一种超宽带点波束环焦天线制造技术

本发明专利技术公开了一种超宽带点波束环焦天线，包括：主反射面、副反射面、馈源组件和耦合器组件；其中，超宽带的带宽不小于两倍频程；所述副反射面通过三根以上支撑杆固定在主反射面上；馈源组件和耦合器组件均安装于主反射面的内底部，馈源组件设计有两个端口，耦合器组件设计有四个端口，馈源组件的两个端口与耦合器组件的其中两个端口对应连接，耦合器组件的另外两个端口作为该环焦天线的两个输入输出口，且一个输入输出口对应左旋圆极化，另一个输入输出口对应右旋圆极化。出口对应右旋圆极化。出口对应右旋圆极化。

【技术实现步骤摘要】
一种超宽带点波束环焦天线


[0001]本专利技术涉及微波天线
，具体涉及一种超宽带点波束环焦天线。

技术介绍

[0002]环焦天线也被称为抛物线焦轴偏移轴对称双镜天线，其在星载通信天线中占有独特地位，特别是在中小型星载通信天线中，具有馈源造成的初级遮挡小于副反所造成的次级遮挡的优点。另外，馈源对副反的几何光学反射不遮挡，环焦天线整机的电压驻波比基本上取决于馈源的电压驻波比，使得环焦天线整机的电压驻波比易于设计，极化鉴别率也高。环焦天线还有一个优点是天线效率较高，这是由于馈源的辐射场经过副反反射后，在天线口径上分布比较均匀，从而天线效率较高。环焦天线的主反射面是抛物线，副反射面一般是椭圆，馈源相位中心位于椭圆的一个焦点上，另一个焦点与主反射面的焦点重合。
[0003]环焦天线的形式多样，例如上海航天测控通信研究所(专利技术人：张丽娜等)申请的《一种基于新型支撑副反的星载环焦天线》(申请号：CN201710221471.9)和信息产业部电子第五十四研究所(专利技术人：杨可忠等)申请的《一种椭圆波束变焦距环焦天线》(申请号：CN02214415.3)。前者设计了一种基于新型支撑副反的星载环焦天线，其包括主反射面、副反射面、馈源组件、圆柱介质罩、圆台介质罩、调整垫片以及中心支撑罩，馈源组件安装在中心支撑桶上，圆柱介质罩与副反射面紧固连接后与圆台介质罩通过螺钉固定，然后共同安装在中心支撑桶上，中心支撑桶与圆台介质罩之间以及中心支撑桶与主反射面之间增加调整垫片，中心支撑桶最终被固定在主反射面上。该专利技术主要是针对环焦天线支撑结构的设计，未对超宽频带(以下简称为超宽带)环焦天线进行研究。后者设计了一种椭圆波束变焦距环焦天线，它由变焦距主面、变焦距副面、馈源、跟踪网络部件、极化调整部件、俯仰机构、座架、支杆、支耳等部件组成。该技术采用变焦距环焦结构的主面和副面以产生高效率的椭圆波束，但也未对超宽带环焦天线进行研究。
[0004]综上，目前环焦天线的研究多集中于波束赋形、变焦距设计、轻量化结构和新型材料等方面，鲜有针对超宽带(带宽不小于两倍频程)环焦天线进行的研究。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种超宽带点波束环焦天线，能够在超宽带内实现双圆极化点波束覆盖，且每个极化对应一个单独的馈电端口，双圆极化同时工作，结构紧凑，天线效率高。
[0006]本专利技术的技术方案为：一种超宽带点波束环焦天线，包括：主反射面、副反射面、馈源组件和耦合器组件；其中，超宽带的带宽不小于两倍频程；
[0007]所述副反射面通过三根以上支撑杆固定在主反射面上；馈源组件和耦合器组件均安装于主反射面的内底部，馈源组件设计有两个端口，耦合器组件设计有四个端口，馈源组件的两个端口与耦合器组件的其中两个端口对应连接，耦合器组件的另外两个端口作为该环焦天线的两个输入输出口，且一个输入输出口对应左旋圆极化，另一个输入输出口对应
右旋圆极化。
[0008]优选地，所述环焦天线的焦径比为0.3～0.8。
[0009]优选地，所述耦合器组件采用带状线耦合器，包括：微带板、插头组件、腔体和腔体盖板；微带板安装于腔体内并通过腔体盖板盖合，四个插头组件与微带板中的两条金属带线的四个端口连接。
[0010]优选地，所述微带板由三层基板压合而成，三层基板分别为上层基板、中间基板和下层基板；上层基板的上表面预留有金属地Ⅰ；中间基板的上表面蚀刻有金属带线Ⅰ；下层基板的上表面蚀刻有金属带线Ⅱ，下表面预留有金属地Ⅱ；两条金属带线相同，布置方向相反，且两条金属带线沿着中间基板的长度方向错开。
[0011]优选地，所述耦合器组件采用微带功分器或带状线功分器。
[0012]优选地，所述主反射面和副反射面的直径比为3:1～5:1。
[0013]优选地，所述馈源组件的相位中心位于副反射面的母线所在椭圆的一个焦点上，椭圆的另一个焦点与主反射面的焦点重合；其中，副反射面的两个母线共用椭圆其中的一个焦点。
