CN209418766U - 一种新型Ku溅散板环焦天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高效率、低旁瓣，可应用于Ku全频段卫星通信地球站的新型Ku溅散板环焦天线，包括主反射面、位于主反射器轴线方向上的馈源，所述馈源包括穿心波导、波导管快拆装置、波纹波导管、介质溅散板、副反射器，穿心波导、波导管快拆装置、波纹波导管、介质溅散板、副反射器依次连接并设置于主反射器轴线方向上，且穿心波导尾端与主反射器中心位置连接，所述副反射器为金属片，且前侧壁为平面，所述波纹波导管管壁上设有若干个等间隔设置的环形槽。

Description

一种新型Ku溅散板环焦天线

技术领域

本实用新型涉及微波天线技术领域，尤其涉及一种卫星通信系统中小口径天线Ku频段的新型Ku溅散板环焦天线。

背景技术

目前的Ku溅散板馈源天线主要问题是馈源开口辐射波导的终端匹配不理想，造成电压驻波比较高。而且由于溅散板馈源天线的馈源多为光壁圆波导，这样频率升高时，波导开口处由于不连续性在波导内激励并传播有害的波导模式，影响天线的宽频带波瓣等化特性。现有解决办法就是增加销锥或者柱状台阶匹配过渡，但也只能解决较窄的频段匹配，无法解决如卫星通信中宽频段收发甚至多频段收发的问题。因此迫切需要发展新的设计与工艺技术来满足这种需求。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种高效率、低旁瓣，可应用于Ku全频段卫星通信地球站的新型Ku溅散板环焦天线。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型所采用的技术方案为：

设计一种新型Ku溅散板环焦天线，包括主反射面、位于主反射器轴线方向上的馈源，所述馈源包括穿心波导、波导管快拆装置、波纹波导管、介质溅散板、副反射器，穿心波导、波导管快拆装置、波纹波导管、介质溅散板、副反射器依次连接并设置于主反射器轴线方向上，且穿心波导尾端与主反射器中心位置连接，所述副反射器为金属片，且前侧壁为平面，所述波纹波导管管壁上设有若干个等间隔设置的环形槽。

所述介质溅散板呈圆筒管状，其一端开口、另一端封闭，介质溅散板的开口端套在波纹波导管端部上且两者通过粘胶粘接固定，副反射器粘接固定在介质溅散板的封闭端上。

介质溅散板封闭端的壁面呈向管内凹陷的圆锥面结构，所述副反射器内壁的壁面亦呈圆锥状结构，所述副反射器内壁壁面位于向内凹陷的介质溅散板封闭端的壁面内，且两者通过粘胶固定连接。

所述介质溅散板封闭端的壁面内侧面为圆锥面结构。

所述介质溅散板开口端内设有环形或管状的第一内卡件，第一内卡件与介质溅散板内管壁之间形成环形第一插入槽，所述波纹波导管前端内设有环形或管状的第二内卡件，第二内卡件与波纹波导管内管壁之间形成环形第二插入槽，当波纹波导管前端插入至介质溅散板开口端内时，波纹波导管前端管壁插入至环形第一插入槽内，所述第一内卡件插入至环形第二插入槽内。

所述介质溅散板内的中部位置处的管壁上设有若干个等间隔设置的环形内槽。

所述波纹波导管尾端设有法兰连接件，法兰连接件上开设有固定孔；所述波导管快拆装置为管状结构，且波导管快拆装置前端设有连接法兰，连接法兰上设有安装孔，波导管快拆装置通过连接法兰与法兰连接件的连接实现与波纹波导管固定连接，且所述连接法兰与法兰连接件通过固定螺栓连接。

所述波导管快拆装置尾端上设有环形连接法兰，所述波导管快拆装置尾端向前延伸并伸出至环形连接法兰前侧形成插入部；所述穿心波导为管状结构，所述穿心波导前端内壁设有环形台阶，所述插入部插入至波导管快拆装置前端开口内并抵在环形台阶上，且插入部与穿心波导前端开口内壁粘接。

环形连接法兰上设有一导向孔，所述穿心波导前端端部上设有导向柱，当所述穿心波导前端与所述波导管快拆装置尾端对接时，所述导向柱插入至导向孔内。

所述穿心波导尾端设有固定法兰件，固定法兰件通过固定螺栓固定于主反射器上的中心位置上。

本实用新型的有益效果在于：

本设计在馈源支撑上改变传统实体锥形的匹配，采用空心圆柱体的支撑方式，天馈设计理念结合了溅散板天线和环焦天线的设计方式并进行优化，实现了高效率、低旁瓣，可应用于Ku全频段的卫星通信地球站。

本设计针对溅散板式馈源采用帽型馈源，副反射面采用环焦天线，副反射面并根据溅散板天线的方式进行一定的赋形，溅散板介质与副反射面接触面采用同一个赋形曲面，整体为中空的圆柱支撑，同时采用在环形槽和锥形过渡连接波导管，采用螺纹连接的快拆装置，方便天线的运输和快速架设。

