CN110444901A - 反射面天线 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种反射面天线，包括:反射面，由网状结构构成，呈伞面状，包括多个第一反射部以及多个第二反射部，第一反射部与第二反射部交替设置，且第一反射部的硬度大于第二反射部的硬度。多个支撑棱，用于支撑反射面，每个支撑棱均贴附在一个第一反射部内。在本申请的反射面天线中，反射面呈伞面状且由网状结构构成，相对于传统的固面金属反射面，有效降低了天线重量，使得天线便于携带。同时，本申请还设置第一反射部的硬度大于第二反射部的硬度。此时，第一反射部的硬度较大，可以有效减小了反射面因所受风阻而引起的形变。第二反射部的硬度较小，可以减小反射面在受折叠时带来的增益衰减。

Description

反射面天线
技术领域
本申请涉及天线技术领域，特别是涉及一种反射面天线。
背景技术
反射面天线反射性能好、增益高，因而被广泛应用于微波波段的通信、雷达、制导与射电天文等领域。现有卫星便携站、背负站等使用的反射面天线一般是抛物面天线。但现有抛物面天线一般重量较重、安装费时。因此，在一定程度上影响了抛物面天线的便携性。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够有效降低重量的反射面天线。
一种反射面天线，包括:
反射面，由网状结构构成，呈伞面状，包括多个第一反射部以及多个第二反射部，所述第一反射部与所述第二反射部交替设置，且所述第一反射部的硬度大于所述第二反射部的硬度；
多个支撑棱，用于支撑所述反射面，每个所述支撑棱均贴附在一个所述第一反射部内。
在其中一个实施例中，所述第一反射部的材料为铜，所述第二反射部的材料为银纤维。
在其中一个实施例中，所述第一反射部包括双层铜网。
在其中一个实施例中，所述网状结构包括多个相互连接的网状单元，所述网状单元包括边框与网孔，所述网孔尺寸小于λ/10。
在其中一个实施例中，所述网孔尺寸小于λ/15。
在其中一个实施例中，所述网状结构包括多个相互连接的网状单元，各所述网状单元均包括边框与网孔，各所述网状单元的网孔的尺寸均相同。
在其中一个实施例中，所述网状结构包括多个相互连接的网状单元，各所述网状单元均包括边框与网孔，各所述网状单元的边框相互独立。
在其中一个实施例中，所述网状结构包括多个相互连接的网状单元，各所述网状单元均包括边框与网孔，各所述网状单元的边框均围成三角形。
在其中一个实施例中，
各所述支撑棱将所述反射面分隔成多个反射单元，各所述反射单元均包括边界边与连接边，所述边界边与所述支撑棱相对应，所述连接边连接所述边界边；
在所述反射面的展开图中，各所述反射单元的连接边均外切于同一预设反射面展开图。
在其中一个实施例中，所述反射面天线还包括支撑架，所述支撑架用于支撑所述反射面以及所述支撑棱，并将所述反射面天线固定至通讯设备，并且所述支撑架包括收缩结构，所述收缩结构用于将所述反射面收缩。
上述反射面天线，反射面呈伞面状且由网状结构构成，相对于传统的固面金属反射面，有效降低了天线重量，使得天线便于携带。同时，本申请还设置反射面包括多个第一反射部以及多个第二反射部，第一反射部与第二反射部交替设置，第一反射部的硬度大于第二反射部的硬度。此时，第一反射部的硬度较大，可以有效减小了反射面因所受风阻而引起的形变。第二反射部的硬度较小，可以减小反射面在受折叠时带来的增益衰减。
附图说明
图1为一个实施例中的反射面天线的立体示意图；
图2为一个实施例中的反射面天线的反射面示意图；
图3为图2中的反射面的A区的放大示意图；
图4为一个实施例中的反射面的展开图示意图；
图5为一个实施例中的反射面天线的几何结构示意图；
图6为一个实施例中的反射面天线工作在14.25GHz时的方向图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请提供的反射面天线可以应用于微波波段的通信、雷达、制导与射电天文等领域。
在一个实施例中，参考图1，提供一种反射面天线，包括反射面100以及多个支撑棱200。
支撑棱200用于支撑反射面100。同时，反射面天线还可以包括支撑架300以及馈源400。支撑架300用于支撑反射面100以及支撑棱200，并将反射面天线固定至通讯设备。馈源400可以选用喇叭天线或喇叭天线阵列等。
