CN101841082A - 一种微波天线的馈源及微波天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微波天线的馈源及其使用该馈源的微波天线，包括馈电喇叭、支撑架和副反射面，该支撑架将所述的馈电喇叭和副反射面固定在同一中轴线上，支撑架包括连接该馈电喇叭的第一连接部和连接该副反射面的第二连接部，第一连接部和第二连接部由至少一根支撑柱固定连接。采用本馈源的天线辐射方向图满足ETSI Class3标准的包络要求，其结构和加工工艺能很好的保证性能的一致性，且成本非常低，便于大批量生产。

Description

一种微波天线的馈源及微波天线
[技术领域]
本发明涉及微波天线技术领域，特别适用于18GHz至40Gz频率范围内的超高性能微波天线。
[技术背景]
微波天线是微波中继通信系统的重要组成部分，馈源是整个微波天线的核心，设计一种性能优越，结构可靠，成本低廉的馈源一直为人们所期待。
标准的卡塞格伦天线由三个部分组成。主反射面是一个旋转抛物面；副反射面是一个旋转双曲面，并用支撑结构把它固定在抛物面上；馈电一般采用各种形式的喇叭。在传输模式中，馈电喇叭照射副反射面，副反射面反射围绕它球面波的能量，以照射主反射器。支撑结构对天线的辐射产生了遮挡。遮挡使天线增益下降，副瓣电平上升。赋型卡塞格伦天线和高效率馈源相结合，利用支撑结构直接把副反射面固定在馈电喇叭上，馈源独立于主反射面，选取合适的支撑结构，显然能限制遮挡面积，减少遮挡损失，天线效率获得较大的提高。
如中国专利申请号98106433.7，名称为“一种双反射器微波天线”的专利申请文件中所披露：“空心介质锥体的谐振厚度优选地选择，以使穿过空心锥体的能量与空心锥体放射出的能量同相，以便实现相位补偿。空心介质锥体优选地由热稳定和不吸收湿气的恰当介质材料模制”。
又如中国专利申请号200810028361.1，名称为“超高性能天线的微波馈源”的专利申请文件中所指出：“金属副反射面和介质支撑锥面上加工环形槽，改变部分反射波的传输方向，减少进入圆波导口内部的电磁能量，从而改善了馈源的驻波比指标”。
但是，上述两种技术方案具有明显的技术偏见，即：该两种技术方案都认为“空心介质锥面”或“介质支撑锥面”为必要技术特征，该两种方案分别致力于通过改善该“空心介质锥面”的材质和该“介质支撑锥面”的局部结构来获得较佳的电性能。
由于存在上述技术偏见，因此，上述两种方案对支撑结构的加工精度，支撑结构材料的介电常数、正切损耗角、湿热稳定性等等特性，提出很高的要求，增加了生产的成本，使得批量生产的难度大大增加。
[发明内容]
本发明的第一个目的是：提供一种成本低，可靠性高，性能好，便于大批量生产的高性能微波天线馈源；
本发明的第二个目的是：提供一种使用上述天线馈源的微波天线。
本发明的第一个目的是这样实现的：
一种微波天线的馈源，包括馈电喇叭、支撑架和副反射面，该支撑架将所述的馈电喇叭和副反射面连接并固定在同一中轴线上，所述的支撑架包括连接该馈电喇叭的第一连接部和连接该副反射面的第二连接部，所述的第一连接部和第二连接部由至少一根支撑柱连接固定。
本发明的支撑架采用至少一根支撑柱连接第一连接部和第二连接部组成，克服了传统卡塞格伦天线的支撑结构采用空心介质椎体，且通过改变空心介质锥体的材料和局部结构来获得较佳的天线电性能的技术偏见，具有如下有益效果：
采用由至少一根支撑柱连接第一连接部和第二连接部组成的支撑架结构，能有效限制遮挡面积，减少遮挡损失。而不必要求支撑结构的加工精度、支撑结构材料的介电常数、正切损耗角、湿热稳定性等等特性，保证产品的可靠性、一致性，降低了生产成本，克服了技术偏见。
