CN103840270A

CN103840270A - 号角天线

Info

Publication number: CN103840270A
Application number: CN201210475242.7A
Authority: CN
Inventors: 黄章修; 郭瞬仲; 詹兆凯
Original assignee: Wistron Neweb Corp
Current assignee: Wistron Neweb Corp
Priority date: 2012-11-21
Filing date: 2012-11-21
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2032-11-21
Also published as: CN103840270B

Abstract

本发明公开一种号角天线，其用于一集波器，包含有一锥体，用来搜集卫星信号，该锥体包含有多个环体，该多个环体之一者形成有多个第一缺口；以及多个第二缺口，每一第二缺口形成于该多个第一缺口中两相邻第一缺口之间；以及一连接器，耦接于该锥体，用来将号角天线耦接至该集波器的一波导管，以传递该卫星信号至一波导管；其中，该多个第一缺口及该多个第二缺口用来作为该环体上的狭缝而产生干涉效应，以调整该号角天线的波束场型。

Description

号角天线

技术领域

本发明涉及一种号角天线，尤其是涉及一种用于集波器的号角天线，利用其环体上的缺口结构而产生干涉效应，以调整号角天线的波束场型及降低溢出耗损。

背景技术

一般来说，卫星通讯接收装置的集波器（Low Noise BlockDown-converter with Feedhorn，LNBF）设于碟型反射面（Dish Reflector）的焦点位置，用来接收碟型反射面所反射的无线电波信号，将无线电波信号降频至中频，再传送至后端的一卫星信号处理器进行信号处理，使大众能够收看卫星电视节目。

集波器由一号角天线（Feed horn）、一导波管（Waveguide）及一低杂讯降频放大器（Low Noise Block Down-converter，LNB）所组成。其中，号角天线用来将卫星天线所反射的信号搜集导引入导波管，接着输出至低杂讯降频放大器。号角天线的功能除了接收卫星信号外，在不同应用中也可发射信号（经碟型反射面反射）给卫星。

请参考图1，图1为现有一号角天线10的示意图。号角天线10包含有一锥体11以及一连接器12。锥体11用来接收碟型反射面所反射的卫星信号。连接器12耦接于锥体11，用来将号角天线10耦接至波导管，以传递卫星信号至波导管。

如图1所示，传统的号角天线10设计，锥体11内侧包含有环体（corrugation）110、111，其作用在于改善号角天线10的辐射场型，使辐射场型对称及降低溢出耗损（spillover loss）。溢出耗损越低，可使号角天线10由碟型反射面搜集的卫星信号能量更集中，因此可提升卫星信号的信号品质。

传统上，增加环体110、111的圈数或加大号角天线10的张口半径R虽有助于改善溢出耗损，如此却增加了号角天线10的体积，也增加了生产成本。因此，为了因应小型化的趋势以及降低成本，在产品设计之初，制造厂商皆会竭尽所能的将产品设计到最小化。因此，如何不增加号角天线的张口半径尺寸，有效降低溢出耗损的设计实为本领域的重要议题之一。

发明内容

因此，本发明的主要目的在于提供一种用于集波器的号角天线，利用其环体上的缺口结构而产生干涉效应，以调整号角天线的波束场型及降低溢出耗损。

为达上述目的，本发明公开一种号角天线（Feed Horn），其用于一集波器，并包含有一锥体，用来搜集卫星信号，该锥体包含有多个环体，该多个环体之一者形成有多个第一缺口；以及多个第二缺口，每一第二缺口形成于该多个第一缺口中两相邻第一缺口之间；以及一连接器，耦接于该锥体，用来将号角天线耦接至该集波器的一波导管，以传递该卫星信号至该波导管；其中，该多个第一缺口及该多个第二缺口用来作为该环体上的狭缝而产生干涉效应，以调整该号角天线的波束场型。

附图说明

图1为现有一号角天线的示意图；

图2为本发明实施例一号角天线的示意图；

图3A为图1的号角天线与图2的号角天线在12.2GHz的工作频率下，模拟水平切面波束场型的比较图；

图3B为图1的号角天线与图2的号角天线在12.2GHz的工作频率下，模拟垂直切面波束场型的比较图；

图4A为图2的号角天线的上视图；

图4B为本发明实施例一号角天线的上视图；

图5为本发明实施例一号角天线的上视图；

图6为本发明实施例一号角天线的示意图；

图7为本发明实施例一号角天线的示意图；

图8为本发明实施例一号角天线的示意图；

图9为本发明实施例一号角天线的示意图；

图10为本发明实施例一号角天线的示意图；

图11为本发明实施例一号角天线的示意图。

主要元件符号说明

10、20、40、50、60、70、80、号角天线90、100、120

11、21、41、51、61、71、81、锥体91、101、121

12 连接器

110、111、210、211、410、411、环体510、511、512、610、611、710、711、810、811、910、911、912、1010、1011、1010、1211、1212

