CN201608276U - 一种S/Ka频段的双频馈源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种S/Ka频段的双频馈源，包括双频辐射部分(1)和S频段馈电部分(2)；双频辐射部分(1)的中间为Ka频段扼流槽波纹喇叭(3)与馈电波导(4)，在馈电波导(4)的外壁围绕馈源轴成90度排列四个矩形突起形成四个基座(5)，在基座(5)上构建S频段的辐射部分；S频段的辐射部分由四个完全相同的单元构成；S频段馈电部分包括由电缆连接的两个相同的功分器(12)和一个90度电桥(13)构成。本实用新型通过将Ka频段馈源居中，S频段布局在Ka频段馈源外围，达到结构共用、电气独立的效果，使馈源结构特别紧凑，减小了馈源的体积和质量。

Description

一种S/Ka频段的双频馈源

技术领域

本实用新型属于微波通信领域，特别涉及一种卫星上应用的在S与Ka两个频段工作、结构紧凑的双频馈源。

背景技术

为满足星上天线工作在S与Ka两个频段的应用要求，天线设计要求双频馈源的结构紧凑、质量小。传统的双频天线设计，主要采用以下几种方案：

(1)完全从电气方面进行双频共用设计。双频采用共同的电气部分，较多地采用耦合分枝结构，将两个频段分开。这类设计具有的缺点是：两个频段的间隔具有严格的限制，而且馈源纵向长度较长，质量大，不符合紧凑馈源与小质量的要求，特别是涉及到S频段，馈源可能非常庞大。

(2)从天线的大方案实现双频共用，而不采用馈源双频共用，将两个馈源分开实现。比如双反射面系统中，Ka采用双反射面正馈，S在双反射面的副反射面上实现。该类型的共用，对使用的两个频段比有一定的限制，设计上存在相互制约，性能上存在相互影响。

(3)另外双频共用馈源较多的实现方式是微带，该方法的两个频段间隔较小，难以实现间隔很大的两个频段的共用设计，同时，微带在Ka频段用于天线，其效率不容易达到较高水平。

实用新型内容

本实用新型的技术解决问题：克服现有技术不足，提供一种结构紧凑、质量小、适于星上应用的S/Ka频段双频馈源。

本实用新型的技术解决方案是：一种S/Ka频段的双频馈源，包括双频辐射部分和S频段馈电部分；双频辐射部分的中间为Ka频段扼流槽波纹喇叭与馈电波导，在馈电波导的外壁围绕馈源轴成90度排列四个矩形突起形成四个基座，在基座上构建S频段的辐射部分；S频段的辐射部分由四个完全相同的单元构成；S频段馈电部分包括由电缆连接的两个相同的功分器和一个90度电桥构成。

所述S频段辐射部分的每个单元由辐射振子、反射器、介质支撑、金属馈线以及SMA插座构成；辐射振子外端有调试帽，用于天线电性能调试；辐射振子、金属馈线和SMA插座的内芯固定相连，通过介质支撑固定在基座内；反射器作为辐射振子的反射器，连接在基座的外侧；基座内的馈电部分外导体内壁截面为方形；金属馈线截面为圆形，其一端与辐射振子相连，另一端从反射器底部穿过，在反射器后面与SMA插座的内芯相连，中间为介质支撑。

所述金属馈线与辐射振子和SMA插座内芯相连处的截面为矩形。

所述反射器为单根金属杆。

所述电桥的端口一个为右旋圆极化，另一个为左旋圆极化。

所述的连接一个功分器与SMA插座的两根电缆长度相等，连接另一个功分器与SMA插座的两根电缆的长度相等，并与连接第一个功分器的电缆相差-180度；连接电桥和两个功分器的两个电缆长度相等。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：

(1)本实用新型通过结构共用、电气独立的设计：Ka频段馈源居中，S频段布局在Ka频段馈源外围，S频段馈源由四个完全相同的辐射部分与一个馈电部分构成，四个辐射部分绕馈源轴成90度排列，馈电部分由两个功分器、一个电桥以及馈电电缆构成。使Ka频段波纹喇叭与S频段馈源辐射部分结构上共用，使馈源结构特别紧凑。采用本实用新型的双频馈源其外尺寸小于Φ110mm×130mm，适合空间严格受限情况下的应用。

(2)本实用新型的S频段辐射部分采用振子设计，反射器采用金属杆设计，两者沿着馈源轴线方向前后排列，两者间隔小于25mm，振子与反射器都可采用直径很小的金属杆实现；馈电部分采用电缆、功分器、电桥组成网络实现，使得馈源质量小，适合空间应用。

(3)本实用新型的双频在电气上独立设计，对一个频段的调试具有独立性，不会影响到另一个频段的性能，可以将各自性能都优化到较高的水平。S频段的电性能调试通过调试帽实现，Ka频段的性能调试通过馈电波导实现，两者在物理上不相关联，可以独立调试与优化。

