特殊形状导波介质棒馈电的双反射面天线制造技术

本发明专利技术公开了一种特殊形状导波介质棒馈电的双反射面天线。该天线包括圆波导、导波介质棒、锥形副反射面、抛物面反射面、金属圆环，其中：所述导波介质棒位于锥形副反射面和圆波导之间，该导波介质棒插入圆波导内腔，且位于圆波导内腔部分的导波介质棒分为多个同轴圆台，圆台半径沿锥形副反射面至抛物面反射面的方向递减；所述圆波导位于主反射面的圆心，圆波导的轴线与天线口径指向一致，微波信号由圆波导导入，并经过导波介质棒到锥形副反射面反射到抛物面反射面，最后由抛物面反射面平行发射。本发明专利技术有效改善了双反射面天线的反射系数S11，能够有效抑制交叉极化和降低欧姆损耗，降低旁瓣电平，提高辐射效率，结构对称、紧凑简单、易于实现。

Double-reflector antenna fed by dielectric rod with special shape guided wave

The invention discloses a dual reflector antenna fed by a special shape guided wave dielectric rod. The antenna includes a circular waveguide, a guided wave dielectric rod, a tapered secondary reflector, a parabolic reflector and a metal ring. The guided wave dielectric rod is located between the tapered secondary reflector and the circular waveguide. The guided wave dielectric rod is inserted into the circular waveguide cavity, and the guided wave dielectric rod located in the inner part of the circular waveguide is divided into coaxial platforms and circular rings. The radius of the platform decreases along the direction from the conical sub-reflector to the parabolic reflector; the circular waveguide is located at the center of the main reflector, the axis of the circular waveguide is the same as the antenna aperture, the microwave signal is introduced by the circular waveguide, and is reflected to the parabolic reflector through the guided wave dielectric rod to the conical sub-reflector, and finally by the parabolic reflector. Parallel emission. The invention effectively improves the reflection coefficient S11 of the dual reflector antenna, effectively suppresses cross polarization, reduces ohmic loss, reduces sidelobe level, improves radiation efficiency, and has symmetrical structure, compact and simple structure, and is easy to realize.