P1、P1₀、P1₁ 第一缺口

P2、P2₀、P2₁ 第二缺口

H₂₁₁、H₉₁₀、H₉₁₁、H₈₁₀、H₈₁₁ 环体高度

H_P、H_P0、H_P1 缺口高度

R 张口半径

R₀ 环体半径

D 相对深度

ARC1 第一弧度

ARC2 第二弧度

θ₁、θ₂ 圆心角

θ₁₀、θ₂₀ 波束角度

具体实施方式

请参考图2，图2为本发明实施例一号角天线20的示意图。号角天线20包含有一锥体21以及连接器12。锥体21用来接收碟型反射面（未绘于图2）所反射的卫星信号。连接器12耦接于锥体21，用来将号角天线20耦接至波导管（未绘于图2），以传递卫星信号至波导管。锥体21内侧包含有环体210、211，其中环体210上形成有多个第一缺口P1以及多个第二缺口P2。

如图2所示，每一第二缺口P2形成于多个第一缺口P1中两相邻第一缺口P1之间，反之亦然，每一第一缺口P1形成于多个第二缺口P2中两相邻第二缺口P2之间。在此架构下，第一缺口P1及第二缺口P2用来作为环体210上的狭缝而产生干涉效应，如此可调整号角天线20的波束场型（即辐射场型），以降低号角天线20的溢出耗损。

值得注意的是，为了能够产生电磁波的干涉效应，第一缺口P1及第二缺口P2的数量至少为大于三的正整数。也就是说，每一环体上可形成有六、八或十个以上的偶数个缺口，以在锥体21中产生干涉效应。

进一步地，可通过调整环体211的环体高度H₂₁₁及第一、第二缺口P1、P2的缺口高度H_P来调整波束宽度(beam width)及降低次要波束(sidelobe)。

请参考图3A及图3B，图3A为现有号角天线10与号角天线20在12.2GHz的工作频率下，模拟水平切面波束场型的比较图，图3B为现有号角天线10与号角天线20在12.2GHz的工作频率下，模拟垂直切面波束场型的比较图。在图3A及图3B中，号角天线10的波束场型以虚线表示，号角天线20的波束场型以实线表示。

如图3A所示，比较水平切面的波束场型，具有第一、第二缺口P1、P2设计的号角天线20的次要波束明显低于现有号角天线10的次要波束。并且，在10dB波束宽度（beam width）下，号角天线20的主要波束的波束角度θ₂₀较低于现有号角天线10的主要波束的波束角度θ₁₀，即θ₂₀＜θ₁₀。相似地，在图3B中，比较垂直切面的波束场型也可观察到类似于图3A的比较结果。由此可见，具有第一、第二缺口P1、P2设计的号角天线20的波束场型，在水平及垂直切面上皆较现有号角天线10的波束场型来得集中，号角天线20的溢出耗损较低于现有号角天线10，因此在搭配碟型反射面下可得到较佳的收讯品质。

简单来说，本发明主要在号角天线20中的环体210设计有第一、第二缺口P1、P2，用来作为狭缝而产生干涉效应，如此可调整号角天线20的波束场型，以降低号角天线20的溢出耗损，等效上可调整号角天线20的天线增益。

本发明的优点在于，在未增加号角天线20的张口半径R尺寸的状况下，相当于不增加天线体积及制造成本的状况下，即可调整束波场型及降低溢出耗损。此外，第一、第二缺口P1、P2的设计可提供天线设计者新的设计参数，如此也可增加号角天线的设计弹性。

请注意，举凡符合上述设计宗旨皆属本发明的范畴，本领域具通常知识者当可据以修饰或变化，而不限于此。举例来说，设计者可调整第一、第二缺口P1、P2的弧度、高度、形状以及位置。请参考图4A及图4B，图4A为号角天线20的上视图，图4B为本发明实施例一号角天线40的上视图。以图4A为例说明，四个第一缺口P1分别形成于环体210上0、90、180及270度的位置，四个第二缺口P2分别形成于环体210上45、135、225及315度的位置，因此具有上述相位角度的卫星信号可在环体210上交互作用而产生建设性/破坏性干涉，以调整号角天线20的波束场型。

