对多反射面天线的电磁波的发射/接收源的改进制造技术

本发明专利技术涉及一种卡塞格伦型多反射面天线的电磁波发射／接收源，该天线包括在第一频带工作的纵向辐射装置（１２）和在第二频带工作的ｎ个行波型的辐射元件（１１）的阵列，ｎ个辐射元件对称地布置在纵向辐射装置的周围，阵列和纵向辐射装置有近似一致的相位中心，其特征在于ｎ个辐射元件的阵列由多边形横截面的波导来激励。该发明专利技术特别应用于在Ｃ频带、Ｋｕ频带、Ｋａ频带工作的卫星通信系统。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
对多反射面天线的电磁波的发射/接收源的改进
本专利技术涉及一种发射(T)/接收(R)源天线，以后称为T/R源，它可被放置于天线系统的焦点，更为明确的是放在卡塞格伦双反射面天线的焦点上。这种T/R源的一个可能应用是在使用C频带、Ku频带、Ka频带的卫星通信系统中。
技术介绍
在2000年6月9日以Thomson Multimedia的名义提出的、标题为“Perfectionnement aux antennes-source d’émission/réception d’ondesélectromagnétiques”[对电磁波的发射/接收源天线的改进]的法国专利申请00/07424已经提出了一种混合T/R源，它由螺旋体阵列组成，由印制馈电电路激励该螺旋体阵列，该阵列围绕纵向辐射天线，例如螺旋体或者“聚苯乙烯棒(polyrod)”。为了使发射源和接收源间的交互作用最小化，使用螺旋体阵列来接收和使用纵向辐射源来发射是有利的。然而，在接收时，印制馈电电路的损耗在链路估算具有双重效果。这是因为减小了天线指标G/T比，因为，一方面天线增益G的减小，而另一方面由于馈电电路的消耗损失导致的噪声温度T的增加。从这个观点来说，专利申请00/07424提出的解决方案能够使用螺旋体阵列，更好的是使用贴片(patch)阵列来提高天线的G/T比。而且，在法国专利申请00/07424中，在基板上蚀刻有螺旋体的印制馈电电路，基板包含天线的接收电路，并且它垂直于螺旋体的辐射轴放置。这样，在卡塞格伦结构中，为了避免由低噪声阻塞(LNB)产生的阻塞，需要把双反射面系统的焦点放在主反射面的顶点。这种对卡塞格伦系统在几何上的约束需要使用非常有方向性的源，这样的源有增加天-->线系统旁瓣电平的效果。如以图形的方式显示了包括主反射面1、源2和面对源2的辅反射面3的卡塞格伦结构的图1所示，这是因为旁瓣主要产生于：i)辅反射面3的衍射。衍射后的能量有一个以分贝(dB)表示等于(G-Edge)的绝对电平。G是基本上由它的方向性定义的主要源的增益。对于双反射面系统的最优化运行，边缘(Edge)大约是20dB。由衍射导致的旁瓣电平大约为(G-Edge)的值；ii)由同样的源2辐射的旁瓣I，它不与辅反射面3相交。如果主要源有以分贝表示的旁瓣电平SLL，则由主要源的旁瓣导致的天线系统旁瓣的绝对电平等于(G-SLL)。减少卡塞格伦系统的旁瓣的一种方法是降低G。可是，如图2所示，为了降低G和保持最优化的边缘(Edge)值(大约为20dB)，天线系统的焦点2′必须位于主反射面1和辅反射面3之间。本专利技术的目的是通过提供T/R源结构来补救这个问题，该结构的相位中心在主反射面和辅反射面之间，在双反射面天线系统的运行中不会导致阻塞。这样，它就可能减小天线系统的旁瓣。此外，降低主要源的旁瓣电平(SLL)同时使天线系统的旁瓣被减小。本专利技术也提出了一种新颖的T/R源结构，该结构使得发射/接收源的旁瓣被减小。此外，与基于均匀透镜的聚焦系统相反，双反射面天线系统有精确定义的焦点，同时，对于T/R源，需要它们的相位中心完全一致。这样，本专利技术也提出了一种T/R源结构，该结构使得发射和接收源的相位中心完全一致。
技术实现思路
本专利技术的主题是一种卡塞格伦型多反射面天线的电磁波发射/接收(T/R)源，该天线包括在第一频带工作的纵向辐射装置和在第二频带工作的n个行波型辐射元件的阵列，n个辐射元件对称地布置在纵向辐射装置的周围，该阵列和纵向辐射装置有近似公共的相位中心，其特征在-->于n个辐射元件的阵列由矩形横截面的波导来激励。根据一个实施例，n个辐射元件的阵列是圆形阵列，并且波导形成了“菠萝片”形状的空腔。在这种情况下，波导具有的尺寸如下，其中D是圆形阵列的平均直径：D＝nλg/2，其中n表示辐射元件的个数，λg表示导波在工作频率时的波长。λg＝λ0[εr-(λ0/λc)2]-1/2，其中，λc是对于TE01基本模式的矩形波导的截止波长，λ0是在真空中的波长，εr是填充波导的电介质的介电常数；和λc＝2a(εr)1/2，其中a是矩形波导的宽度。为了获得源的良好方向性，把D选择为1.3λ0＜D＜1.9λ0。