CN104124533A - 后馈式反射面天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种后馈式反射面天线。该天线包括：中心板；安装到所述中心板的反射面；安装到反射面的匹配法兰；安装到所述匹配法兰的馈源；以及安装于所述反射面的开口边缘上的梳状扼流环，所述梳状扼流环固定在所述反射面的开口边缘上，表面有环形梳状结构。所述反射面的曲面是基于标准抛物面根据所述馈源的相位中心与辐射方向图进行修改的非标准抛物面。实施本发明，可减少馈源的遮挡能量，提高天线的效率，改善前后比、交叉极化等性能，同时也改善了天线的驻波比，拓宽了带宽。

Description

后馈式反射面天线

【技术领域】

本发明涉及天线领域，具体地，涉及一种后馈式反射面天线。

【背景技术】

抛物面天线是微波点对点中继通信系统的关键部件，而天线性能的优劣，很大程度上取决于馈源的性能。随通信行业的发展，对抛物面天线的带宽要求越来越宽，性能越来越高。目前抛物面天线普遍采用的馈源有两种，分别是前馈式弯波导管馈源和双镜天线馈源，存在以下问题：相对带宽窄，遮挡面积大，增益效率偏低，交叉极化不理想，远旁瓣电平高，前后比差等。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种具有宽频带、交叉极化特性良好的后馈式反射面天线。为此，本发明提供的后馈式反射面天线包括：中心板；安装到所述中心板的反射面；安装到反射面的匹配法兰；安装到所述匹配法兰的馈源；以及安装于所述反射面的开口边缘上的梳状扼流环，所述梳状扼流环固定在所述反射面的开口边缘上，表面有环形梳状结构。

作为一种优选方案，所述反射面的曲面是基于标准抛物面根据所述馈源的相位中心与辐射方向图进行修改的非标准抛物面。

作为一种优选方案，所述反射面通过螺钉安装到所述中心板；所述反射面还包括V型沉孔用于收容所述螺钉。

作为一种优选方案，所述匹配法兰的表面有环形阶梯。

作为一种优选方案，所述馈源包括圆波导管、赋形介质和金属反射块；所述赋形介质与金属反射块组合在一起安装到所述圆波导管的一端，所述圆波导管的另一端安装到所述匹配法兰。

作为一种优选方案，所述赋形介质表面有环形台阶。

作为一种优选方案，所述金属反射块包括沿圆波导管的轴线排列的圆台部7与圆锥部，所述圆锥部位于圆台部的上端。

作为一种优选方案，所述圆台部的外周表面有两个以上的环形槽。

作为一种优选方案，所述赋形介质具有渐变阻抗的匹配段，所述匹配段至少部分第伸入所述圆波导管。

作为一种优选方案，所述馈源还包括至少一个介质环，所述介质环加载于圆波导管里面。

【附图说明】

图1是本发明一实施例提供的宽频后馈式抛物面天线的示意图；

图2是图1所示天线的剖面示意图；

图3是图2所示天线的部位放大后的示意图；

图4是图1所示天线使用的馈源的结构示意图；

图5是图1所示天线使用的梳状扼流环的结构示意图。

【具体实施方式】

参考图1和图2，本发明一实施例提供的宽频后馈式抛物面天线包括5个关键部分，分别是：反射面1、匹配法兰2、馈源3、梳状扼流环4、中心板5。反射面1固定在中心板5上，馈源3通过匹配法兰2固定在反射面1上，梳状扼流环4安装于反射面1的开口边缘上。

本实施例中，反射面1不是标准的抛物面，而是根据馈源3的相位中心及辐射方向图来修正过的曲面。之所以对反射面进行修正是因为馈源的方向并非理想点源，相位中心并不是确定的一点，辐射的角度也不同，因此都存在相位差。通过理论计算与软件仿真相结合的方式对反射面进行修正，可以改变从不同辐射角到达反射面的距离，来减少相位差，从而提高了天线的增益。

其中，匹配法兰2的表面有环形阶梯，除用于连接反射面1和馈源3外，还用于将经反射面1反射后被馈源3遮挡部分电磁波的能量，反射到未被遮挡的区域去，既提高了天线的增益，又改善了天线的驻波比。

图3是图2所示的部位参考图3，反射面1包括V型沉孔，它是通过模具在反射面1上冲压而成的。螺钉穿过V型沉孔将反射面1固定在中心板5上。V型沉孔收容螺钉，用于减少因螺钉突出而导致反射面面精度的降低。

参考图4，馈源3包括5个部分，分别是金属反射块7、赋形介质8、圆波导管9、渐变阻抗的匹配段10、一个或多个介质环11。圆波导管9一端安装到匹配法兰2，另一端支撑金属反射块7和赋形介质8。

其中，金属反射块7包括沿圆波导管的轴线排列的圆台部7a与圆锥部7b，圆锥部7b位于圆台部7a的上端。如图所示，圆锥的顶角比圆台的顶角更小。这样做的好处是将原来经金属反射块7反射到圆波导管9里面的能量反射到反射面1上，靠近轴线一侧选用角度较大的圆锥体，减少了反射回圆波导管的电磁波，提高了增益，改善了驻波比。锥面上开了两个及多个环形槽，起到控制馈源3方向图和改善驻波比的作用。