另一方面，图4A及图4B的差异在于，在图4A中，第一缺口P1的第一弧度ARC1等于第二缺口P2的第二弧度ARC2；在图4B中，第一缺口P1的第一弧度ARC1不等于第二缺口P2的第二弧度ARC2。第一弧度ARC1及第二弧度ARC2可分别表示为如下：

ARC1=R₀*θ₁

ARC2=R₀*θ₂

其中，R₀为环体210的环体半径，θ₁为第一弧度ARC1的圆心角，θ₂为第二弧度ARC2的圆心角。在本发明实施例中，第一缺口P1的圆心角θ₁及第二缺口P2的圆心角θ₂较佳地介于10～40度之间。在其他发明实施例中，第一缺口P1的圆心角θ₁及第二缺口P2的圆心角θ₂较佳地介于15～25度之间。

请参考图5，图5为本发明实施例一号角天线50的上视图。号角天线50的锥体51包含有三圈环体510、511及512，其中，不同环体上的第一、第二缺口，其可交错排列、相对应的缺口相差特定的相对角度，设计者可视情况调整第一、第二缺口的位置。当然，不同环体上的第一、第二缺口也可形成于相同角度的位置。

请参考图6至图10，其绘示了不同形状的第一、第二缺口以及不同形状的环体。图6的号角天线60中，环体610的第一、第二缺口P1、P2具有阶梯形状。图7的号角天线70中，环体710具有阶梯形状。图8的号角天线80中，环体810的环体高度H₈₁₀与环体811的环体高度H₈₁₁之间具有一相对深度D，使环体高度H₈₁₀在相同水平面下较低于环体高度H₈₁₁。

图9的号角天线90中，锥体91包含有三圈环体910、911及912。环体911上的第一、第二缺口P1₁、P2₁，其缺口高度H_P1小于环体高度H₉₁₁。环体910上的第一、第二缺口P1₀、P2₀，其缺口高度H_P0等于环体高度H₉₁₀。

图10的号角天线100中，锥体101包含有三圈环体1010、1011及1012，其中环体1011具有阶梯形状。图11的号角天线120中，锥体121包含有两圈环体1211及1212，其中环体1211具有阶梯形状。

综上所述，本发明主要在号角天线的环体形成有第一、第二缺口，用来作为狭缝而产生干涉效应，如此可调整号角天线的波束场型，以降低号角天线的溢出耗损，等效上可调整号角天线的天线增益。因此，在未增加号角天线的张口半径尺寸的状况下，相当于不增加天线体积及制造成本的状况下，即可调整束波场型及降低溢出耗损，以改善整体卫星天线及号角天线的效能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种号角天线，用于一集波器，包含有：

锥体，用来搜集卫星信号，该锥体包含有多个环体，该多个环体之一者形成有：

多个第一缺口；以及

多个第二缺口，每一第二缺口形成于该多个第一缺口中两相邻第一缺口之间；以及

连接器，耦接于该锥体，用来将号角天线耦接至该集波器的一波导管，以传递该卫星信号至该波导管；

其中，该多个第一缺口及该多个第二缺口用来作为该环体上的狭缝而产生干涉效应，以调整该号角天线的波束场型。

2.如权利要求1所述的号角天线，其中该多个第一缺口及该多个第二缺口至少为大于三的正整数。

3.如权利要求1所述的号角天线，其中该环体具有一环体高度，该环体高度用来调整该波束场型的主要波束的宽度。

4.如权利要求3所述的号角天线，其中该环体与另一环体之间具有一相对深度，使该环体高度在相同水平面下较低于另一环体的环体高度。

5.如权利要求1所述的号角天线，其中该第一、第二缺口具有第一缺口高度，该缺口高度用来调整该波束场型的次要波束的大小。

6.如权利要求1所述的号角天线，其中该第一缺口具有一第一弧度，该第二缺口具有第二弧度，形成有该第一、第二缺口的该环体具有一环体半径，该第一、第二弧度分别表示为：

ARC1=R₀*θ₁

ARC2=R₀*θ₂

其中，ARC1为该第一弧度，ARC2为该第二弧度，R₀为该环体半径，θ₁为第一缺口的圆心角，θ₂第二缺口的圆心角。

7.如权利要求6所述的号角天线，其中该第一缺口的圆心角等于或不等于该第二缺口的圆心角。

8.如权利要求7所述的号角天线，其中该第一缺口的圆心角及该第二缺口的圆心角大致介于10～40度之间。

9.如权利要求1所述的号角天线，其中该多个环体之一者具有一阶梯形状。

10.如权利要求1所述的号角天线，其中该第一缺口及该第二缺口具有一阶梯形状。