附图说明

图1为本设计的新型Ku溅散板环焦天线侧视状态主要结构示意图；

图2为本设计中的馈源整体组装后的剖视图；

图3为本设计中的波纹波导管主视结构示意图；

图4为本设计中波纹波导管、溅散板介质和副反射面三者组装后的剖面结构示意图；

图5本设计中溅散板介质和副反射面组装后的剖面结构示意图；

图6本设计中溅散板介质和副反射面组装后的结构示意图；

图7本设计中的副反射面剖面结构示意图；

图8本设计中的溅散板介质剖面结构示意图；

图9本设计中的波纹波导管主要结构示意图；

图10为本设计中波纹波导管、溅散板介质和副反射面三者组装后的剖面结构另一示意图；

图11本设计中的波纹波导管剖面结构示意图；

图12本设计中的波导管快拆装置剖面结构示意图；

图13本设计中的波导管快拆装置主要结构示意图；

图14本设计中的穿心波导剖面结构示意图；

图15为本设计天馈系统的原理图；

图16为设计的接收驻波仿真图；

图17为本设计的发射驻波仿真图；

图18为本设计在13.75Ghz远场方向图；

图19为本设计在14.5Ghz远场方向图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：

实施例1：一种新型Ku溅散板环焦天线，参见图1至图19。

它包括通过模具冷压形成的碳纤维环焦抛物面形成的分瓣主反射面B、位于主反射器轴线方向上的馈源A，本设计中，所述馈源A包括穿心波导5、波导管快拆装置4、波纹波导管3、介质溅散板2、副反射器1，其中，穿心波导5、波导管快拆装置4、波纹波导管3、介质溅散板2、副反射器1依次连接并设置于主反射器B轴线方向上，且穿心波导5尾端与主反射器B中心位置连接。

具体来说，所述副反射器1为金属片，且前侧壁为平面，所述波纹波导管3管壁上设有若干个等间隔设置的环形槽3.3。

具体来说，所述介质溅散板2呈圆筒管状，其一端开口、另一端封闭，介质溅散板2的开口端套在波纹波导管端部上且两者通过粘胶粘接固定，副反射器1粘接固定在介质溅散板2的封闭端上。

更为具体的，介质溅散板封闭端的壁面2.1呈向管内凹陷的圆锥面结构，所述副反射器1内壁的壁面亦呈圆锥状结构，所述副反射器内壁壁面位于向内凹陷的介质溅散板封闭端的壁面2.1内，且两者通过粘胶固定连接。进一步的，所述介质溅散板封闭端的壁面内侧面2.2为圆锥面结构，圆锥面结构的壁面2.1、侧面2.2共同进行匹配优化天馈的驻波性能，所述介质溅散板2内的中部位置处的管壁上设有若干个等间隔设置的环形内槽2.3，环形内槽其宽度和深度根据使用频段和频带宽度进行优化得到，采用环形槽和锥形过渡连接波纹波导管，同时波纹波导管外壁接近副反射面处增加环形槽，可进一步优化降低天线旁瓣，优化天线整体性能。

为实现介质溅散板与波纹波导管前端3.4的连接，本设计在所述介质溅散板2开口端内设有环形或管状的第一内卡件2.5，第一内卡件2.5与介质溅散板2内管壁之间形成环形第一插入槽2.6，所述波纹波导管前端3.4内设有环形或管状的第二内卡件3.5，第二内卡件3.5与波纹波导管内管壁之间形成环形第二插入槽3.6，在介质溅散板与波纹波导管前端3.4连接时，波纹波导管前端插入至介质溅散板开口端内时，波纹波导管前端管壁插入至环形第一插入槽内，所述第一内卡件插入至环形第二插入槽内，如此实现两者的连接。

进一步的，所述波纹波导管尾端设有法兰连接件6，法兰连接件6上开设有固定孔6.1；所述波导管快拆装置4为管状结构，且波导管快拆装置前端设有连接法兰4.1，连接法兰4.1上设有安装孔，波导管快拆装置4通过连接法兰4.1与法兰连接件6.1的连接实现与波纹波导管3固定连接，且所述连接法兰与法兰连接件通过固定螺栓6.2连接，通过此方式可将波导管快拆装置4前端与波纹波导管尾端连接。

进一步的，所述波导管快拆装置4尾端上设有环形连接法兰4.2，所述波导管快拆装置尾端向前延伸并伸出至环形连接法兰前侧形成插入部4.5；所述穿心波导5为管状结构，所述穿心波导前端5.2内壁设有环形台阶5.4，同时，环形连接法兰上设有一导向孔4.2，所述穿心波导前端端部上设有导向柱5.3，当所述穿心波导前端与所述波导管快拆装置尾端对接时，所述插入部插入至波导管快拆装置前端开口内并抵在环形台阶上，所述导向柱插入至导向孔内，其插入部与穿心波导前端开口内壁粘接，通过此方式实现波导管快拆装置4尾端与穿心波导前端的连接。

