CN201174425Y - 大功率超宽波束赋形天线 - Google Patents

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冯存前
田波
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Abstract

本实用新型公开了一种大功率超宽波束赋形天线，它由赋形凸反射曲面、馈源、波导馈线和支撑架构成；其特征在于：所述反射面为赋形凸反射曲面，馈源为偏焦馈源，它位于赋形凸反射曲面的前方并与反射曲面底部平齐，馈源口面对准凸反射曲面的散射中心，距凸反射曲面散射中心20个工作波长；赋形凸反射曲面的大小由馈源照射到反射曲面的能量损失不超过10％确定，其正面投影面积为356λ2平方米。赋形凸反射曲面由金属材料制成。本实用新型的优点是：可形成宽波束辐射，形成波束宽度宽、增益平坦性好的天线方向图；可以工作在大功率的场合。

Description

大功率超宽波束赋形天线
技术领域
本实用新型涉及一种微波天线，具体地说，本实用新型涉及一种大功率超宽波束赋形天线。
背景技术
微波反射面天线的种类较多，形状各异，但其基本特征相同，即反射面1是向内凹的(如图1所示)。微波天线凹形的反射面1将馈源2辐射的能量聚焦成窄波束，以获得很高的增益和窄的波束宽度，实现电磁波的定向传输和接收。这种反射面向内凹的天线主要应用在雷达领域。
但是，在电子对抗系统的某些应用中，要求发射天线具有很宽的波瓣宽度和平坦的增益特性，所以，现有的凹形反射面天线不能满足这样的要求，因此，需要设计一种新型的天线以满足超宽波束和平坦增益的要求。
发明内容
鉴于上述原因，本实用新型的目的是提供一种波束宽度宽、增益平坦性好、功率容量大的超宽波束赋形天线。
为实现上述目的，本实用新型采用以下的设计方案：一种大功率超宽波束赋形天线，它由赋形凸反射曲面、馈源、波导馈线和支撑架构成；赋形凸反射曲面固定在支撑架上，馈源通过波导馈线与发射机相连；
所述馈源位于赋形凸反射曲面的前方并与反射曲面底部平齐，馈源口面对准凸反射曲面的散射中心，距凸反射曲面散射中心20个工作波长；
所述赋形凸反射曲面的大小由馈源照射到反射曲面的能量损失不超过10％确定，其正面投影面积为356λ2平方米。
所述馈源为偏焦馈源。
所述赋形凸反射曲面由金属材料制成。
本实用新型公开的大功率超宽波束赋形天线具有以下优点：
1、由于本实用新型采用赋形凸反射曲面和偏焦馈源的结构设计，所以，本实用新型可形成宽波束辐射，可形成波束宽度宽、增益平坦性好的天线方向图。
2、由于本实用新型的反射曲面采用金属材料制成，所以，本实用新型可以工作在大功率的场合。
附图说明
图1为现有技术中典型的凹形反射面天线的结构示意图；
图2为本实用新型大功率超宽波束赋形天线结构示意图；
图3为本实用新型实施例的实测天线方向图；其中X轴表示方向角，Y轴表示俯仰角，Z轴表示天线增益；X、Y轴的单位为度，Z轴单位为dB。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明，并非对本实用新型的限定。
如图2所示，本实用新型公开的大功率超宽波束赋形天线由赋形凸反射曲面3、馈源4、波导馈线5和支撑架6构成。赋形凸反射曲面3固定在支撑架6上，馈源4通过波导馈线5与发射机相连。
馈源4位于赋形凸反射曲面3的前方并与反射曲面底部平齐，馈源口面对准凸反射曲面的散射中心，距凸反射曲面散射中心20个工作波长。馈源4采用偏焦结构，目的是：减少口径遮挡，同时降低反射曲面对馈源的影响，减小辐射能量损失和馈源驻波比。
馈源4的作用是提供初级辐射源，赋形凸反射曲面3的作用是形成二次辐射，波导馈线5的作用是传输电磁波。
本实用新型的特征在于：构成本实用新型的反射面为散焦赋形凸反射曲面。所谓散焦凸反射曲面是指反射曲面对电磁波的反射是向四周散射的，有别于现有的聚焦凹形反射曲面。反射曲面采用散焦凸形结构设计，与相应的偏焦馈源相配合，可形成宽波束辐射。
对于反射曲面的形状(即反射曲面各部分的曲率)由计算机优化设计即“赋形”来确定。也就是说，可以根据天线指标要求，通过计算机数值优化计算得到表征反射曲面形状的凸曲面方程，从而得到反射曲面的形状。辐射方向图的要求不同，优化计算出的反射曲面形状也不相同。散焦赋形凸反射曲面的大小由馈源照射到反射曲面的能量损失不超过10％确定，赋形计算的结果表明：赋形凸反射曲面是一个二次复合曲面，其正面投影面积为356λ2(m2)。从趋势上看，反射曲面中心曲率越大，方向图越宽，曲率越小，方向图越窄。
为了使本实用新型可以工作在大功率场合，本实用新型赋形反射曲面由金属材料制成。
在本实用新型的具体实施例中，当本实用新型工作在X频段时，散焦赋形凸反射曲面的正面投影近似椭圆，面积为0.32m2，反射曲面散射中心点处与水平面相交线的曲率为2.75(1/m)，反射曲面散射中心点处与垂直面相交线的曲率为1.90(1/m)。凸形散焦赋形反射曲面材质为硬铝，由数控机床加工而成，其厚度0.8cm。馈源为一个圆极化圆形喇叭，放置在反射曲面前方并与反射曲面底部平齐，馈源对准反射曲面的散射中心，馈源口面中心距反射曲面散射中心的距离为0.60m。
经过实际测试，本实用新型实施例天线达到了如下技术指标：
工作频段：X波段
工作带宽：500MHz
天线方向图3dB波束宽度：
H面：180°
E面：10°～80°
方向图增益：        大于5dB
极化方式：          圆极化
承受的平均功率：    大于5kw；
波束宽度内不平坦度：不大于3dB
从图3测试结果可以看出：本实用新型实施例大功率超宽波束赋形天线具有宽波束平坦增益特性。

Claims (4)

1、一种大功率超宽波束赋形天线，其特征在于：它由赋形凸反射曲面、馈源、波导馈线和支撑架构成；赋形凸反射曲面固定在支撑架上，馈源通过波导馈线与发射机相连；
所述馈源位于赋形凸反射曲面的前方并与反射曲面底部平齐，馈源口面对准凸反射曲面的散射中心，距凸反射曲面散射中心20个工作波长；
所述赋形凸反射曲面的大小由馈源照射到反射曲面的能量损失不超过10％确定，其正面投影面积为356λ2平方米。
2、根据权利要求1所述的一种大功率超宽波束赋形天线，其特征在于：所述馈源为偏焦馈源。
3、根据权利要求2所述的一种大功率超宽波束赋形天线，其特征在于：所述馈源为圆极化圆喇叭偏焦馈源。
4、根据权利要求1或2所述的一种大功率超宽波束赋形天线，其特征在于：所述赋形凸反射曲面由金属材料制成。
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