[0014]优选地，所述的馈源组件采用喇叭天线或脊喇叭天线或Vivaldi天线或振子天线。
[0015]有益效果：
[0016](1)本专利技术通过采用两端口的馈源组件、四端口的耦合器组件和小焦径比的主副反射面形成的环焦天线方案来在超宽带内实现双圆极化点波束覆盖，每个极化对应一个单独馈电端口，双圆极化同时工作，结构紧凑，天线效率高。
[0017](2)本专利技术的环焦天线在X～Ku工作频段内，其中心频率增益不小于27dBi、波束宽度不小于5
°
，下边频增益不小于22dBi、波束宽度不小于8
°
，上边频增益不小于28dBi、波束宽度不小于3.5
°
；且该环焦天线双圆极化的轴比均优于2dB，驻波不超过1.7(一般不超过2，1.7即达到了较好的水平)，包络仅为Ф300*65mm3。
[0018](3)本专利技术中具体设计的耦合器组件为交错带状线形式的耦合器，可以与馈源组件的两个端口连接，从而在超宽带内快速实现双圆极化点波束覆盖。
[0019](4)本专利技术中微带板的结构设计，有利于实现耦合器组件的功率分配作用。
[0020](5)本专利技术的环焦天线将主、副反射面的直径比设计为3:1～5:1，保证在超宽带内实现双圆极化点波束覆盖的情况下，使得结构更加紧凑，优于传统设计的主、副反射面直径比不小于10:1的环焦天线。
附图说明
[0021]图1为本专利技术环焦天线的结构示意图。
[0022]图2为本专利技术中耦合器组件的结构示意图。
[0023]图3为本专利技术中微带板的爆炸图。
[0024]图4为本专利技术的整个环焦天线在X～Ku频段下边频水平和垂直切面的仿真增益方向图；其中，X、Ku分别指无线电频谱中的X和Ku频段，Gain为增益，Elevation为垂直切面，Azimuth为水平切面，θ为环焦天线的俯仰角。
[0025]图5为本专利技术的环焦天线在X～Ku频段中心频点水平和垂直切面的仿真增益方向图。
[0026]图6为本专利技术的环焦天线在X～Ku频段上边频水平和垂直切面的仿真增益方向图。
[0027]图7为本专利技术的环焦天线在X～Ku频段水平和垂直切面的仿真轴比方向图；其中，AR为轴比，fdown_Elevation为垂直切面的下边频，fdown_Azimuth为水平切面的下边频，f0_Elevation为垂直切面的中心频率，f0_Azimuth为水平切面的中心频率，fup_Elevation为垂直切面的上边频，fup_Azimuth为水平切面的上边频。
[0028]图8为本专利技术中耦合器组件的四个端口的电压驻波比仿真曲线；其中，VSWR为驻波；VSWR1
‑
4为端口1
‑
4的驻波，fdown为下边频，fup为上边频，f0为中心频率，Frequency为频率。
[0029]图9为本专利技术中耦合器组件的四个端口间的插损仿真曲线；其中，LOSS为损耗；dB(S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超宽带点波束环焦天线，其特征在于，包括：主反射面(1)、副反射面(2)、馈源组件(3)和耦合器组件(4)；其中，超宽带的带宽不小于两倍频程；所述副反射面(2)通过三根以上支撑杆(6)固定在主反射面(1)上；馈源组件(3)和耦合器组件(4)均安装于主反射面(1)的内底部，馈源组件(3)设计有两个端口，耦合器组件(4)设计有四个端口，馈源组件(3)的两个端口与耦合器组件(4)的其中两个端口对应连接，耦合器组件(4)的另外两个端口作为该环焦天线的两个输入输出口，且一个输入输出口对应左旋圆极化，另一个输入输出口对应右旋圆极化。2.如权利要求1所述的超宽带点波束环焦天线，其特征在于，所述环焦天线的焦径比为0.3～0.8。3.如权利要求1所述的超宽带点波束环焦天线，其特征在于，所述耦合器组件(4)采用带状线耦合器，包括：微带板(7)、插头组件(8)、腔体(9)和腔体盖板(10)；微带板(7)安装于腔体(9)内并通过腔体盖板(10)盖合，四个插头组件(8)与微带板(7)中的两条金属带线的四个端口连接。4.如权利要求3所述的超宽带点波束环焦天线，其特征在于，所述微带板(7)由三层基板压合而成，三层基板分别为上层基板(...

【专利技术属性】
技术研发人员：马炳，鲁帆，段江年，刘志佳，姜华，薛欣，周怀安，董楠，杨小勇，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：