馈源400接收通讯设备发射出的通讯信号，并且产生向反射面100辐射的电磁波信号。反射面100将馈源400投射过来的电磁波反射后向空中辐射。馈源400位于反射面100的焦点上，电磁波经反射面100反射后，沿反射面100法向平行辐射，从而获得很强的方向性。
在本实施例中，反射面100呈伞面状且由网状结构构成，相对于传统的固面金属反射面，有效降低了天线重量，使得天线便于携带。与此同时，本实施例还设置反射面100包括多个第一反射部110以及多个第二反射部120。第一反射部110与第二反射部120交替设置。
每个支撑棱200均贴附在一个第一反射部110内。第一反射部110的硬度大于第二反射部120的硬度。此时，第一反射部110的硬度较大，可以有效减小了反射面100因所受风阻而引起的形变。同时，第二反射部120的硬度较小，即柔韧性较好，因此可以减小反射面100在受折叠时带来的增益衰减。
具体地，第一反射部110的材料可以选择为硬性导电材料，而第二反射部110可以选择柔性导电材料。例如，第一反射部110为铜网，而第二反射部120为银纤维网。此时，铜网(第一反射部110)可以极大地减小了反射面因所受风阻而引起的形变。为了增加第一反射部110的硬度，还可以设置第一反射部110包括双层铜网。
同时，银纤维网(第二反射部120)柔韧性高，又尽可能地减小了因折叠带来的增益衰减。并且，第二反射部120选择为柔韧性高的银纤维网，也使得其在天线的地面生产和测试过程中，在对折180°的条件下，经过百次以上折叠之后不会留下明显的折痕。
本申请实施例中，参考图2，反射面100由网状结构构成。具体地，参考图3，网状结构可以包括多个相互连接的网状单元100a。各网状单元100a均包括边框100b与网孔100c。
为了获得较高的增益，要求反射面100要具有良好的微波反射性能。微波透过反射面100的网孔100c会产生能量损耗。所以，对于同样的边框100b，其材料以及直径等均相同，此时网孔100c尺寸越小、数目越多，反射面100的反射性能越好。具体地，可以设置网孔100c尺寸小于λ/10，此时，电磁泄露较小。
此外，在反射面100的铺设工艺所要求的双向预紧力范围内，网孔100c尺寸也应该较小，以满足其在工作频段必须具有预设反射系数(例如，90％以上反射系数)的要求。具体地，可以进一步设置网孔100c尺寸小于λ/15。
与此同时，反射面100的各网状单元100a的网孔100c尺寸不均匀也会产生不需要的杂波和功率损耗。因此，可以设置各网状单元100a的网孔100c均相同以减少杂波和功率损耗。
并且，在本申请实施例中，还可以设置各网状单元100a的边框100b相互独立。即相邻网状单元100a的边框100b之间具有连接接点，其是通过一些特定连接方式(如焊接)连接在一起的。此时，可以有效避免因局部破损而造成整体失能，从而提高反射面100抗松散能力。例如，当反射面100上有个别几个网状单元100a的边框100b折断或被刺穿洞时，反射面100不会出现自行松散或孔洞自动扩大的情况，这对于天线在地面上的研制与测试很重要。
同时，为了使得工艺上容易设计以及加工，本申请实施例可以设置各网状单元100a的边框的100b的形状相同。具体地，可设置各网状单元100a的边框的100b均围成三角形。三角形结构稳定，不容易变形，因此可以保证天线在使用过程中的可靠性，延长天线使用寿命。
在本申请实施例中，参考图1，支撑棱200用于支撑反射面100，每个支撑棱200均贴附在一个第一反射部110内。因此，支撑棱200将反射面100分隔成多个反射单元100d。各反射单元100d均包括边界边100e与连接边100f。边界边100e与支撑棱200相对应，连接边100f连接边界边100e。
在本申请实施例中，当各网状单元100a的边框100b均围成三角形时，参考图4，可以设置在反射面100的展开图(即铺张开的图)中，各反射单元100d的连接边100f均外切于同一预设反射面展开图(图4中虚线围设部分)，预设反射面展开图具体为圆面或者椭圆面。
