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CN109411870B - 一种双频共用的抛物面天线馈源 - Google Patents

一种双频共用的抛物面天线馈源 Download PDF

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CN109411870B CN201811288004.9A CN201811288004A CN109411870B CN 109411870 B CN109411870 B CN 109411870B CN 201811288004 A CN201811288004 A CN 201811288004A CN 109411870 B CN109411870 B CN 109411870B
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Abstract

本发明公开一种双频共用的抛物面天线馈源，其特征在于，包括：圆波导管、介质杆、辐射喇叭、介质支撑结构、副反射表面、反射表面，其中所述圆波导管、介质杆、副反射表面组成介质杆天线馈源类型，所述圆波导管、辐射喇叭、介质支撑结构、副反射表面组成环焦天线馈源类型，其中介质杆天线类型辐射是高频段，环焦天线类型辐射是低频段，两种辐射类型共用同一个反射表面。本发明通过采用介质杆天线馈源与环焦天线馈源合二为一的设计方式，独立对应不同的频段工作，两者之间共用同一反射表面，同一个天线结构主体，可以同时应用多个频段。

Description

一种双频共用的抛物面天线馈源
技术领域
本发明涉及通信天线设备技术领域，尤其涉及一种双频共用的抛物面天线馈源。
背景技术
抛物面天线是通信领域天馈系统中最早的天线类型之一。抛物天线将位于焦点的馈源所发射的电磁波朝正前方反射并保持同相，从而形成高方向性波束，或者将平行波束会聚于焦点。高方向性是它最显著的特点，因此常被应用于高增益场合，如射电天文望远镜、卫星地面接收站、火控雷达、微波中继传输等。在众多应用中，微波中继传输是目前抛物面天线最常用也是最集中的应用。抛物面天线基本都是安装在铁塔、高楼顶等高空位置。目前随着通信系统的发展，站点布置越来越密集，天线的安装位置资源也是越来越紧张，相同的安装空间，能够布置更多的天线或者是能利用更多的频谱资源，是目前研发的一个重要方向。其中同一个天线结构主体，可以同时应用多个频段是现在比较常用的一种手段。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种结构简单、成本低、性能容易实现的双频共用的抛物面天线馈源。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。一种双频共用的抛物面天线馈源，其特征在于，包括：圆波导管、介质杆、辐射喇叭、介质支撑结构、副反射表面、反射表面，其中所述圆波导管、介质杆、副反射表面组成介质杆天线馈源类型，所述圆波导管、辐射喇叭、介质支撑结构、副反射表面组成环焦天线馈源类型，所述介质杆天线馈源类型和环焦天线馈源类型组成辐射部分，其中介质杆天线类型辐射是高频段，环焦天线类型辐射是低频段，两种辐射类型共用同一个反射表面，反射表面与介质支撑结构相连，高频段的圆波导管嵌套在低频段的圆波导管里面，两圆波导同心。
作为上述方案的进一步说明，所述圆波导管的尺寸选择，要保证其在工作频段内传播的主模为TE11模。
进一步地，所述介质杆在工作频段传播的主模为EH11模。
进一步地，所述介质杆的选用材料为损耗和介电常数εr较低、容易加工、价格低廉的材料，如聚四氟乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺/聚酰亚胺、氰酸酯。
