一種小型平板環焦拋物面天線的製作方法
2023-05-28 22:25:21
專利名稱：一種小型平板環焦拋物面天線的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種拋物面天線，尤其是一種用於傳輸衛星X波段無線電波的高效率高增益圓極化天線。
背景技術：
在嫦娥三號月面巡視器工程中，需要研製X波段高增益圓極化天線用於對地傳輸高速數據。由於天線需要安裝在巡視器車體內，車體高度有限，對天線軸向高度提出了高要求，高度不得高於170_，同時需滿足巡視器力學環境要求；要求天線具有高效率輻射功能，在±3. 5 波束內增益大於23dB，波束內軸比小於4dB。而目前，公知的用於衛星的同類型X波段圓極化高增益天線，多用前饋拋物面天線形式或雙反射面環焦天線形式實現。這兩種天線方案缺點在於1)前饋拋物面天線軸向尺寸大，同等指標要求下，前饋拋物面天線軸向高度約需280mm ;常用的環焦拋物面天線縱向尺寸比前饋拋物面天線尺寸相對減小，但仍需要較大的尺寸，在同等指標要求下，標準環焦拋物面天線軸向高度約230mm。2)在天線主反射面口徑電尺寸較小，直徑約10個波長時，標準環焦雙反射面口徑效率較低，天線主波束寬度窄，旁瓣電平高。規定的波束寬度內增益無法滿足要求。此外，在反射面電尺寸較小的情況下，要求饋源具有窄波束照射副反射面，饋源口徑變大，天線重量加重。上述公知的天線方案均無法滿足嫦娥三號月面巡視器高增益天線指標要求。
發明內容
本發明旨在提供一種小型平板環焦拋物面天線，其包括
一圓極化電磁波源，其提供圓極化電磁波；
一電磁波傳導裝置，其傳輸所述圓極化電磁波並將其向外輻射；
一副反射面，其反射所述電磁波傳導裝置向外輻射的圓極化電磁波並形成寬波束輻射方向 一主反射面，其為一環焦拋物面，所述環焦拋物面反射所述副反射面反射的圓極化電磁波並形成等幅同相電磁波。較佳地，所述圓極化波源與所述電磁波傳導裝置連接，所述電磁波傳導裝置垂直設置於所述主反射面的中心位置，所述副反射面通過一支架安裝在所述電磁波傳導裝置的上端；所述副反射面與所述圓極化電磁波源之間距離小於所述圓極化電磁波的一個波長。較佳地，所述圓極化電磁波源包括
一高頻同軸電磁波源，其包括一與帶有電磁波的同軸電纜線連接的高頻同軸插座，
以及一螺旋饋源，其將所述高頻同軸電磁波源提供的電磁波轉換為圓極化電磁波。較佳地，所述高頻同軸插座為同軸TNC型或者SMA型高頻插座。
較佳地，所述電磁波傳導裝置包括一圓波導，所述圓波導傳輸所述圓極化電磁波並經圓波導口面向外輻射。較佳地，所述副反射面為一圓平板，其反射的所述圓極化電磁波的相位的中心呈現環狀特性，焦環位於所述副反射面上，所述焦環半徑為所述圓波導半徑的90%-110%。較佳地，所述環焦拋物面的焦環尺寸與所述副反射面反射焦環半徑相匹配。本發明採用平板副反射面、環焦拋物面設計方案，通過環焦拋物面反射形成高效率輻射，實現高增益輻射方向圖，解決了高增益拋物面天線軸向尺寸小型化需求，在小空間內實現高效率輻射性能，得到高增益寬波束輻射方向圖等有益成果。
結合附圖，通過下文的詳細說明，可更清楚地理解本發明的上述及其他特徵和優點，其中
圖1示出了本發明提供的小型平板環焦拋物面天線的結構圖。
具體實施例方式本發明提供了一種小型平板環焦拋物面天線，其通過圓極化電磁波源提供圓極化電磁波，並通過電磁波導裝置傳輸所述圓極化電磁波並將其向外輻射，副反射面反射所述電磁波傳導裝置向外輻射的圓極化電磁波並形成寬波束輻射方向圖，副反射面反射的所述圓極化電磁波經主反射面，並由主反射面反射形成等幅同相電磁波；其中所述主反射面為環焦拋物面I。在本實施例中，所述圓極化波源與所述電磁波傳導裝置連接，所述電磁波傳導裝置垂直設置於所述主反射面的中心位置，所述副反射面通過支架5安裝在所述電磁波傳導裝置的上端，其中所述副反射面與所述圓極化電磁波源之間距離小於一個所述圓極化電磁波波長。如圖1所示，在後續的實施例中，所述圓極化電磁波源包括
一高頻同軸電磁波源，其包括與帶有電磁波的同軸電纜線連接的高頻同軸插座2，高頻同軸插座2可以選擇同軸TNC型或者SMA型高頻插座；
以及螺旋饋源3，其將所述高頻同軸電磁波源提供的電磁波轉換為圓極化電磁波。所述電磁波傳導裝置包括圓波導4，圓波導4傳輸所述圓極化電磁波並經圓波導
