CN202633513U - 一种Ka频段收发共用的多馈源赋形双反射面天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种Ka频段收发共用的多馈源赋形双反射面天线，它包括副反射器组件(1)、主反射器(2)、馈源组件(3)和天线塔(4)；副反射器组件(1)包含了一块前副反射器(5)、一块后副反射器(6)和一个介质支撑环(7)；馈源组件(3)包含了一个20GHz发射馈源(8)、一组30GHz接收馈源阵(9)和一个介质支撑(10)；该天线将多馈源格里高利双反射面天线与单馈源赋形格里高利双反射面天线相结合，使收发共用一个主反射器，并实现在收发频段具有相同的方向图。
Description
技术领域
本实用新型属于微波通信领域，涉及一种Ka频段收发共用的多馈源赋形双反射面天线，应用于星载多波束天线系统中。
背景技术
随着卫星通信事业的快速发展，多波束天线因其通信容量大、波束在轨重构能力强得到了越来越广泛的重视及应用。近年来，在一些抗干扰通信卫星上，出现了发射采用单波束、接收采用多波束，并要求收发服务区一致的总体要求；同时，为了提高卫星平台的利用率，又要求使用一副天线来实现以上功能。传统的设计采用将发射馈源和接收馈源阵分置于副反射器的两侧来实现收发共用主反射器，但该设计的缺点是当天线方向图要求为特殊形状时，往往在发射频段无法满足要求。因此，需要提出一种天线方案，将多馈源格里高利双反射面天线与单馈源赋形格里高利双反射面天线相结合，使收发共用一个主反射器，同时实现收发服务区相一致。
发明内容
本实用新型的技术解决问题：突破了将多馈源格里高利双反射面天线与单馈源赋形格里高利双反射面天线相结合为一副天线的难题，使收发共用一个主反射器，同时实现了收发服务区相一致。
本实用新型的技术解决方案：一种Ka频段收发共用的多馈源赋形双反射面天线，包括主反射器、馈源组件和天线塔；还包括副反射器组件，所述的副反射器组件由前副反射器、后副反射器使用介质支撑环前后叠加组成；前副反射器为标准椭球面反射器，后副反射器为根据方向图要求进行赋形的椭球面反射器，主反射器为标准椭球面反射器；前副反射器与后副反射器共用一个焦点，该焦点同时也是主反射器的焦点。
所述的后副反射器由碳纤维铝蜂窝材料构成。
介质支撑环由Kevlar-纸蜂窝材料构成。
前副反射器由透波材料配合周期性频率选择单元构成。
所述的馈源组件包括发射馈源、接收馈源阵和介质支撑；发射馈源、接收馈源阵通过介质支撑安装在天线塔上；发射馈源置于后副反射器的椭球焦点上，接收馈源阵置于前副反射器的椭球焦点上，上述两个焦点沿反射器x轴排列。
所述的发射馈源为纵向槽波纹喇叭，内腔轮廓采用正弦平方曲线赋形，接收馈源阵为10个完全相同的Potter光壁喇叭。
所述的发射馈源与接收馈源阵的馈源口面平齐。
本实用新型与现有技术相比的优点在于：
1.将多馈源格里高利双反射面天线与单馈源赋形格里高利双反射面天线相结合，使两副天线集成为一副天线，极大地提高了卫星平台的利用率，减轻了载荷重量，具有很强的竞争力。
2.副反射器对接收频段电磁波只进行一次反射，可以较好地保证接收多波束之间的相位关系。
3.馈源组件的布局较为紧凑，便于主反射器根部安装机构，实现天线的全球扫描功能。
4.收发服务区相一致，完全可以满足卫星用户的通信需求。
附图说明
图1为本实用新型的Ka频段收发共用的多馈源赋形双反射面天线的结构组成示意图；
图2为本实用新型的Ka频段收发共用的多馈源赋形双反射面天线的副反射器组件的组成示意图；
图3为本实用新型的Ka频段收发共用的多馈源赋形双反射面天线的馈源组件的组成示意图；
图4为本实用新型的Ka频段收发共用的多馈源赋形双反射面天线的电气设计原理图；
图5为本实用新型的Ka频段收发共用的多馈源赋形双反射面天线在发射频段中心频点的仿真方向图；
图6为本实用新型的Ka频段收发共用的多馈源赋形双反射面天线在发射频段中心频点的实测方向图；
图7为本实用新型的Ka频段收发共用的多馈源赋形双反射面天线在接收频段中心频点的仿真合成波束方向图；
图8为本实用新型的Ka频段收发共用的多馈源赋形双反射面天线在接收频段中心频点的实测合成波束方向图；
具体实施方式
如附图1所示，本实用新型由副反射器组件1、主反射器2、馈源组件3和天线塔4组成。天线塔4的两端分别与副反射器组件1和馈源组件3相连，保证整个天线的力学性能。本实用新型将多馈源格里高利双反射面天线与单馈源赋形格里高利双反射面天线相结合，使收发共用一个主反射器，并实现在收发频段具有相同的方向图。
如图2所示，副反射器组件1包括一块前副反射器5、一块后副反射器6和一个介质支撑环7；采用前副反射器5、后副反射器6使用介质支撑环7前后叠加组成的形式。前副反射器5和后副反射器6均为椭球面上的一部分，前副反射器5为标准形状，后副反射器6根据方向图要求进行赋形设计，从而实现收发服务区相一致；主反射器2为标准椭球面上的一部分，前副反射器5与后副反射器6共用其中一个焦点F，该焦点同时也是主反射器2的焦点。其中，前副反射器5由透波材料配合周期性频率选择单元构成，具有频率选择功能；后副反射器6由碳纤维铝蜂窝材料构成，具有良好的反射性能和高交叉极化性能；介质支撑环7由重量轻、刚度较好的Kevlar-纸蜂窝材料构成。后副反射器6对20GHz发射信号进行反射，前副反射器5对30GHz接收信号进行一次反射，对20GHz发射信号进行两次透射。