进一步地，所述介质杆是部分插入到圆波导管中，管内部分是调节馈源驻波，管外部分采用逐渐变小的结构保证介质杆中传播的波为纯行波。它是高频段做能量引导作用。
进一步地，所述辐射喇叭是在介质支撑结构的表面做部分的金属电镀形成。
进一步地，所述介质支撑结构选用的材料为损耗和介电常数εr较低、容易加工、价格低廉的材料，除了支撑副反射表面的作用外，还具有调节相位与驻波的作用。
进一步地，所述介质支撑结构包括沿轴向方向依次设置的内圆柱介质匹配段、管外圆锥介质辐射体，内圆柱介质匹配段插入圆波导管内以实现阻抗匹配；管外圆锥介质辐射体的内部中空形成介质壁，它的内部是空腔，结构是光滑表壁或者是进行几何赋形的结构，结构可以进行调节相位与初级方向图。
进一步地，所述副反射表面铺设在圆波导管的内壁和/或外壁。进一步地，所述反射表面的表面是由几何赋形的结构，主要是控制能量反射到抛物面天线的主反射面上。
本发明的有益效果是：
1、采用介质杆天线馈源与环焦天线馈源合二为一的设计方式，独立对应不同的频段工作，两者之间共用同一反射表面，同一个天线结构主体，可以同时应用多个频段。
2、两个频段的传输段，采用圆波导管传输，并且高频段的圆波导管嵌套在低频段的圆波导管里面，两者同心，通过这种结构两个频段的传输之间可以独立进行。
附图说明
图1所示为双频共用的抛物面天线馈源的外观图。
图2所示为双频共用的抛物面天线馈源的剖面图。
图3所示为介质杆天线馈源类型的结构示意图。
图4所示为环焦天线馈源类型的结构示意图。
图5所示为15GHz&80GHz双频馈源的两频段的S参数图。
图6所示为15GHz&80GHz双频馈源的两频段的馈源辐射方向图。
附图标记说明：1：圆波导管，2：介质杆，3：辐射喇叭，4：介质支撑结构，4-1：内圆柱介质匹配段，4-2：管外圆锥介质辐射体，5：副反射表面，6：反射表面。
实施方式
以下结合具体实施例对本技术方案作详细的描述。
为方便本领域技术人员更好地理解本发明实质，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细阐述。
如图1-图2所示，一种双频共用的抛物面天线馈源，包括：圆波导管1、介质杆2、辐射喇叭3、介质支撑结构4、副反射表面5、反射表面6，其中所述圆波导管1、介质杆2、副反射表面5组成介质杆天线馈源类型，所述圆波导管1、辐射喇叭3、介质支撑结构4、副反射表面5组成环焦天线馈源类型，所述介质杆天线馈源类型和环焦天线馈源类型组成辐射部分，其中介质杆天线类型辐射是高频段，环焦天线类型辐射是低频段，两种辐射类型共用同一个反射表面6，反射表面6与介质支撑结构4相连，高频段的圆波导管1嵌套在低频段的圆波导管1里面，两圆波导同心。
如图3所示，所述介质杆天线馈源类型由圆波导管1、介质杆2、副反射表面5组成，其中介质杆2是高频段做能量引导作用，它是部分插入到圆波导管1中，管内部分是调节馈源驻波，管外部分采用逐渐变小的结构保证介质杆2中传播的波为纯行波。
如图4所示，所述环焦天线馈源类型由圆波导管1、辐射喇叭3、介质支撑结构4、副反射表面5组成，其中所述介质支撑结构4包括沿轴向方向依次设置的内圆柱介质匹配段4-1、管外圆锥介质辐射体4-2，内圆柱介质匹配段4-1插入圆波导管1内以实现阻抗匹配；管外圆锥介质辐射体4-2的内部中空形成介质壁，它的内部是空腔，结构是光滑表壁或者是进行几何赋形的结构，结构可以进行调节相位与初级方向图；所述辐射喇叭3是在介质支撑结构4的表面做部分的金属电镀形成。
如图5-图6所示，是本方案应用于14.4GHz～15.35GHz和71GHz～86GHz的电性能数据，两个频段的反射系数|S11|都可以满足-14dB以下。另外，整个带内方向图具有良好的幅度平坦性、较小的旁瓣和后瓣，以及很高的增益效率。