【技术实现步骤摘要】
特殊形状导波介质棒馈电的双反射面天线
本专利技术属于天线
，特别是一种特殊形状导波介质棒馈电的双反射面天线。
技术介绍
在很多实际应用领域，双反射面天线一直都是研究的焦点，比如：卫星通信，射频望远镜，微波传输和遥感系统。反射面的形状有四种典型的形式：抛物面、椭圆面、圆柱面、球面。抛物面是最常见的反射面结构，该结构中主焦点和补焦点是主要馈电位置：补焦点抛物面反射面天线有许多优点，例如天线和馈源之间高隔离度、低副瓣，但是这种结构也有它的缺点：高的交叉计划和波束倾斜；主焦点抛物面反射面天线有更多的优点：便宜，高性能，好维修以及好组装，然而这种对称结构会严重影响到高次模的旁瓣电平和交叉极化，因此降低了天线的效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种辐射效率高、结构简单的特殊形状导波介质棒馈电的双反射面天线。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种特殊形状导波介质棒馈电的双反射面天线，包括圆波导、导波介质棒、锥形副反射面、抛物面反射面、金属圆环，其中：所述导波介质棒位于锥形副反射面和圆波导之间，该导波介质棒插入圆波导内腔，且位于圆波导内腔部分的导波介质棒分为多个同轴圆台，圆台半径沿锥形副反射面至抛物面反射面的方向递减；所述圆波导位于主反射面的圆心，圆波导的轴线与天线口径指向一致，微波信号由圆波导导入，并经过导波介质棒到锥形副反射面反射到抛物面反射面，最后由抛物面反射面平行发射。进一步地，所述导波介质棒连接圆波导和锥形副反射面，通过调节圆波导内腔部分各个同轴圆台的高度和半径，从而调节馈源匹配。进一步，所述圆波导内腔部分导波介质棒的同轴圆台数量为3～8个。进一步地，所述导波介质棒采用介电常数为2.1，损耗角正切为0.0002的RogersTeflon商用板材。进一步地，整个天线结构关于圆波导的中心轴对称。进一步地，所述圆波导内腔部分导波介质棒的同轴圆台数量为6个，沿锥形副反射面至抛物面反射面的方向依此为第一～六圆台，其中第一圆台的半径与圆波导内径相等。本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：(1)在馈源处添加的导波介质棒，能有效提高馈源的阻抗匹配，从而提高整个天线的辐射效率；(2)有效抑制交叉极化，低副瓣，以及低阻抗损失；(3)结构对称，简单紧凑，尺寸小。下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述。附图说明图1为本专利技术实施例特殊形状导波介质棒馈电的双反射面天线的截面结构图。图2为本专利技术实施例特殊形状导波介质棒馈电的双反射面天线的馈源的模型图。图3为本专利技术实施例特殊形状导波介质棒馈电的双反射面天线的馈源的S11参数图。图4为本专利技术实施例特殊形状导波介质棒馈电的双反射面天线的馈源的E面H面的方向图。图5为本专利技术实施例特殊形状导波介质棒馈电的双反射面天线的S11参数图。图6为本专利技术实施例特殊形状导波介质棒馈电的双反射面天线的E面H面的方向图，其中(a)为f＝10.4GHz的方向图，(b)为f＝11GHz的方向图，(c)为f＝11.3GHz的方向图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。结合图1，本专利技术特殊形状导波介质棒馈电的双反射面天线，包括圆波导3、导波介质棒2、锥形副反射面1、抛物面反射面4、金属圆环5，其中：所述导波介质棒2位于锥形副反射面1和圆波导3之间，该导波介质棒2插入圆波导3内腔，且位于圆波导3内腔部分的导波介质棒2分为多个同轴圆台，圆台半径沿锥形副反射面1至抛物面反射面4的方向递减；阶梯变化的导波介质棒2能改善馈源匹配。所述圆波导3位于主反射面的圆心，圆波导3的轴线与天线口径指向一致，微波信号由圆波导3导入，并经过导波介质棒2到锥形副反射面1反射到抛物面反射面4，最后由抛物面反射面4平行发射。进一步地，所述导波介质棒2连接圆波导3和锥形副反射面1，通过调节圆波导3内腔部分各个同轴圆台的高度和半径，从而调节馈源匹配，实现馈源良好匹配，紧凑的匹配馈源有很多优点，比如：由于E面和H面相似的方向图导致低交叉极化，馈源不需要支撑结构降低了旁瓣电平，电子设备被放于主反射面后降低了欧姆损失。进一步地，所述圆波导3内腔部分导波介质棒2的同轴圆台数量为3～8个。示例性的，所述导波介质棒2采用介电常数为2.1，损耗角正切为0.0002的RogersTeflon商用板材。优选的，整个天线结构关于圆波导3的中心轴对称，以保持低交叉极化电平，天线是由后置波导馈电，提高天线的辐射效率，降低旁瓣电平。