一种适用于Ku波段的卫星通信天线制造技术

本发明专利技术公开一种适用于Ku波段的卫星通信天线，包括主反射面、副反射面、馈源，其特征在于：馈源位于主反射面与副反射面之间，主反射面为抛物面，副反射面为椭球截面；主反射面投影直径：1.2m，焦距：0.8m，主反射面下边缘高度：0.07m，主反射面下边缘对焦点的倾角：5.01°，副反射面半张角：20°，焦距：0.3m，沿主反射面轴线方向投影直径：0.34m，副反射面轴线与主反射面轴线的夹角：12.76°，所述馈源口面最大外半径：92.88mm，最大内半径：52.6mm，所述馈源轴线与副反射面轴线的夹角：28.02°，馈源口径中心到副反射面的最短距离：0.404m；馈源为波纹喇叭型。本发明专利技术造型小，适用于家用，收发效率高。

A satellite communication antenna for Ku band

The invention discloses a satellite communication antenna for Ku band, including the main reflector and subreflector, feed, which is characterized in that the source is located in the main reflector and subreflector between the main reflector, parabolic, subreflector ellipsoid cross section; the main reflector projection focal length: 0.8m diameter: 1.2m and the main reflector edge height: 0.07m, main reflector under the edge on the focus angle: 5.01 degrees, subreflector half angle: 20 degrees, focal length: 0.3m, the diameter of the main reflector along the axis direction of projection: 0.34M, the angle between the subreflector axis and the axis of the main reflector: 12.76 degrees, the maximum the feed aperture radius: 92.88mm, maximum radius: 52.6mm, the angle between the feed axis and the subreflector axis: 28.02 degrees, feed aperture center to side reflection the shortest distance: 0.404m; the feed is a corrugated horn. The invention is small in shape and suitable for domestic use, and has high transmitting and receiving efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于Ku波段的卫星通信天线
本专利技术涉及一种卫星通信地面站天线，特别是关于一种适用于Ku波段的卫星通信天线。
技术介绍
抛物面型反射天线是一种常见的天线形式，为了最大程度提高反射面天线的效率，避免馈源支撑结构对辐射口径的遮挡，用于地面卫星通信的反射面天线一般采用偏置反射面的形式，其中有单偏置抛物面天线、双偏置Gregorian型反射面天线、双偏置Cassegrain型反射面天线。单偏置抛物面天线结构简单，但是馈源安置在前部，给馈电带来不便，也增大了信号的损耗；另一个重要的方面是，单偏置抛物面天线的极化特性较差，交叉极化电平高，因而不宜采用。双偏置型的反射面采用后馈方式，而且倾斜的副反射面可以最大程度的降低交叉极化电平。双偏置Cassegrain型反射面天线要求馈源具有较窄的波束宽度，势必造成馈源口径过大，不利于选择实用的天线结构参数；双偏置Gregorian型反射面天线没有这个问题，馈源波束可以较宽，易于实现工程化的天线结构。小型化卫星通信地面站天线已成为市场所需，因此需要合理设计天线主反射面、副反射面、馈源的位置和尺寸，才能使副瓣电平在最大范围角域内低于包络曲线，以提高增益。
技术实现思路
本专利技术着力于解决现有技术之不足，提供一种适用于Ku波段的卫星通信天线，该天线外型小，采用双偏置的Gregorian型反射面构型，采用圆锥波纹喇叭馈源构型，双频双线极化收发共用，可以最大程度降低交叉极化，提高天线效率，而且配以双工器，实现较低的电压驻波比，较高的收发隔离度。本专利技术解决以上技术问题所采取的技术方案如下：一种适用于Ku波段的卫星通信天线，包括主反射面、副反射面、馈源，其特征在于：所述馈源位于主反射面与副反射面之间，所述主反射面为抛物面，所述副反射面为椭球截面；所述主反射面投影直径：1.2m，焦距：0.8m，主反射面下边缘高度：0.07m，主反射面下边缘对焦点的倾角：5.01°，所述副反射面半张角：20°，焦距：0.3m，沿主反射面轴线方向投影直径：0.34m，副反射面轴线与主反射面轴线的夹角：12.76°，所述馈源口面最大外半径：92.88mm，最大内半径：52.6mm，所述馈源轴线与副反射面轴线的夹角：28.02°，馈源口径中心到副反射面的最短距离：0.404m。进一步地：所述馈源为圆锥波纹喇叭型，喇叭内孔壁具有环形波纹，波纹凸起高度6±0.05mm，波纹间距6±0.05mm，喇叭口部内径径102.6±0.05mm，外径118.6±0.05mm。进一步地：所述天线还包括一双工器，所述双工器技术指标如下：工作频率：发射：13.75～14.50GHz，接收：10.95～12.75GHz；电压驻波比：发射：≤1.1:1，接收：≤1.25:1；收发隔离度：≥85dB；插入损耗：发射：≤0.1dB，接收：≤0.2dB；射频接口：WR75。