具体工作时，整个馈源方案的实现方式是低频段的电信号从圆波导管传入，圆波导管与圆波导管之间组成了类同轴线的结构，能量在两圆波导管壁间传输。信号到达辐射喇叭后进行辐射，并辐射到反射表面上，经反射表面反射到抛物面天线的主反射面上；高频段的电信号从圆波导管传入，到达介质杆后，经介质杆导引，由另一端辐射，能量辐射到反射表面后，反射到主反射面上，实现了同一个天线结构主体，可以同时应用多个频段。
以上具体实施方式对本发明的实质进行了详细说明，但并不能以此来对本发明的保护范围进行限制。显而易见地，在本发明的启示下，本技术领域普通技术人员还可以进行许多改进和修饰，需要注意的是，这些改进和修饰都落在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双频共用的抛物面天线馈源，其特征在于，包括：圆波导管、介质杆、辐射喇叭、介质支撑结构、副反射表面、反射表面，所述圆波导管、介质杆、副反射表面组成介质杆天线馈源类型，所述圆波导管、辐射喇叭、介质支撑结构、副反射表面组成环焦天线馈源类型，所述介质杆天线馈源类型和环焦天线馈源类型组成辐射部分，介质杆天线类型辐射是高频段，环焦天线类型辐射是低频段，两种辐射类型共用同一个反射表面，反射表面与介质支撑结构相连，高频段的圆波导管嵌套在低频段的圆波导管里面，两圆波导同心；
所述介质杆天线馈源类型由圆波导管、介质杆、副反射表面组成，其中介质杆是高频段做能量引导作用，它是部分插入到圆波导管中，管内部分是调节馈源驻波，管外部分采用逐渐变小的结构保证介质杆中传播的波为纯行波；所述环焦天线馈源类型由圆波导管、辐射喇叭、介质支撑结构、副反射表面组成，其中所述介质支撑结构包括沿轴向方向依次设置的内圆柱介质匹配段、管外圆锥介质辐射体，内圆柱介质匹配段插入圆波导管内以实现阻抗匹配；管外圆锥介质辐射体的内部中空形成介质壁，它的内部是空腔，结构是光滑表壁或者是进行几何赋形的结构，结构可以进行调节相位与初级方向图；所述辐射喇叭是在介质支撑结构的表面做部分的金属电镀形成。
2.根据权利要求1所述的一种双频共用的抛物面天线馈源，其特征在于，所述圆波导管选择的尺寸在工作频段内传播的主模为TE11模。
3.根据权利要求1所述的一种双频共用的抛物面天线馈源，其特征在于，所述介质杆在工作频段传播的主模为EH11模。
4.根据权利要求1所述的一种双频共用的抛物面天线馈源，其特征在于，所述介质杆的选用材料为损耗和介电常数εr较低的材料，如聚四氟乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺/聚酰亚胺、氰酸酯。
5.根据权利要求1所述的一种双频共用的抛物面天线馈源，其特征在于，所述介质杆部分插入到圆波导管中。
6.根据权利要求1所述的一种双频共用的抛物面天线馈源，其特征在于，所述辐射喇叭是在介质支撑结构的表面做部分的金属电镀形成。
7.根据权利要求1所述的一种双频共用的抛物面天线馈源，其特征在于，所述介质支撑结构选用的材料为损耗和介电常数εr较低的材料，如聚四氟乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺/聚酰亚胺、氰酸酯。
8.根据权利要求1所述的一种双频共用的抛物面天线馈源，其特征在于，所述介质支撑结构包括沿轴向方向依次设置的内圆柱介质匹配段、管外圆锥介质辐射体，内圆柱介质匹配段插入圆波导管内；管外圆锥介质辐射体的内部中空形成介质壁，它的内部是空腔，结构是光滑表壁或者是进行几何赋形的结构。
9.根据权利要求1所述的一种双频共用的抛物面天线馈源，其特征在于，所述反射表面的表面是由几何赋形的结构。
10.根据权利要求1所述的一种双频共用的抛物面天线馈源，其特征在于，所述副反射表面敷设在圆波导管的内壁和/或外壁。
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