如图3所示，馈源组件3包括一个20GHz发射馈源8、一组30GHz接收馈源阵9和一个介质支撑10。其中，发射馈源8为纵向槽波纹喇叭，内腔轮廓采用正弦平方曲线赋形，有效减小了喇叭的纵向尺寸，便于反射器顶部转动机构的安装，有效避免了机构与馈源阵的干涉问题；接收馈源阵9为10个完全相同的Potter光壁喇叭，具有结构简单、加工一致性较高的优点。发射馈源8置于后副反射器6的其中一个焦点F1上，接收馈源阵9置于前副反射器5的其中一个焦点F2上，这两个焦点沿反射器x轴排列；同时为避免收发馈源距离较近产生干扰，设计时保持馈源口面平齐，如图4所示。
实施例
本实施例中，前副反射器5由透波材料配合周期性频率选择单元构成，具有频率选择功能，其对30GHz接收信号进行一次反射，对20GHz发射信号进行两次透射。后副反射器6由碳纤维铝蜂窝材料构成，具有良好的反射性能和高交叉极化性能，其对20GHz发射信号进行反射；介质支撑环7由重量轻、刚度较好的Kevlar-纸蜂窝材料构成，可以较好地保证副反射器组件的力学性能。
发射馈源8选用纵向槽波纹喇叭，内腔轮廓采用正弦平方曲线赋形，有效减小了纵向尺寸，便于反射器顶部转动机构的安装，有效避免了机构与馈源阵的干涉问题；接收馈源阵9为10个完全相同的Potter光壁喇叭，具有结构简单、加工一致性较高的优点。
发射馈源8与接收馈源阵9分别放置于后副反射器6与前副反射器5的椭球焦点上，沿反射器x轴排列；为避免收发馈源距离较近产生干扰，设计时保持馈源口面平齐。
通过优化设计，选定以下参数：
主反射器投影口径为：1200mm×1200mm
主反射器偏置为：800mm
主反射器焦距为：800mm
前副反射器投影口径(投影在其焦轴)为：313mm×452mm
前副反射器长轴：1088mm
前副反射器短轴：956mm
后副反射器投影口径(投影在其焦轴)为：351mm×426mm
后副反射器长轴：1224mm
后副反射器短轴：1067mm
波纹喇叭口径：70.6mm
Potter喇叭口径：18.6mm
最终，该天线完成加工装配后，在吸波暗室内进行了电性能测试，天线在发射频段方向图实测结果与仿真结果较为一致，未产生明显变形，如图5、6所示；天线在接收频段合成波束的实测结果与仿真结果也较为一致如图7、8所示；且收发方向图指向位置相同。
本实用新型未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。
Claims (7)
1.一种Ka频段收发共用的多馈源赋形双反射面天线，包括主反射器(2)、馈源组件(3)和天线塔(4)；其特征在于：还包括副反射器组件(1)，所述的副反射器组件(1)由前副反射器(5)、后副反射器(6)使用介质支撑环(7)前后叠加组成；前副反射器(5)为标准椭球面反射器，后副反射器(6)为根据方向图要求进行赋形的椭球面反射器，主反射器(2)为标准椭球面反射器；前副反射器(5)与后副反射器(6)共用一个焦点，该焦点同时也是主反射器(2)的焦点。
2.根据权利要求1所述的一种Ka频段收发共用的多馈源赋形双反射面天线，其特征在于：所述的后副反射器(6)由碳纤维铝蜂窝材料构成。
3.根据权利要求1所述的一种Ka频段收发共用的多馈源赋形双反射面天线，其特征在于：介质支撑环(7)由Kevlar-纸蜂窝材料构成。
4.根据权利要求1所述的一种Ka频段收发共用的多馈源赋形双反射面天线，其特征在于：前副反射器(5)由透波材料配合周期性频率选择单元构成。
5.根据权利要求1所述的一种Ka频段收发共用的多馈源赋形双反射面天线，其特征在于：所述的馈源组件(3)包括发射馈源(8)、接收馈源阵(9)和介质支撑(10)；发射馈源(8)、接收馈源阵(9)通过介质支撑(10)安装在天线塔(4)上；发射馈源(8)置于后副反射器(6)的椭球焦点上，接收馈源阵(9)置于前副反射器(5)的椭球焦点上，上述两个焦点沿反射器x轴排列。
6.根据权利要求5所述的一种Ka频段收发共用的多馈源赋形双反射面天线，其特征在于：所述的发射馈源(8)为纵向槽波纹喇叭，内腔轮廓采用正弦平方曲线赋形，接收馈源阵(9)为10个完全相同的Potter光壁喇叭。
7.根据权利要求6所述的一种Ka频段收发共用的多馈源赋形双反射面天线，其特征在于：所述的发射馈源(8)与接收馈源阵(9)的馈源口面平齐。
Priority Applications (1)
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| CN 201220190333 CN202633513U (zh) | 2012-04-27 | 2012-04-27 | 一种Ka频段收发共用的多馈源赋形双反射面天线 |
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN103730735A (zh) * | 2014-01-06 | 2014-04-16 | 中国工程物理研究院应用电子学研究所 | 一种具有近场均匀波束的毫米波双反射面天线 |
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| CN108808250A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-11-13 | 西安电子科技大学 | 基于超表面的凸面共形格里高利天线 |
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2012
- 2012-04-27 CN CN 201220190333 patent/CN202633513U/zh not_active Expired - Lifetime
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