金属反射块7通过赋形介质8固定在圆波导管上。从圆波导管9发出的电磁波经金属反射块7反射和赋形介质8折射后，按照一定的幅度和相位照射到反射面1上。通过金属反射块7上的组合圆锥面和赋形介质8表面一系列环形台阶，实现对馈源方向的控制，尽可能将电磁波能量均匀照射到馈源遮挡以外的反射面1上。通过这种方法解决了馈源对反射面的遮挡面积大的问题，同时提高了天线的效率，前后比，交叉极化等性能，改善了天线的驻波比、拓展了带宽。

赋形介质8主要作用有：通过改变其形状改变电磁波经过介质后的折射方向，改变馈源的方向图；使赋形介质与空气之间的耦合，减少电磁波经过两者交界面时的反射。

因为圆波导管9与赋形介质8的等效特性阻抗不一样。直接连接两者的话会产生很大的反射电磁波，导致驻波比很差，本实施例中，在两者之间加上一段渐变阻抗的匹配段10，匹配段10部分地伸入所述圆波导管9。渐变阻抗的匹配段10与介质环11用于匹配赋形介质8与圆波导管9之间的耦合，改善天线的驻波比。本实施例中，在圆波导内加载部分介质，相当于改变这部分圆波导的特性阻抗，通过调节介质环11的大小、介电常数、及加载位置，使该段圆波导管9的特征阻抗达到一个合适的值，使赋性介质8与圆波导管9更好的匹配，从而改善馈源3的驻波比。

参考图5，梳状扼流环4既是固定天线罩的结构，同时又具有提高天线前后比的作用。它固定在主反射面的开口边缘上，表面有环形梳状结构，相当于在反射面1开口边缘上放置了多个扼流环，扼流环有减少反射面后向电流的作用，从而减少天线绕射电磁波，提高天线的前后比。

本发明的优选实施例中，从圆波导管发出的电磁波经反射块反射和赋形介质的折射后，按照一定的幅度和相位照射到反射面上。通过反射块上的组合圆锥面和赋形介质表面一系列环形台阶，实现对馈源方向图的赋形和相位的控制，尽可能的将电磁波能量均匀照射到馈源遮挡以外的反射面上，减少了馈源的遮挡的能量，提高了天线的效率，前后比，交叉极化等性能，同时也改善了天线的驻波比，拓宽了带宽。通过对反射面曲面的修正，降低了从馈源发出的电磁波经反射面反射后到达天线口径面的相位差，提高了天线的增益。匹配法兰，圆波导管内加载介质环等措施的使用，进一步改善了馈源的驻波比，实现了在20%相对带宽下天线驻波比小于1.3。反射面，通过将金属反射块，赋形介质，圆波导管轴向圆对称安装，组装在同一轴线上，最大程度保证天线的极化纯度，提高了天线的交叉极化。另外，通过在反射面开口边缘安装梳状扼流环，减少了天线绕射电磁波，进一步提高天线的前后比指标。

对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种后馈式反射面天线，其特征在于，所述天线包括：

中心板；

安装到所述中心板的反射面；

安装到反射面的匹配法兰；

安装到所述匹配法兰的馈源；以及

安装于所述反射面的开口边缘上的梳状扼流环，所述梳状扼流环固定在所述反射面的开口边缘上，表面有环形梳状结构。

2.根据权利要求1所述的后馈式反射面天线，其特征在于，所述反射面的曲面是基于标准抛物面根据所述馈源的相位中心与辐射方向图进行修改的非标准抛物面。

3.根据权利要求2所述的后馈式反射面天线，其特征在于，所述反射面通过螺钉安装到所述中心板；所述反射面还包括V型沉孔用于收容所述螺钉。

4.根据权利要求1所述的后馈式反射面天线，其特征在于，所述匹配法兰的表面有环形阶梯。

5.根据权利要求1所述的后馈式反射面天线，其特征在于，所述馈源包括圆波导管、赋形介质和金属反射块；所述赋形介质与金属反射块组合在一起安装到所述圆波导管的一端，所述圆波导管的另一端安装到所述匹配法兰。

6.根据权利要求5所述的后馈式反射面天线，其特征在于，所述赋形介质表面有环形台阶。

7.根据权利要求5所述的后馈式反射面天线，其特征在于，所述金属反射块包括沿圆波导管的轴线排列的圆台部与圆锥部，所述圆锥部位于圆台部的上端。

8.根据权利要求7所述的后馈式反射面天线，其特征在于，所述圆台部的外周表面有两个以上的环形槽。

9.根据权利要求5所述的后馈式反射面天线，其特征在于，所述赋形介质具有渐变阻抗的匹配段，所述匹配段至少部分第伸入所述圆波导管。

10.根据权利要求9所述的后馈式反射面天线，其特征在于，所述馈源还包括至少一个介质环，所述介质环加载于圆波导管里面。