，若δ < Sci或η < η ^，則改變副反射器和C頻段饋源 沿主反射器X軸的正方向移動的距離并調整S饋源安裝位置，轉入第五步，若δ彡Sci且 n ^ n C1，則轉入第八步；第八步，將副反射器和c頻段饋源的位置固定，并將s頻段饋源固定。
5.根據(jù)權利要求4所述的實現(xiàn)C/S頻段波束共用主反射器的雙反射面天線的方法，其 特征在于所述第一步主反射器的初始型面選擇形面平坦的雙曲面或增大焦距的拋物面， 繞著主反射器坐標系原點轉動主反射器，使C頻段波束指向服務區(qū)。
6.根據(jù)權利要求4所述的實現(xiàn)C/S頻段波束共用主反射器的雙反射面天線的方法，其 特征在于所述第一步副反射器的初始型面選擇標準橢球面。
7.根據(jù)權利要求4所述的實現(xiàn)C/S頻段波束共用主反射器的雙反射面天線的方法，其 特征在于所述第六步S ^彡30dB, n0彡20dB。
全文摘要
本發(fā)明提供一種C/S頻段波束共用主反射器的雙反射面天線及實現(xiàn)方法，本發(fā)明是一個新型高增益雙頻天線，對原有C頻段的賦形偏置格里高利型雙反射器天線結構進行改進，增加了S波束性能，并保持了原C頻段波束性能。本發(fā)明由主反射器、副反射器、饋源組件(C頻段饋源、S頻段饋源等)部分組成，C頻段波紋喇叭作為天線C頻段的饋源照射副反射器進行激勵，S頻段微帶饋源作為天線S頻段的饋源直接照射主反射器進行激勵。本發(fā)明中，由于對天線結構配置的特殊設計，并巧妙地結合了S饋源設計使S波束通過共用主反射器實現(xiàn)，進行了天線整體設計，使該天線成為一種具有C頻段抗干擾能力并能夠S頻段收發(fā)工作的C/S頻段波束共用主反射器的雙反射面天線，具有良好的天線性能。
文檔編號H01Q15/14GK102097684SQ20101053609
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月4日 優(yōu)先權日2010年11月4日
發(fā)明者馮小星, 葉長利, 張明濤, 楊軍 申請人:西安空間無線電技術研究所