CN107069225A - 一种卡赛格伦天线馈源结构及卡赛格伦天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及天线结构领域，特别是一种适合于双频复合卡赛格伦（Cassegrain）天线馈源结构及卡塞格伦天线。本发明提供了一种用于卡赛格伦天线的双频馈源结构，包括围绕一虚轴均匀设置的至少两个低频馈源，及，沿该虚轴均匀设置的至少两个高频馈源；所述高频馈源被所述低频馈源包围设置。其通过沿一虚轴同时均匀设置高频馈源和低频馈源，可以使得应用本结构的卡赛格伦天线同时可以具有高频、低频的信号收发功能。

Description

一种卡赛格伦天线馈源结构及卡赛格伦天线

技术领域

本发明涉及天线结构领域，特别是一种适合于双频复合卡赛格伦（Cassegrain）天线馈源结构及卡塞格伦天线。

背景技术

卡赛格伦（Cassegrain）天线是高增益的超高频天线之一，通常其由三部分组成，即主反射器、副反射器和辐射源（馈源）。其中主反射器为旋转抛物面，副反射面为旋转双曲面。在结构上，双曲面的一个焦点与抛物面的焦点重合，双曲面焦轴与抛物面的焦轴重合，而辐射源位于双曲面的另一焦点上，其由副反射器对辐射源发出的电磁波进行的一次反射，将电磁波反射到主反射器上，然后再经主反射器反射后获得相应方向的平面波波束，以实现定向发射。卡赛格伦具有馈线短，馈源灵活，低旁瓣，高分辨率，幅相特性优异的特点，因此广泛应用于远距离通信和高分辨率雷达探测系统中。传统的卡赛格伦天线只工作在单一频率，当前卡赛格伦天线的馈源结构大多是针对单一频率工作模式设计，但是当要求天线向多功能（一副天线代替多副甚至很多天线、适应电磁兼容要求）发展时，当前的卡赛格伦天线馈源结构就很难实现相应功能。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对当前卡赛格伦天线的馈源结构大多是针对单一频率工作模式设计的问题，提供一种可以工作在双频模式下的用于卡赛格伦天线复合馈源结构。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种卡赛格伦天线馈源结构，包括围绕一虚轴均匀设置的至少两个低频馈源，及，沿该虚轴均匀设置的至少两个高频馈源；

所述高频馈源被所述低频馈源包围设置，本发明提供的用于卡赛格伦天线馈源结构同时具有高频馈源和低频馈源，同时，将低频馈源围绕高频馈源设置，使用时，将具有该结构的馈源设置在卡赛格伦天线副反射面虚焦点处，高频馈源、低频馈源分别与各自对应的收发支路连接，从而使得天线可以同时应用在两个高频低频两个频段。

优选的，所述低频馈源、高频馈源数量相同或不同。如所述低频馈源为两个、三个、四个，甚至八个。

优选的，所述低频馈源顶端为向虚轴倾斜的斜面。

优选的，所述斜面的倾斜角度为0度~80度。

优选的，所述低频馈源截面为规则多边形，或，为具有特定弧度的圆环。

一些实施例中，所述低频馈源在靠近虚轴的部分留有设置高频馈源的凹陷口。

优选的，所述高频馈源包括介质部、波导部以及过渡部。

优选的，所述过渡部为阶梯型或圆锥形渐变结构。

优选的，所述介质部材料为聚四氟乙烯、陶瓷、硫化锌、石英或其他常见天线介质材料。

优选的，所述低频馈源和高频馈源的底端采用波导法兰盘与相应收发支路连接。

本发明同时提供一种双频复合卡赛格伦天线，所述天线的馈源采用如上所述的馈源结构，天线中，所述馈源结构中的虚轴为主反射面及副反射面的焦轴。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明提供了一种用于卡赛格伦天线的双频馈源结构，其通过沿一虚轴同时均匀设置高频馈源和低频馈源，可以使得应用本结构的卡赛格伦天线同时可以具有高频、低频的信号收发功能。

附图说明

图1a是本发明一具体实施例中馈源结构截面示意图。

图1b是本发明另一具体实施例中馈源结构截面示意图。

图1c是本发明又一具体实施例中馈源结构截面示意图。

图2为本发明具体实施例中高频馈源结构示意图。

图3为本发明具体实施例中低频馈源结构示意图。

图4为本发明中提供的天线示意图。

图中标记：1-副反射面，2-主反射面，3-高频馈源，311-介质部，312-波导部，313-过渡部，314、412-波导法兰盘，4-低频馈源，411-低频馈源本体。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：如图1c、图2、图3所示，本实施例提供一种用于双频复合卡赛格伦天线馈源结构，其包括围绕一虚轴均匀设置的四个低频馈源4，及，沿该虚轴均匀设置的四个高频馈源3；高频馈源3被低频馈源4包围设置，同时高频馈源3和低频馈源4均独立工作，通过与后端独立的高频、低频收发支路对应连接形成相应的和差波束，实现对目标的探测追踪。