进一步的，所述穿心波导5尾端设有固定法兰件5.1，固定法兰件5.1通过固定螺栓固定于主反射器B上的中心位置上。

至此，通过上述各个部件之间的连接配合可将本设计的馈源安装于主反射器上的轴向方向上。

本设计的新型Ku溅散板环焦天线在能量传送过程中，首先由波纹波导管发射出球面波能量，球面波能量传递到介质溅散板2上经过多次反射和折射达到副反射面1，再由如图15所示副反射面1经过多次折射和反射辐射到自由空间，进而到达主反射面，再通过主反射器反射出去。能量经过这一系列过程从主反射器反射出去时已从最初始的球面波变为平面波，这是天线作为发射天线的工作原理，而作为接收天线时，正好与上述传输路径相反。

天馈系统原理如图15所示：天线主反射面为环焦抛物面，它是由焦距为F的抛物线偏离对称轴a₁距离后旋转产生，焦点为O_n。初级馈源的相位中心为O_s，电磁波从O_s辐射后，经介质到副反射面E点反射后到F点，再经过介质/空气折射后经O_n到主反射面,然后辐射出去。

本设计的新型Ku溅散板环焦天线与传统的溅散板天线相比具有如下优点：

1、馈源采用快速拆装方式，方便野外天线的快速架设；

2、采用在内部和波纹波导管外壁增加环形槽的两种方式共同优化天线旁瓣；

3、采用介质溅散板和环焦天线两种方式结合的技术进行设计能获得更低的副瓣和更高的天线效率。

本实用新型的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本实用新型的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本实用新型的精神，都在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种新型Ku溅散板环焦天线，包括主反射面、位于主反射器轴线方向上的馈源，其特征在于：所述馈源包括穿心波导、波导管快拆装置、波纹波导管、介质溅散板、副反射器，穿心波导、波导管快拆装置、波纹波导管、介质溅散板、副反射器依次连接并设置于主反射器轴线方向上，且穿心波导尾端与主反射器中心位置连接，所述副反射器为金属片，且前侧壁为平面，所述波纹波导管管壁上设有若干个等间隔设置的环形槽。

2.如权利要求1所述的新型Ku溅散板环焦天线，其特征在于：所述介质溅散板呈圆筒管状，其一端开口、另一端封闭，介质溅散板的开口端套在波纹波导管端部上且两者通过粘胶粘接固定，副反射器粘接固定在介质溅散板的封闭端上。

3.如权利要求2所述的新型Ku溅散板环焦天线，其特征在于：介质溅散板封闭端的壁面呈向管内凹陷的圆锥面结构，所述副反射器内壁的壁面亦呈圆锥状结构，所述副反射器内壁壁面位于向内凹陷的介质溅散板封闭端的壁面内，且两者通过粘胶固定连接。

4.如权利要求3所述的新型Ku溅散板环焦天线，其特征在于：所述介质溅散板封闭端的壁面内侧面为圆锥面结构。

5.如权利要求4所述的新型Ku溅散板环焦天线，其特征在于：所述介质溅散板开口端内设有环形或管状的第一内卡件，第一内卡件与介质溅散板内管壁之间形成环形第一插入槽，所述波纹波导管前端内设有环形或管状的第二内卡件，第二内卡件与波纹波导管内管壁之间形成环形第二插入槽，当波纹波导管前端插入至介质溅散板开口端内时，波纹波导管前端管壁插入至环形第一插入槽内，所述第一内卡件插入至环形第二插入槽内。

6.如权利要求5所述的新型Ku溅散板环焦天线，其特征在于：所述介质溅散板内的中部位置处的管壁上设有若干个等间隔设置的环形内槽。

7.如权利要求6所述的新型Ku溅散板环焦天线，其特征在于：所述波纹波导管尾端设有法兰连接件，法兰连接件上开设有固定孔；所述波导管快拆装置为管状结构，且波导管快拆装置前端设有连接法兰，连接法兰上设有安装孔，波导管快拆装置通过连接法兰与法兰连接件的连接实现与波纹波导管固定连接，且所述连接法兰与法兰连接件通过固定螺栓连接。

8.如权利要求7所述的新型Ku溅散板环焦天线，其特征在于：所述波导管快拆装置尾端上设有环形连接法兰，所述波导管快拆装置尾端向前延伸并伸出至环形连接法兰前侧形成插入部；所述穿心波导为管状结构，所述穿心波导前端内壁设有环形台阶，所述插入部插入至波导管快拆装置前端开口内并抵在环形台阶上，且插入部与穿心波导前端开口内壁粘接。

9.如权利要求8所述的新型Ku溅散板环焦天线，其特征在于：环形连接法兰上设有一导向孔，所述穿心波导前端端部上设有导向柱，当所述穿心波导前端与所述波导管快拆装置尾端对接时，所述导向柱插入至导向孔内。

10.如权利要求1所述的新型Ku溅散板环焦天线，其特征在于：所述穿心波导尾端设有固定法兰件，固定法兰件通过固定螺栓固定于主反射器上的中心位置上。