專利名稱：一種高效率介質(zhì)導(dǎo)拋物面天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衛(wèi)星接收天線技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用于移動載體衛(wèi)星信號接收的高效率介質(zhì)導(dǎo)拋物面天線。
背景技術(shù)：
目前衛(wèi)星電視接收天線有采用單偏置反射面天線、卡塞格倫天線和環(huán)焦天線等?？ㄈ駛愄炀€和環(huán)焦天線適合于大、中型口徑天線，針對小口徑天線設(shè)計難度大，支桿遮擋無法避免，副面遮擋百分比較大，優(yōu)勢發(fā)揮不出來。應(yīng)用在移動載體的衛(wèi)星接收天線要求天線有良好電氣性能和短縱向尺寸、低剖面、低風(fēng)載負(fù)荷應(yīng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。單偏置天線縱向尺寸較長，需經(jīng)賦形后，截取部分面積，天線電氣性能受損失大。發(fā)明的內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于:對上述存在的問題，提供一種效率高，匹配性好，電壓駐波比小，縱向尺寸低，低剖面，低風(fēng)載負(fù)荷，適用于移動載體衛(wèi)星信號接收的高效率介質(zhì)導(dǎo)拋物面天線。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:一種高效率介質(zhì)導(dǎo)拋物面天線，包括主反射面、副反射面、介質(zhì)導(dǎo)以及饋電圓波導(dǎo)，所述副反射面通過介質(zhì)導(dǎo)與饋電圓波導(dǎo)連接，所述饋電圓波導(dǎo)下端穿過主反射面中心，其特征在于:所述介質(zhì)導(dǎo)由直徑不等的多層圓柱體組成，整體呈錐形，其寬端表面與所述副反射面相嵌式貼合，窄端插入所述饋電圓波導(dǎo)內(nèi)，所述副反射面整體呈錐形，在所述副反射面外錐面設(shè)置有凹槽使其外表面形成與介質(zhì)導(dǎo)相配合的臺階結(jié)構(gòu)，所述副反射面設(shè)置 在主反射面內(nèi)、主反射面開口端面以下。本發(fā)明所述的高效率介質(zhì)導(dǎo)拋物面天線，其所述介質(zhì)導(dǎo)由A、B、C三段組成，所述A段由直徑不等且逐漸遞減的多層圓柱體組成，所述A段中直徑最大的圓柱體端面與所述副反射面嵌入貼合，所述B段由直徑不等的多層圓柱體組成，所述B段中與A段連接的圓柱體直徑小于與之相鄰的A段中的圓柱體直徑以及與之相鄰的B段中的圓柱體直徑，所述C段由直徑不等的多層圓柱體組成且置于所述饋電圓波導(dǎo)內(nèi)。本發(fā)明所述的高效率介質(zhì)導(dǎo)拋物面天線，其所述A段由五級直徑不等且逐漸遞減的圓柱體組成，所述直徑最大的第一級圓柱體端面與所述副反射面嵌入貼合，所述B段由三級直徑不等的圓柱體組成，所述B段中與A段連接的第一級圓柱體直徑小于A段中第五級圓柱體直徑以及B段中第二級圓柱體直徑，所述C段由六級直徑不等的圓柱體組成，所述C段中第二級圓柱體直徑小于C段中第一、三級圓柱體直徑，所述C段中第一、三級圓柱體直徑相等，所述C段中第三、四、五、六級圓柱體直徑逐漸遞減。本發(fā)明所述的高效率介質(zhì)導(dǎo)拋物面天線，其所述介質(zhì)導(dǎo)的長度為2.5 2.7I，其寬端直徑為2.4 2.5 1，所述介質(zhì)導(dǎo)的A段長度為0.6 O ! Λ B段長度為0.3
0.4 λ C段長度為1.4 1.5 Λ本發(fā)明所述的高效車介質(zhì)導(dǎo)拋物面天線，其所述副反射面寬端直徑為2.4
2.3 Λ其長度為0.47 0.48 Λ。
本發(fā)明所述的高效率介質(zhì)導(dǎo)拋物面天線，其所述主反射面為短焦距設(shè)計，其口徑為18 20 I的標(biāo)準(zhǔn)拋物面，焦徑比為0.2。本發(fā)明所述的高效率介質(zhì)導(dǎo)拋物面天線，其在所述饋電圓波導(dǎo)內(nèi)下部設(shè)置有隔板移相器，所述隔板移相器將饋電圓波導(dǎo)內(nèi)部分隔為相互對稱的兩個半圓形波導(dǎo)，在所述饋電圓波導(dǎo)上分別設(shè)置有與所述半圓形波導(dǎo)對應(yīng)的輸出端口，其左端口為右旋圓極化端口，右端口為左旋圓極化端口。本發(fā)明所述的高效率介質(zhì)導(dǎo)拋物面天線，其所述隔板移相器由多級不同長度和高度的臺階組成，整體呈鋸齒形，所述臺階的高度由靠近介質(zhì)導(dǎo)一端向另一端逐漸遞增。本發(fā)明所述的高效率介質(zhì)導(dǎo)拋物面天線，其所述隔板移相器由六級不同長度和高度的臺階組成，其長度為1.8 Z 2 ,所述饋電圓波導(dǎo)長度為3.8 3.9 2其直徑為0.7