连接在接收电路上(低噪声放大器(LNA)，混频器)的探针通过同轴电缆激励以上的矩形波导。而且，对于发射，纵向辐射天线可以或者由圆形或矩形波导激励的聚苯乙烯棒形成，或者由同轴电缆激励的长螺旋体形成，所说的螺旋体位于阵列的中心，它具有一种后空腔，这可能会：1)减小纵向辐射天线的旁瓣和后瓣；2)使发射源和接收源的相位中心一致；和3)改善发射源和接收源之间在隔离方面的性能。最后，为了减小螺旋体阵列的旁瓣，另一个圆锥形的空腔围绕所说的阵列。附图说明通过阅读以下给出的不同实例描述，本专利技术更进一步的特定和优点将会变得明显。该描述参照附图给出，其中：图1是依照先前的技术卡塞格伦系统的图形表示，它已经被描述过；图2是与图1相对应的图形表示，解释了本专利技术打算解决的问题中的一个，它也已经被描述过。图3是依照本专利技术，包括源的卡塞格伦系统的图形表示；图4a和图4b依照本专利技术分别显示了一个实施例的源系统剖视和俯-->视图。图5是在图4的系统中使用的螺旋体的详细剖视图。图6是给出了矩形波导耦合到螺旋体的结果作为频率函数的曲线。图7是与图4a一样的视图，显示了为仿真提出的系统。图8、图9和图10是给出了图7的源系统执行的仿真结果曲线。图11显示了依照本专利技术的源系统的另一个实例。为了简化问题，同样的元件在图中采用同样的参考数字。具体实施方式参照图3到图11，现在将描述本专利技术的不同实施例。图3图示了构成本专利技术的主题的T/R源10的剖视图，T/R源被放置在双反射面天线系统的焦点，该天线系统位于两个反射面1和3之间。发射/接收源天线构成了本专利技术的主题，与较传统的使用波导技术的方法比较，它受益于以下优势，即：减小了的尺寸，减少了的重量和降低了的花费，同时由于两个信道间的物理隔离使得在发射和接收信道间有好的电隔离。此外，与在法国专利申请00/07424中描述的进行比较，得出：i)使得由螺旋体阵列组成的源的损耗进一步降低，这是由于它使用单模的矩形波导使馈电电路具有非常低的损耗，该损耗已知为最小的损耗，同时它的长度平均减小到圆形阵列直径的一半；ii)对于卡塞格伦型双反射天线非常高旁瓣的问题它提出了低成本的解决方法：通过使混合源系统的相位中心放置在主反射面和辅反射面之间；和通过减小主要发射和接收源的旁瓣；iii)它使得发射和接收源的相位中心完全一致，这样使主要源在发射和接收中都被最优化地定位。参照图4到图10，现在将更详细地描述本专利技术优选的实施例。图4a和图4b分别显示了构成本专利技术主题的源系统的剖视图和俯视图。在这个特定的情况下：行波型的n个辐射元件的阵列由8个螺旋体11组成。它们被放置在-->直径为D的圆的圆周上，并在第二频带工作。它们安装在“菠萝片”状波导15的上面15a上；位于阵列中间的纵向辐射天线是“聚苯乙烯棒”12。如图4a和图7所示，后空腔13和14是圆锥形的，它们用来减少在“聚苯乙烯棒”和螺旋体阵列两个情况下旁瓣的辐射。同轴电缆16激励形状为“菠萝片”的矩形波导15。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卡塞格伦型多反射面天线的电磁波发射／接收（Ｔ／Ｒ）源，该天线包括在第一频带工作的纵向辐射装置（１２，１２’）和在第二频带工作的ｎ个行波型的辐射元件（１１）的阵列，ｎ个辐射元件对称地布置在纵向辐射装置的周围，该阵列和纵向辐射装置有近似一致的相位中心，其特征在于ｎ个辐射元件的阵列由多边形横截面的波导（１５）来激励。

【技术特征摘要】
FR 2000-10-12 00/132131.一种卡塞格伦型多反射面天线的电磁波发射/接收(T/R)源，该天线包括在第一频带工作的纵向辐射装置(12，12’)和在第二频带工作的n个行波型的辐射元件(11)的阵列，n个辐射元件对称地布置在纵向辐射装置的周围，该阵列和纵向辐射装置有近似一致的相位中心，其特征在于n个辐射元件的阵列由多边形横截面的波导(15)来激励。2.根据权利要求1所述的源，其特征在于n个辐射元件的阵列是圆形阵列，波导形成了“菠萝片”形状的空腔。3.根据权利要求1和2所述的源，其特征在于波导(15)具有尺寸以至于D是圆形阵列的平均直径：D＝nλg/2，其中n表示辐射元件的个数，λg表示导波在工作频率时的波长；λg＝λ0[εr-(λ0/λc)2]-1/2，其中，λc是对于TE01基本模式的矩形波导的...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿里卢齐耶，菲利普米纳尔，弗兰克图多尔，让弗朗索瓦平托斯，
申请(专利权)人：汤姆森许可贸易公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]