作为上述技术方案的改良，本发明的进一步技术方案如下：
上述的支撑架和馈电喇叭之间设有介质薄膜，该介质薄膜和所述的馈电喇叭密封配合。
介质薄膜的作用是密封馈电喇叭。
上述的馈电喇叭顶端面上设有环形的密封槽，该密封槽中设有与其匹配的密封圈，所述的介质薄膜被压紧在所述的第一连接部和所述的密封圈之间。
这种密封结构能够获得较好的密封效果。
上述的支撑架和馈电喇叭之间设有金属匹配环，所述的金属匹配环和所述的馈电喇叭及副反射面同轴设置。这是支撑架和馈电喇叭之间仅设置金属匹配环的技术方案。
设置金属匹配环，则可以通过采用一定内径和厚度的金属匹配环来匹配阻抗，从而协调馈电喇叭和副反射面，有效优化馈源的回波损耗。
上述的介质薄膜和所述的第一连接部之间设有金属匹配环，该金属匹配环和所述的馈电喇叭及副反射面同轴设置。
这是支撑架和馈电喇叭之间同时设置介质薄膜和金属匹配环的技术方案，为了获得较佳的密封性，金属匹配环设于介质薄膜之上。
上述的介质薄膜厚度小于0.2mm，且采用介电常数低，正切损耗角较小的材料制成。
使用厚度小于0.2mm的介质薄膜，且选用介电常数低，正切损耗角较小的材料，能够减小电磁波能量损耗，获得较好的电性能。
上述的支撑架通过其第一连接部和所述的馈电喇叭螺纹连接。
第一连接部和馈电喇叭螺纹连接，能够更好的固定支撑架，同时获得更好的密封效果。
上述的副反射面由非金属材料制成，其表面电镀金属层。
支撑架和副反射面都可以采用非金属开模注塑的加工工艺，副反射面表面采用电镀工艺，保证了产品的一致性，降低批量生产的成本。
上述的第二连接部呈圆环状，其内周面设有卡扣，所述的副反射面通过该卡扣固定在所述的第二连接部。
副反射面通过扣接固定在支撑架上，便于装配和拆卸。
本发明的第二个目的是这样实现的：
一种微波天线，包括上述的一种微波天线的馈源和主反射面，主反射面通过一法兰连接在所述馈电喇叭底部，该主反射面和所述的副反射面以及馈电喇叭同轴设置。
由于上述的微波天线采用了实现本发明第一个目的的全部技术方案，应此，本微波天线具有上述技术方案的有益效果。
[附图说明]
图1为本发明馈源的结构示意图；
图2为本发明馈源支撑架的结构示意图；
图3为本发明馈源副反射面的剖面图；
图4为图1中A的放大图；
图5为本发明微波天线的结构示意图；
图6为设置匹配环时馈源回波损耗实测图；
图7为不设置匹配环时馈源回波损耗实测图；
图8为本发明微波天线实测的远场方向图。
[具体实施方式]
以下结合附图和具体实施案例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明技术方案的限定。
如图1所示，本发明的微波天线馈源，通过支撑架2的第一连接部2-1紧密连接馈电喇叭1，通过支撑架2的第二连接部2-2连接副反射面3，馈电喇叭1和副反射面3处于同一中轴线上。
如图2所示，本实施例的支撑架2优选四根支撑柱2-3，该四根支撑柱2-3连接固定第一连接部2-1和第二连接部2-2，第二连接部2-2是刚好能够容纳副反射面3的一个圆环，圆环上设置四个均匀分布的卡扣2-4，副反射面3通过卡扣2-4扣接固定在支撑架2上。
如图4所示，本实施例的馈电喇叭1和支撑架2的第一连接部2-1通过螺纹连接固定，馈电喇叭1的顶端面上设有环形的密封槽1-1，密封槽1-1中设有与其匹配的密封圈6，本实施例的馈电喇叭1和支撑架2之间同时设有介质薄膜4和金属匹配环5，为了获得较好的密封效果，金属匹配环5设于介质薄膜4之上，通过第一连接部2-1、馈电喇叭1和密封圈6的相互配合，将介质薄膜4和金属匹配环5压紧在馈电喇叭1和支撑架2之间。