0.8 Jl。本發(fā)明所述的高效率介質(zhì)導(dǎo)拋物面天線，其所述天線的縱向尺寸為6 I。本發(fā)明作為小口徑天線的新型設(shè)計和應(yīng)用，更易實現(xiàn)良好的綜合電氣和結(jié)構(gòu)性能，具有成本低，結(jié)構(gòu)新穎，性能良好，加工難度小，一次成型，不需要調(diào)試，低輪廓，易于批量生產(chǎn)，以較低成本實現(xiàn)雙極化方案，并且可以實現(xiàn)彎折波導(dǎo)不易實現(xiàn)的小口徑雙極化天線。本發(fā)明將主反射面的短焦距設(shè)計、饋電系統(tǒng)的一體化設(shè)計、選擇使用隔板移相器的設(shè)計，三者相結(jié)合使天線的結(jié)構(gòu)緊湊，縱向尺寸短，特別適用于一些特定的使用環(huán)境。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明中介質(zhì)導(dǎo)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明中副反射面的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明中隔板移相器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明的12G方向圖。圖中標(biāo)記:1為主反射面，2為副反射面，3為介質(zhì)導(dǎo)，4為饋電圓波導(dǎo)，5為凹槽，6為隔板移相器，7為右旋圓極化端口，8為左旋圓極化端口。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作詳細(xì)的說明。為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖1所示，一種高效率介質(zhì)導(dǎo)拋物面天線，包括主反射面1、副反射面2、介質(zhì)導(dǎo)3以及饋電圓波導(dǎo)4，所述副反射面2通過介質(zhì)導(dǎo)3與饋電圓波導(dǎo)4連接，從而省去了副反射面支桿，消除了支桿的遮擋，提高了天線的效率，所述饋電圓波導(dǎo)4下端穿過主反射面I中心，所述副反射面2設(shè)置在主反射面I內(nèi)、主反射面I開口端面以下。其中，所述主反射面采用深度合理的短焦距設(shè)計，其口徑為18 20 Jl的標(biāo)準(zhǔn)拋物面，焦徑比為0.2，λ為工作頻率波長，降低了天線體積和輪廓；無賦形的標(biāo)準(zhǔn)拋物面，加工難度小，一次成型，不需要調(diào)試，易于批量生產(chǎn)。如圖2所示，所述介質(zhì)導(dǎo)3由直徑不等的多層圓柱體組成，整體呈錐形，其寬端表面與所述副反射面2嵌入貼合，窄端插入所述饋電圓波導(dǎo)4內(nèi)，電氣上，通過合理選擇介電常數(shù)并對介質(zhì)表面進(jìn)行賦形，引導(dǎo)本來會射到照射區(qū)域以外的能量到主照射區(qū)內(nèi)加以利用，使介質(zhì)表面的折射波到達(dá)副反射面，經(jīng)主反射面反射后在天線口面滿足一定的幅度分布要求，從而提高天線的口徑利用率。其中，所述介質(zhì)導(dǎo)3分為A、B、C三段，所述A段由五級直徑不等且逐漸遞減的圓柱體組成臺階結(jié)構(gòu)，使次級照射波的相位分布在IOdB照射角±100°內(nèi)滿足球面波的要求，所述直徑最大的第一級圓柱體端面與所述副反射面2嵌入貼合；所述B段由三級直徑不等的圓柱體組成臺階結(jié)構(gòu)，所述B段中與A段連接的第一級圓柱體直徑小于A段中第五級圓柱體直徑以及B段中第二級圓柱體直徑，所述B段中第二級圓柱體直徑與饋電圓波導(dǎo)的直徑相等，所述B段中最窄的第一級圓柱體段可引導(dǎo)波導(dǎo)內(nèi)高頻能量更集中的照射到副反射面上，起匯聚能量的作用；所述C段由六級直徑不等的圓柱體組成且置于饋電圓波導(dǎo)4內(nèi)，所述C段中第二級圓柱體直徑小于C段中第一、三級圓柱體直徑，所述C段中第一、三級圓柱體直徑相等，所述C段中第三、四、五、六級圓柱體直徑逐漸遞減，所述C段中第三、四、五、六級圓柱體直徑逐漸遞減，其每級臺階實現(xiàn)一次阻抗跳變，最終輸出波導(dǎo)端達(dá)到阻抗匹配的作用，起減小駐波優(yōu)化饋源總效率的目的。