优选的，所述圆波导3内腔部分导波介质棒2的同轴圆台数量为6个，沿锥形副反射面1至抛物面反射面4的方向依此为第一～六圆台，其中第一圆台的半径与圆波导3内径相等。示例性的，本专利技术中工作频率为10.40GHz～11.33GHz的双反射面天线，本专利技术实施例不进行限制。实施例在给出整个抛物面反射天线前，我们给出匹配馈源的设计和优化：天线工作于10.40GHz～11.33GHz。在制作的实施例设计中，选定双反射面天线的尺寸为直径600mm，所述双反射面天线的工作频率为10.40GHz～11.33GHz，圆波导的内径为12.5mm，长度89mm，副反射面的尺寸：圆台直径100mm，高度17.5mm；其中心位于抛物面焦点附近。通过调整抛物面反射面4顶点到锥形副反射面1之间距离t的值，馈源的相位中心可以移动到抛物面反射面4的焦点。介质圆台的地面直径100mm上台面直径12.5mm，圆台高度正好连接圆波导管和副反射面。圆波导内部介质圆台分六部分，长度和半径次序排列：7.6mm，11.3mm，9.1mm，5mm，5mm，3mm；12.5mm，9.6mm，8.1mm，6.2mm，4.3mm，3.6mm。天线介质棒采用介电常数为2.1，损耗角正切为0.0002的RogersTeflon(PTFE)商用板材。结合图1，本专利技术实施例特殊形状导波介质棒馈电的双反射面天线的截面结构图。结合图2，本专利技术实施例特殊形状导波介质棒馈电的双反射面天线的馈源的模型图。结合图3，本专利技术实施例特殊形状导波介质棒馈电的双反射面天线的馈源的S11参数图。其VSWR<1.1(S11<-26.dB)的工作频率在10.50GHz～11.63GHz。结合图4，本专利技术实施例特殊形状导波介质棒馈电的双反射面天线的馈源的E面H面的方向图。天线在中心频率点的增益为5.3dBi。结合图5，为本专利技术实施例特殊形状导波介质棒馈电的双反射面天线的S11参数，S11<1.1天线带宽覆盖了10.40GHz～11.33GHz(9.3％)。进行可选择的调整当t的值为89mm时，f＝10.9GHz所对应的仿真结果如图6。图6显示了反射参数S11的图，其VSWR<1.1(S11<-26.dB)的工作频率在10.40GHz～11.33GHz。结合图6(a)本专利技术实施例特殊形状导波介质棒馈电的双反射面天线在频率f＝10.4GHz处的E面、H面的方向图，天线在此频率点的增益为33.3dBi。结合图6(b)本专利技术实施例特殊形状导波介质棒馈电的双反射面天线在频率f＝11GHz处的E面、H面的方向图，天线在此频率点的增益为33.7dBi。结合图6(c)本专利技术实施例特殊形状导波介质棒馈电的双反射面天线在频率f＝11.3GHz处的E面、H面的方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种特殊形状导波介质棒馈电的双反射面天线，其特征在于：包括圆波导(3)、导波介质棒(2)、锥形副反射面(1)、抛物面反射面(4)、金属圆环(5)，其中：所述导波介质棒(2)位于锥形副反射面(1)和圆波导(3)之间，该导波介质棒(2)插入圆波导(3)内腔，且位于圆波导(3)内腔部分的导波介质棒(2)分为多个同轴圆台，圆台半径沿锥形副反射面(1)至抛物面反射面(4)的方向递减；所述圆波导(3)位于主反射面的圆心，圆波导(3)的轴线与天线口径指向一致，微波信号由圆波导(3)导入，并经过导波介质棒(2)到锥形副反射面(1)反射到抛物面反射面(4)，最后由抛物面反射面(4)平行发射。

【技术特征摘要】
1.一种特殊形状导波介质棒馈电的双反射面天线，其特征在于：包括圆波导(3)、导波介质棒(2)、锥形副反射面(1)、抛物面反射面(4)、金属圆环(5)，其中：所述导波介质棒(2)位于锥形副反射面(1)和圆波导(3)之间，该导波介质棒(2)插入圆波导(3)内腔，且位于圆波导(3)内腔部分的导波介质棒(2)分为多个同轴圆台，圆台半径沿锥形副反射面(1)至抛物面反射面(4)的方向递减；所述圆波导(3)位于主反射面的圆心，圆波导(3)的轴线与天线口径指向一致，微波信号由圆波导(3)导入，并经过导波介质棒(2)到锥形副反射面(1)反射到抛物面反射面(4)，最后由抛物面反射面(4)平行发射。2.根据权利要求1所述的特殊形状导波介质棒馈电的双反射面天线，其特征在于：所述导波介质棒(2)连接圆波导(3)和锥形副反射面(1)，通过调节圆波导(3)内...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金栋，汤普祥，冯敏，吴翠翠，汪书阁，周雅莉，姚祺，陈峤羽，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32