介质薄膜4为塑料王或者涤纶材质，厚度为0.02mm-0.05mm，能很好的保证馈电喇叭内密封的可靠性，而不影响馈源的性能。金属匹配环5用于协调馈电喇叭1和副反射面3，能有效的优化馈源整体的回波损耗。
通过对图6和图7的对比可以发现，金属匹配环5对于优化馈源整体的回波损耗作用非常明显。
如图3所示，副反射面3采用ABS注塑成型再电镀镍，在镍层上涂抹“三防油”，保护电镀层。副反射面3厚度薄，开模注塑的过程中，能有效的避免非金属材质在注塑定型时产生的冷缩偏差，保证副反射面3的精度。
通过23GHz 0.6M超高性能微波天线进行实测，天线辐射方向图如图8所示，满足ETSI Class3标准的包络要求，馈源的回波损耗如图7。
在本实施例中，金属匹配环5的作用是匹配阻抗，从而协调馈电喇叭和副反射面，有效优化馈源的回波损耗，因此，有无金属匹配环对天线辐射方向图并无影响，都满足ETSI Class3标准的包络要求。
图5是装配如上所述馈源的微波天线，从图中可以看出，主反射面8通过法兰7连接到馈电喇叭1，从而实现微波天线的整体方案。
通过以上的描述，本实施例提供了一种低成本，一致性高，性能可靠的设计方案。
需要特别说明的是，支撑架主体为非金属棒，保护范围不以具体根数和宽度等为限，副反射面采用表面镀金属的非金属材料，也可以由金属材料加工而成。上述实施例仅为一较佳实施方式，但实施方式并不仅仅受上述实施例的限制，其他的任何未背离本方案创新点所作的改变、替代、组合或简化，都应视为等效的置换方式，都包含在保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微波天线的馈源，包括馈电喇叭、支撑架和副反射面，该支撑架将所述的馈电喇叭和副反射面连接并固定在同一中轴线上，其特征在于：所述的支撑架包括连接该馈电喇叭的第一连接部和连接该副反射面的第二连接部，所述的第一连接部和第二连接部由至少一根支撑柱连接固定。
2.根据权利要求1所述的一种微波天线的馈源，其特征在于：所述的支撑架和馈电喇叭之间设有介质薄膜，该介质薄膜和所述的馈电喇叭密封配合。
3.根据权利要求2所述的一种微波天线的馈源，其特征在于：所述的馈电喇叭顶端面上设有环形的密封槽，该密封槽中设有与其匹配的密封圈，所述的介质薄膜被压紧在所述的第一连接部和所述的密封圈之间。
4.根据权利要求1所述的一种微波天线的馈源，其特征在于：所述的支撑架和馈电喇叭之间设有金属匹配环，所述的金属匹配环和所述的馈电喇叭及副反射面同轴设置。
5.根据权利要求3所述的一种微波天线的馈源，其特征在于：所述的介质薄膜和所述的第一连接部之间设有金属匹配环，该金属匹配环和所述的馈电喇叭及副反射面同轴设置。
6.根据权利要求2或3所述的一种微波天线的馈源，其特征在于：所述的介质薄膜厚度小于0.2mm，且采用介电常数低，正切损耗角较小的材料制成。
7.根据权利要求1-5任一项所述的一种微波天线的馈源，其特征在于：所述的支撑架通过其第一连接部和所述的馈电喇叭螺纹连接。
8.根据权利要求1-5任一项所述的一种微波天线的馈源，其特征在于：所述的副反射面由非金属材料制成，其表面电镀金属层。
9.根据权利要求1-5任一项所述的一种微波天线的馈源，其特征在于：所述的第二连接部呈圆环状，其内周面设有卡扣，所述的副反射面通过该卡扣固定在所述的第二连接部。
10.一种微波天线，包括根据权利要求1-9任一项所述的一种微波天线的馈源和主反射面，其特征在于：所述的主反射面通过一法兰连接在所述馈电喇叭底部，该主反射面和所述的副反射面以及馈电喇叭同轴设置。
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