采用此種臺階形式分布的方式，幾何尺寸清楚的實現(xiàn)，更易于批量生產(chǎn)的質(zhì)量控制和機(jī)加工。其中，所述介質(zhì)導(dǎo)3的整體長度為2.5 2.7 Jl，其寬端直徑為2.4 2.9 I所述介質(zhì)導(dǎo)3的A段長度為0.6 0.7 I，B段長度為0.3 0.4 I，C段長度為1.4 1.5 A。如圖3所示，所述副反射面2整體呈錐形，為賦形的金屬錐面，在所述副反射面2外錐面設(shè)置有凹槽5使其外表面形成與介質(zhì)導(dǎo)3相配合的臺階結(jié)構(gòu)，所述副反射面2寬端直徑為2.4 2 ο A其長度為0.47 0.48 I。所述臺階和凹槽使次級照射波的幅度分布在IOdB照射角±100°內(nèi)滿足球面波幅度分布的要求，利用此種副面賦形可實現(xiàn)反射面口徑場更合理的幅度分布，進(jìn)一步提高整個天線總的效率，實現(xiàn)高效，高增益的綜合效果。通過所述介質(zhì)導(dǎo)和副反射面的賦形的配合使用，引導(dǎo)并充分利用波導(dǎo)口輸出能量，既縮小了副反射面的尺寸，免卻了副反射面的支持結(jié)構(gòu)，又大大減小了副反射面的遮擋百分比，從而提高了饋源系統(tǒng)的照射效率，實現(xiàn)高效高增益的總體天線特性。如圖4所示，在所述饋電圓波導(dǎo)4內(nèi)下部設(shè)置有隔板移相器6，所述隔板移相器6將饋電圓波導(dǎo)4內(nèi)部分隔為相互對稱的兩個半圓形波導(dǎo)，在所述饋電圓波導(dǎo)4上分別設(shè)置有與所述半圓形波導(dǎo)對應(yīng)的輸出端口，其左端口為右旋圓極化端口 7，右端口為左旋圓極化端口 8，所述隔板移相器6由六級不同長度和高度的臺階組成，為整體呈鋸齒形的金屬薄片，所述臺階的高度由靠近介質(zhì)導(dǎo)3—端向另一端逐漸遞增，所述隔板移相器整體長度為
1.8 Z A 由平分臂的任一圓型波導(dǎo)輸入為線極化的功率信號，進(jìn)入隔板區(qū)域中，隨相位關(guān)系而變化，相位差90°，在圓波導(dǎo)中產(chǎn)生與TE11模正交的TE11模式，從而獲得理想的圓極化波向空間輻射。實現(xiàn)雙輸出雙圓極化的功能，可同時接收左旋、右旋雙圓極化信號，而且這種隔板移相器的設(shè)計縮短了饋電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的尺寸，饋電圓波導(dǎo)的長度為3.8 3.9 2，其直徑為0.7 0.8 Jl。
本發(fā)明將主反射面的短焦距設(shè)計、饋電系統(tǒng)的一體化設(shè)計、選擇使用「R板移相器的設(shè)計，三者相結(jié)合使天線的結(jié)構(gòu)緊湊，縱向尺寸短，整個天線的縱向尺寸為6 λ以下為采用本發(fā)明的天線的相關(guān)測試數(shù)據(jù):
權(quán)利要求
1.一種高效率介質(zhì)導(dǎo)拋物面天線，包括主反射面(I)、副反射面(2)、介質(zhì)導(dǎo)(3)以及饋電圓波導(dǎo)(4)，所述副反射面(2)通過介質(zhì)導(dǎo)(3)與饋電圓波導(dǎo)(4)連接，所述饋電圓波導(dǎo)(4)下端穿過主反射面(I)中心，其特征在于:所述介質(zhì)導(dǎo)(3)由直徑不等的多層圓柱體組成，整體呈錐形，其寬端表面與所述副反射面(2)相嵌式貼合，窄端插入所述饋電圓波導(dǎo)(4)內(nèi)，所述副反射面(2)整體呈錐形，在所述副反射面(2)外錐面設(shè)置有凹槽(5)使其外表面形成與介質(zhì)導(dǎo)(3)相配合的臺階結(jié)構(gòu)，所述副反射面(2)設(shè)置在主反射面(I)內(nèi)、主反射面(I)開口端面以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效率介質(zhì)導(dǎo)拋物面天線，其特征在于:所述介質(zhì)導(dǎo)(3)由A、B、C三段組成，所述A段由直徑不等且逐漸遞減的多層圓柱體組成，所述A段中直徑最大的圓柱體端面與所述副反射面(2)嵌入貼合，所述B段由直徑不等的多層圓柱體組成，所述B段中與A段連接的圓柱體直徑小于與之相鄰的A段中的圓柱體直徑以及與之相鄰的B段中的圓柱體直徑，所述C段由直徑不等的多層圓柱體組成且置于所述饋電圓波導(dǎo)(4)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效率介質(zhì)導(dǎo)拋物面天線，其特征在于:所述A段由五級直徑不等且逐漸遞減的圓柱體組成，所述直徑最大的第一級圓柱體端面與所述副反射面(2)嵌入貼合，所述B段由三級直徑不等的圓柱體組成，所述B段中與A段連接的第一級圓柱體直徑小于A段中第五級圓柱體直徑以及B段中第二級圓柱體直徑，所述C段由六級直徑不等的圓柱體組成，所述C段中第二級圓柱體直徑小于C段中第一、三級圓柱體直徑，所述C段中第一、三級圓柱體直徑相等，所述C段中第三、四、五、六級圓柱體直徑逐漸遞減。