4口面向外輻射；所述副反射面為圓平板6，其反射的所述圓極化電磁波相位中心呈現環狀特性，焦環位於副反射面上，所述焦環半徑為圓波導4半徑的90%-110%，環焦拋物面I的焦環尺寸和所述副反射面反射焦環半徑匹配以實現在主反射面口面場形成等幅同相電磁波，從而形成高增益高效率輻射方向圖；在後續的實施例中圓平板6通過支架5安裝在圓波導4的上方。以下舉例說明本發明。本實施例為一 X波段定向天線，該型號天線指標要求為波束在±3. 5 範圍內增益大於23dB，圓極化軸比在±3. 5 內小於4dB，天線軸向尺寸160mm，重量小於1000g。
本發明實施例中，主反射面採用焦距為140mm、口面直徑390mm的環焦拋物面I ;平板副反射面6直徑70mm，平板副反射面6距圓波導4距離為30mm，螺旋饋源3與圓波導距離為110mm，主反射面內表面與平板副反射面總距離為142mm。饋源輸出接口為同軸SMA插座，也可根據需要選用其它型號射頻接插件。本發明實施例的測試結果天線在規定的±3. 5 波束內的增益大於23. 2dB，旁瓣電平低於20dB ;波束內圓極化軸比小於3dB ;天線軸向總長度為160mm ;天線總重量小於900g,很好地滿足了型號需求。本發明採用平板副反射面、環焦拋物面設計方案，通過環焦拋物面反射形成高效率輻射，實現高增益輻射方向圖，解決了高增益拋物面天線軸向尺寸小型化需求，在小空間內實現高效率輻射性能，得到高增益寬波束輻射方向圖等有益成果。因本技術領域的技術人員應理解，本發明可以以許多其他具體形式實現而不脫離 本發明的精神或範圍。儘管業已描述了本發明的實施例，應理解本發明不應限制為這些實施例，本技術領域的技術人員可如所附權利要求書界定的本發明精神和範圍之內作出變化和修改。
權利要求
1.一種小型平板環焦拋物面天線，其特徵在於，其包括 一圓極化電磁波源，其提供圓極化電磁波； 一電磁波傳導裝置，其傳輸所述圓極化電磁波並將其向外輻射； 一副反射面，其為一平板，所述平板副反射面反射所述電磁波傳導裝置向外輻射的圓極化電磁波並形成寬波束輻射方向圖； 一主反射面，其為一環焦拋物面，所述環焦拋物面反射所述副反射面反射的圓極化電磁波並形成等幅同相電磁波。
2.如權利要求1所述的小型平板環焦拋物面天線，其特徵在於，所述圓極化電磁波源與所述電磁波傳導裝置連接，所述電磁波傳導裝置垂直安裝於所述主反射面的中心位置，所述副反射面通過一支架安裝在所述電磁波傳導裝置的上端；所述副反射面與所述圓極化電磁波源之間距離小於所述圓極化電磁波的一個波長。
3.如權利要求1所述的小型平板環焦拋物面天線，其特徵在於，所述圓極化電磁波源包括 一高頻同軸電磁波源，其包括一與帶有電磁波的同軸電纜線連接的高頻同軸插座， 以及一螺旋饋源，其將所述高頻同軸電磁波源提供的電磁波轉換為圓極化電磁波。
4.如權利要求3所述的小型平板環焦拋物面天線，其特徵在於，所述高頻同軸插座為同軸TNC型或者SMA型高頻插座。
5.如權利要求1所述的小型平板環焦拋物面天線，其特徵在於，所述電磁波傳導裝置包括一圓波導，所述圓波導傳輸所述圓極化電磁波並經圓波導口面向外輻射。
6.如權利要求5所述的小型平板環焦拋物面天線，其特徵在於，所述副反射面為一圓平板，其反射的所述圓極化電磁波的相位中心呈環狀，焦環位置位於所述副反射面上，所述焦環半徑為所述圓波導半徑的90%-110%。
7.如權利要求6所述的小型平板環焦拋物面天線，其特徵在於，所述環焦拋物面的焦環尺寸與所述副反射面反射焦環半徑相匹配。
全文摘要
本發明提供了一種小型平板環焦拋物面天線，其包括一圓極化電磁波源、一電磁波傳導裝置、一副反射面以及一主反射面；其中，圓極化電磁波源提供圓極化電磁波，並通過電磁波傳導裝置傳輸所述圓極化電磁波並將其向外輻射，副反射面反射所述電磁波傳導裝置向外輻射的圓極化電磁波並形成寬波束輻射方向圖，副反射面反射的所述圓極化電磁波經主反射面，並由主反射面反射形成等幅同相電磁波。本發明解決了高增益拋物面天線軸向尺寸小型化需求，並能在小空間內實現高效率輻射性能，得到高增益寬波束輻射方向圖。
文檔編號H01Q19/19GK103022723SQ20121053489
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月12日 優先權日2012年12月12日
發明者李春暉, 錢巧元, 謝振超, 溫沫, 張順波, 蘇晟 申請人:上海航天測控通信研究所