与已有技术相比，本专利技术显著的有益效果体现在：1)它的主反射面投影直径仅有1.2m，外形小，适用于家庭小型化使用。2)它可以满足工作频率与带宽：发射：13.75～14.50GHz，接收：10.95～12.75GHz。3)副瓣包络符合地面卫星通信天线通用规范，即：天线方向图副瓣电平应在90％的角域内低于上面规定的包络曲线，允许其余10％角域的副瓣电平超过包络曲线，但不多于3dB。4)电压驻波比：1.25：1。5)交叉极化：11.95GHz≤-38.00dB，14.25GHz＜-39.00dB。6)11.95GHz频率下增益：42.4833，效率：73.59％，波束宽度：1.5257。7)14.25GHz效率下增益：44.0161，效率：78.62％，波束宽度：1.2170。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为天线布局图；图2为天线各尺寸设计示意图；图3为天线辐射方向图；图4为馈源剖面图；图5为11.95GHz馈源方向图；图6为14.25GHz馈源方向图；图7为11.95GHz，±30°主极化方向图；图8为11.95GHz，±180°主极化方向图；图9为11.95GHz，±30°交叉极化方向图；图10为11.95GHz，±180°交叉极化方向图；图11为14.25GHz，±30°主极化方向图；图12为14.25GHz，±180°主极化方向图；图13为14.25GHz，±30°交叉极化方向图；图14为14.25GHz，±180°交叉极化方向图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述，但本领域的技术人员应该知道，以下实施例并不是对本专利技术技术方案作的唯一限定，凡是在本专利技术技术方案精神实质下所做的任何等同变换或改动，均应视为属于本专利技术的保护范围。如图1所示，本专利技术提供的天线，包括主反射面1、副反射面2、馈源3。本专利技术中选择双偏置Gregorian反射面天线设计方案，主反射面1为抛物面，副反射面2为椭球截面，馈源3位于主反射面1与副反射面2之间。在本方案中，遵循以下设计原则：1)馈源到副反射面距离满足馈源口径的远场条件；2)副反射面和馈源的偏置角度符合Mizuguchi条件，以获得最低的交叉极化电平；3)副瓣包络符合地面卫星通信天线通用规范；4)工作频率与带宽：发射：13.75～14.50GHz，接收：10.95～12.75GHz；5)极化：发射：垂直线极化，接收：水平线极化；6)主反射面下边缘对焦点的倾角为5°；7)为使天线结构紧凑，焦径比约为0.66；8)副反射面边缘照射电平低于-15dB；9)为了降低副反射面边缘的绕射效应，对副反射面进行适量的扩展，使其沿副反射面轴线方向的投影直径比馈源±20°波束照射范围的直径增大10％；10)馈源对副反射面的照射张角取为±20°；11)馈源口径不会对主面造成遮挡。根据以上设计原则，经过分析对天线结构参数进行了优化选取，双偏置Gregorian型反射面天线的具体结构参数如下，如图2所示：主反射面投影直径：1.2m焦距：0.8m主面下边缘高度：0.07m副面半张角：20°副面焦距：0.3m副面投影直径(沿主面轴线方向)：0.34m副面轴线与主面轴线的夹角：12.76°馈源轴线与副面轴线的夹角：28.02°馈源口径中心到副面的最短距离：0.404m主面下边缘对焦点的倾角：5.01°馈源口面允许最大外尺寸半径：92.88mm馈源口面允许最大内尺寸半径：52.6mm采用反射面分析软件GRASP8对该天线进行了分析，辐射方向图见图3所示。同时验证了焦距变化对天线辐射性能的影响，如表1：表1主反射面焦距变化时天线增益的变化在主反射面焦距变化时，同时保证馈源到副反射面的距离满足远场条件、副反射面尺寸基本不变，经比较，当焦距取为0.8m时天线的增益、交叉极化等性能达到最优。在焦距取为0.7米时，虽然天线增益还可以进一步提高，但此时为了保证馈源到副反射面的距离满足远场条件，副反射面尺寸必须增大，另外交叉极化还会升高，因此不宜选用。在馈源方面，本专利技术采用圆锥波纹喇叭型设计，内孔壁具有环形波纹，结构如图4所示，喇叭孔内波纹凸起高度6±0.05mm，波纹间距6±0.05mm，喇叭壁厚2±0.05mm，喇叭口部内径102.6±0.05mm，外径118.6±0.05mm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于Ku波段的卫星通信天线，包括主反射面、副反射面、馈源，其特征在于：所述馈源位于主反射面与副反射面之间，所述主反射面为抛物面，所述副反射面为椭球截面；所述主反射面投影直径：1.2m，焦距：0.8m，主反射面下边缘高度：0.07m，主反射面下边缘对焦点的倾角：5.01°，所述副反射面半张角：20°，焦距：0.3m，沿主反射面轴线方向投影直径：0.34m，副反射面轴线与主反射面轴线的夹角：12.76°，所述馈源口面最大外半径：92.88mm，最大内半径：52.6mm，所述馈源轴线与副反射面轴线的夹角：28.02°，馈源口径中心到副反射面的最短距离：0.404m。

【技术特征摘要】
1.一种适用于Ku波段的卫星通信天线，包括主反射面、副反射面、馈源，其特征在于：所述馈源位于主反射面与副反射面之间，所述主反射面为抛物面，所述副反射面为椭球截面；所述主反射面投影直径：1.2m，焦距：0.8m，主反射面下边缘高度：0.07m，主反射面下边缘对焦点的倾角：5.01°，所述副反射面半张角：20°，焦距：0.3m，沿主反射面轴线方向投影直径：0.34m，副反射面轴线与主反射面轴线的夹角：12.76°，所述馈源口面最大外半径：92.88mm，最大内半径：52.6mm，所述馈源轴线与副反射面轴线的夹角：28.02°，馈源口径中心到副反射面的最短距离：0.404m。2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵泊然，
申请(专利权)人：赵泊然，
类型：发明
国别省市：北京,11