附图说明

图1为本实用新型的双频馈源的构成示意图；

图2为双频辐射部分1的剖面示意图；

图3为S频段馈电部分2连接示意图；

图4为实施例中S频段轴比图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：一种S/Ka频段的双频馈源，包括双频辐射部分1和S频段馈电部分2，如图1所示。

双频辐射部分1的中间为Ka频段扼流槽波纹喇叭3与馈电波导4，在馈电波导4的外壁围绕馈源轴成90度排列四个矩形突起形成四个基座5；在基座5上构建S频段的辐射部分。

S频段的辐射部分由四个完全相同的单元构成，如图2的剖面图所示。每个单元由辐射振子6、反射器10、介质支撑8、金属馈线9以及SMA插座11构成，辐射振子6外端有调试帽7，用于天线电性能调试。辐射振子6、金属馈线9和SMA插座11的内芯固定相连，通过介质支撑8固定在基座5内。反射器10作为辐射振子6的反射器，连接在基座5的外侧。

基座5内的馈电部分外导体内壁截面为方形，金属馈线9截面为圆形，其一端与辐射振子6相连，另一端从反射器10底部穿过，在反射器10后面与SMA插座11的内芯相连，中间为介质支撑8。

本实施例中的反射器10由为单根金属杆。

为了方便圆形金属馈线9与辐射振子6、SMA插座11内芯相连，在连接处，将金属馈线9的截面变成了矩形，馈电网络的连接如图3所示。

S频段馈电部分2由两个相同的功分器12、一个90度电桥13以及6根电缆14～19构成。电缆14与电缆15长度相等，用于连接第一个功分器12与SMA插座11；电缆16与电缆17长度相等，并与电缆14、15相差-180度，用于连接另一个功分器12与SMA插座11；电缆18与电缆19长度相等，用于连接电桥13和两个功分器12。电桥13的端口(PORT)1为右旋圆极化，端口(PORT)2为左旋圆极化。

整个网络提供产生圆极化所需要的幅度、相位关系。

本实施例中，S频段馈电部分2所有的部、组件沿着Ka馈源外围纵向、周向布局，S频段馈电部分2总的外围尺寸约为Φ68mmX60mm，结构紧凑。

本实施例中，Ka频段扼流槽波纹喇叭3的外围尺寸约为Φ25mm，S频段辐射振子6的长度约为33mm，反射器10的长度约为40mm。

双频馈源辐射部分1的外尺寸约为Φ110mmX65mm，S频段馈电部分2的外尺寸约为Φ68mmX60mm。整个馈源总质量约为0.3Kg。

通过以上设计，利用本实用新型的用户星天线，两个频段经过独立调试后电性能可以达到：

两个频段的驻波：≤1.15。

Ka频段交叉极化：≤-38dB(在-3dB波束的0.75度波束范围内)。

S频段轴比：≤1.0dB(在-3dB的6度波束范围内)，如图4所示。

当然，对本实用新型的各组成部件、位置关系及连接方式在不改变其功能的情况下，进行的等效变换或替代，也落入本实用新型的保护范围。

本实用新型未公开的技术属本领域公知技术。

Claims (5)

1.一种S/Ka频段的双频馈源，其特征在于：包括双频辐射部分(1)和S频段馈电部分(2)；双频辐射部分(1)的中间为Ka频段扼流槽波纹喇叭(3)与馈电波导(4)，在馈电波导(4)的外壁围绕馈源轴成90度排列四个矩形突起形成四个基座(5)，在基座(5)上构建S频段的辐射部分；S频段的辐射部分由四个完全相同的单元构成；S频段馈电部分包括由电缆连接的两个相同的功分器(12)和一个90度电桥(13)构成；

所述S频段辐射部分的每个单元由辐射振子(6)、介质支撑(8)、金属馈线(9)、反射器(10)以及SMA插座(11)构成；辐射振子(6)外端有调试帽(7)；辐射振子(6)、金属馈线(9)和SMA插座(11)的内芯固定相连，通过介质支撑(8)固定在基座(5)内；反射器(10)连接在基座(5)的外侧，作为辐射振子(6)的反射器；基座(5)内的馈电部分外导体内壁截面为方形；金属馈线(9)截面为圆形，其一端与辐射振子(6)相连，另一端从反射器(10)底部穿过，在反射器(10)后面与SMA插座(11)的内芯相连，中间为介质支撑(8)。

2.根据权利要求1的一种S/Ka频段的双频馈源，其特征在于：所述金属馈线(9)与辐射振子(6)和SMA插座(11)内芯相连处的截面为矩形。

3.根据权利要求1的一种S/Ka频段的双频馈源，其特征在于：所述反射器(10)为单根金属杆。

4.根据权利要求1的一种S/Ka频段的双频馈源，其特征在于：所述电桥(13)的端口一个为右旋圆极化，另一个为左旋圆极化。

5.根据权利要求1的一种S/Ka频段的双频馈源，其特征在于：连接第一个功分器与SMA插座(11)的两根电缆长度相等；连接另一个功分器与SMA插座(11)的两根电缆的长度相等，并与连接第一个功分器的电缆相差-180度；连接电桥(13)和两个功分器(12)的两个电缆长度相等。

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