反射面天线的各支撑棱200贴附在反射面100上，其形状可以严格与传统的精确反射面天线结构一致。但是，各支撑棱200之间是各网状单元100a的三角形的边框100b进行连接。因此，每个反射单元100d的连接边100f都是直线，这使得在反射面100的展开图中，相邻反射单元100d的连接边100f之间具有夹角。即在反射面100的展开图中，反射面100的边缘轮廓不能像传统的精确反射面天线一样平滑。
此时，设置各反射单元100d的连接边100f均外切于同一预设反射面展开图(预设反射面展开图为相应的传统精确反射面天线的反射面的展开图形状)，可以使得本申请的发射面100达到逼近传统精确反射面天线的反射面的目的，进而可以有效避免因反射面100的口径缩小而给反射面天线性能带来电性能损耗。
如前述说明，反射面天线可以包括用于支撑反射面100以及支撑棱200的支撑架300。在本申请实施例中，还可以设置支撑架300包括用于将反射面200收缩的收缩结构310。此时，反射面天线的反射面200可以根据实际应用需求而进行收拢与伸展，进而使得反射面天线便于携带。
本申请实施例中，反射面天线具体可以按照如下公式关系进行设置：
参考图5，F为反射面的焦距，D为单偏置反射面在xoy平面投影的直径，即单偏置反射面天线的口径。H为单偏置反射面的下边缘偏置高度(即单偏置反射面的下边缘的离地高度)。对于反射面上一点P(x,y,z)，可描述为
ρ2＝x2+y2，ρ2＝4Fz (3-1)
θ1是图4中抛物线上下边缘与z轴的夹角的角平分线，为
半张角θ2为
馈源中轴指向反射面的中心，与z轴的夹角θ0为
用F，θ1和θ2表示D和H得
D＝4Fsinθ2/(cosθ1+cosθ2) (3-5)
H＝2Ftan[(θ1-θ2)/2] (3-6)
图6为本申请一个实施例中的反射面天线工作在14.25GHz时的方向图。在该实施例中，反射面天线的反射面100的投影直径为D＝1.2m。馈源仍选用背负站天线的高效波纹喇叭。其焦径比F/D＝0.9，偏置高度H＝0.235。
从图可以看出，在发射频段，其增益可达41.5dB；天线旁瓣理论值≤-30dB；半功率波束宽度为1.85°。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种反射面天线，其特征在于，包括:
反射面，由网状结构构成，呈伞面状，包括多个第一反射部以及多个第二反射部，所述第一反射部与所述第二反射部交替设置，且所述第一反射部的硬度大于所述第二反射部的硬度；
多个支撑棱，用于支撑所述反射面，每个所述支撑棱均贴附在一个所述第一反射部内。
2.根据权利要求1所述的反射面天线，其特征在于，所述第一反射部的材料为铜，所述第二反射部的材料为银纤维。
3.根据权利要求2所述的反射面天线，其特征在于，所述第一反射部包括双层铜网。
4.根据权利要求1所述的反射面天线，其特征在于，所述网状结构包括多个相互连接的网状单元，所述网状单元包括边框与网孔，所述网孔尺寸小于λ/10。
5.根据权利要求4所述的反射面天线，其特征在于，所述网孔尺寸小于λ/15。
6.根据权利要求1所述的反射面天线，其特征在于，所述网状结构包括多个相互连接的网状单元，各所述网状单元均包括边框与网孔，各所述网状单元的网孔的尺寸均相同。
7.根据权利要求1所述的反射面天线，其特征在于，所述网状结构包括多个相互连接的网状单元，各所述网状单元均包括边框与网孔，各所述网状单元的边框相互独立。
8.根据权利要求1所述的反射面天线，其特征在于，所述网状结构包括多个相互连接的网状单元，各所述网状单元均包括边框与网孔，各所述网状单元的边框均围成三角形。
9.根据权利要求8所述的反射面天线，其特征在于，
各所述支撑棱将所述反射面分隔成多个反射单元，各所述反射单元均包括边界边与连接边，所述边界边与所述支撑棱相对应，所述连接边连接所述边界边；
在所述反射面的展开图中，各所述反射单元的连接边均外切于同一预设反射面展开图。
10.根据权利要求1所述的反射面天线，其特征在于，所述反射面天线还包括支撑架，所述支撑架用于支撑所述反射面以及所述支撑棱，并将所述反射面天线固定至通讯设备，并且所述支撑架包括收缩结构，所述收缩结构用于将所述反射面收缩。
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