实际应用中，低频馈源4、高频馈源3数量可以相同或不同。比如低频馈源4数量可以是两个、三个、四个，甚至八个，而同时，其高频馈源3的数量可以是四个或者五个，或者其他数量；同时，低频馈源4截面（具体的是低频馈源本体411的截面）可以是规则多边形，比如正方形、矩形、三角形、菱形，也可以是如图1a所示的具有特定弧度的圆环，图1a、图1b及图1c分别给出了不同馈源结构的截面图。

由于在卡赛格伦天线中，馈源总是设置在负反射面1的虚焦点位置（即相位中心），而要想天线系统达到最佳增益，副反射面1边缘要有一定的照射锥削，就需要使用高方向性馈源，让主瓣能量均匀照射到副反射面1上，经过二次辐射，通过主反射面2（抛物线面）以平面波的形式辐射到自由空间中，满足最佳增益时的几何光路，使能量得到最大程度的利用。为了满足系统要求，本实施例中高频馈源3选择低副瓣、高增益、良好的方向图等化性的介质棒天线作为馈源，具体应用中，高频馈源3包括介质部311、波导部312以及过渡部313，而过渡部313可以为阶梯型或圆锥形渐变结构，本实施例中，介质材料可以选择聚四氟乙烯，以增加单元天线增益，减小波束宽度，当然该介质材料也可以是聚四氟乙烯、陶瓷、硫化锌、石英或其他常见天线介质材料。

考虑到两种馈源的复合形式，高频馈源3和低频馈源4相互之间需形成最小干扰，避免外围低频馈源影响内围高频馈源3；同时，由于受到系统尺寸的限制，应用本馈源结构时，天线的主反射面2和副反射面1尺寸均优选采用高频段设计，而此时，对于低频段的馈源来说，副反射面1的尺寸会略显小，从而会产生绕射，但是若增大副反射面1尺寸则会使得副反的遮挡变大，从而影响整个天线系统的效率和增益，因而在本实施例中低频馈源4采用斜切面的喇叭天线形式，即，低频馈源顶端4为向虚轴倾斜的斜面。具体的，所述斜面的倾斜角度可以设置在0度~80度之间的任意值,比如10度、25度，45度、60度、75度、80度，其中优选采用45度。这种结构形式能有效避免由于失焦引起的能量绕射，使馈源能量集中照向副反射面1上，从而可以使得采用具有斜面顶端的馈源结构的卡赛格伦天线的副反射面1可以相对于采用不具有斜面顶端的馈源结构的卡赛格伦天线的负反射面1更小。

为了进一步的缩小馈源截面积，在一些实施例中，如图1c所示，低频馈源4在靠近虚轴的部分留有设置高频馈源3的凹陷口，而高频馈源3设置在该凹陷口内使得该结构与图1b所示的实施例相比，结构更加紧凑。

同时，低频馈源4和高频馈源3的底端选择采用波导法兰盘（314、412）与相应收发支路连接，具体的，各个馈源可以采用单独的波导法兰盘与对应低频收发支路连接，也可以如图2、图3所示，低频馈源和高频馈源均各自采用一个统一的波导法兰盘314、412与对应低频或高频收发支路连接。

实施例2：如图4所示，本实施例提供一种应用了实施例1所提供的馈源结构的双频复合卡赛格伦天线，所述天线的馈源采用如上所述的馈源结构，天线中，所述馈源结构中的虚轴为主反射面2及副反射面1的焦轴。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种卡赛格伦天线馈源结构，其特征在于，包括围绕一虚轴均匀设置的至少两个低频馈源，及，沿该虚轴均匀设置的至少两个高频馈源；

所述高频馈源被所述低频馈源包围设置。

2.根据权利要求1所述的馈源结构，其特征在于，所述低频馈源、高频馈源数量相同或不同。

3.根据权利要求1所述的馈源结构，其特征在于，所述低频馈源顶端为向虚轴倾斜的斜面。

4.根据权利要求1所述的馈源结构，其特征在于，所述斜面的倾斜角度为0度~80度。

5.根据权利要求4所述的馈源结构，其特征在于，所述低频馈源截面为规则多边形，或，为具有特定弧度的圆环。

6.根据权利要求5所述的馈源结构，其特征在于，所述低频馈源在靠近虚轴的部分留有设置高频馈源的凹陷口。

7.根据权利要求1所述的馈源结构，其特征在于，所述高频馈源包括介质部、波导部以及过渡部。

8.根据权利要求7所述的馈源结构，其特征在于，所述过渡部为阶梯型或圆锥形渐变结构。

9.根据权利要求1所述的馈源结构，其特征在于，所述低频馈源和高频馈源的底端采用波导法兰盘与相应收发支路连接。

10.一种双频复合卡赛格伦天线，其特征在于，所述天线的馈源采用如权利要求1至9任一项所提供的馈源结构，所述虚轴为主反射面及副反射面的焦轴。