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高效率介質(zhì)導(dǎo)拋物面天線，其特征在于:所述介質(zhì)導(dǎo)(3)的長度為2.5 2.7 I，其寬端直徑為2.4 2, ο A聽述介質(zhì)導(dǎo)(3)的A段長度為0.6 0.7 A , B段長度為0.3 0.4 A，C段長度為1.4 1.5 Jl。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高效率介質(zhì)導(dǎo)拋物面天線，其特征在于:所述副反射面(2)寬端直徑為2.4 2.5 Jl ,其長度為0.47 0.48 A
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高效率介質(zhì)導(dǎo)拋物面天線，其特征在于:所述主反射面(I)為短焦距設(shè)計，其口徑為18 20 Λ的標(biāo)準(zhǔn)拋物面，焦徑比為0.2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項所述的高效率介質(zhì)導(dǎo)拋物面天線，其特征在于:在所述饋電圓波導(dǎo)(4)內(nèi)下部設(shè)置有隔板移相器(6)，所述隔板移相器(6)將饋電圓波導(dǎo)(4)內(nèi)部分隔為相互對稱的兩個半圓形波導(dǎo)，在所述饋電圓波導(dǎo)(4)上分別設(shè)置有與所述半圓形波導(dǎo)對應(yīng)的輸出端口，其左端口為右旋圓極化端口( 7 )，右端口為左旋圓極化端口( 8 )。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高效率介質(zhì)導(dǎo)拋物面天線，其特征在于:所述隔板移相器(6)由多級不同長度和高度的臺階組成，整體呈鋸齒形，所述臺階的高度由靠近介質(zhì)導(dǎo)(3)—端向另一端逐漸遞增。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高效率介質(zhì)導(dǎo)拋物面天線，其特征在于:所述隔板移相器(6)由六級不同長度和高度的臺階組成，其長度為1.8 2 Jl所述饋電圓波導(dǎo)(4)長度為3.8 3.9 I ,其直徑為0.7 0.8 。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高效率介質(zhì)導(dǎo)拋物面天線，其特征在于:所述天線的縱向尺寸為6 A。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高效率介質(zhì)導(dǎo)拋物面天線，包括主反射面、副反射面、介質(zhì)導(dǎo)以及饋電圓波導(dǎo)，所述副反射面通過介質(zhì)導(dǎo)與饋電圓波導(dǎo)連接，所述饋電圓波導(dǎo)下端穿過主反射面中心，所述介質(zhì)導(dǎo)由直徑不等的多層圓柱體組成，整體呈錐形，其寬端表面與所述副反射面相嵌式貼合，窄端插入所述饋電圓波導(dǎo)內(nèi)，所述副反射面整體呈錐形，在所述副反射面外錐面設(shè)置有凹槽使其外表面形成與介質(zhì)導(dǎo)相配合的臺階結(jié)構(gòu)，所述副反射面設(shè)置在主反射面內(nèi)、主反射面開口端面以下。本發(fā)明作為小口徑天線的新型設(shè)計和應(yīng)用，具有效率高，匹配性好，電壓駐波比小，低剖面，低風(fēng)載負(fù)荷的優(yōu)點(diǎn)，天線整體結(jié)構(gòu)緊湊，縱向尺寸短，適合作為應(yīng)用到移動載體的衛(wèi)星接收天線。
文檔編號H01Q15/24GK103094714SQ201310059708
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月26日
發(fā)明者蘇承松 申請人:四川省視頻電子有限責(zé)任公司