单抛物面C波段天线偏焦接收专用馈源制造技术

本发明专利技术涉及一种天线系统的馈源，为补偿单天线多星接收时偏焦位置增益值下降太多而设计。本发明专利技术馈源的反射面是可将部分散焦能量集中在口径面附近的球反射面；馈源筒内圆波导端口至圆波导口间呈垂直高度为４. ３ｃｍ的喇叭形，圆波导端口径为６. ９ｃｍ，圆波导口径为５. ８ｃｍ，再经圆方过渡变成对应ＬＮＢ方波导口结构。实施例馈源在Φ＝３－５米、Ｆ／Ｄ＝０. ３８的抛物面天线中，接收±１０°角间隔的卫星信号，总增益值可补偿１. ５ｄＢ以上。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种天线部件，更确切地说是涉及一种可同时接收多颗卫星电视信号的单抛物面C波段天线偏焦接收专用馈源。近几年来，我国的卫星电视应用取得了蓬勃的发展，应用卫星一个个的启用，增加了节目源，极大地改善了我国各地电视节目的多样性，普及性和复盖面。如何在已有的条件下接收到更多个频道的电视节目，这也是众多观众共同关心的一个问题。目前，我国正在使用的通信卫星容量较小，已有的电视节目频道、通信频道不得不分别安排在处于赤道上空不同位置的几颗卫星分别转发。地面上的接收单位所使用的卫星接收天线只能是一付天线对准一个卫星，如再接收其他卫星的节目，只有再增添新的天线。我国现使用的C波段频率，其对应的有效全向辐射功率EIRPS值较小，所以接收天线的尺寸都较大，口径一般为3米左右，从而占用了卫星电视单收站设备中的大部分投资，另外天线尺寸大占据的空间也大，也带来了安装和固定方面的新问题，增加了安装难度，因此一般单位难于实现安装多座天线接收多颗卫星电视节目的规划。卫星接收天线使用的是用金属板或金属网制成的旋转抛物面，将卫星传来的微弱电磁波聚焦在焦点位置处，以提高接收点的电磁波强度，提高增益。对于同一付抛物面天线来说，最佳聚焦、最大增益的位置是在焦点处，对于C波段接收是将电磁波能量集中在φ＝6cm的园波导处，偏离开主焦点，聚焦效果变差及增益下降，但若能获得足够高的场强，满足实用要求也是可以选用的，因此实际应用中对卫星接收天线的要求是不如光学凹面镜成像那么严格的。偏焦技术是扫描雷达中广泛应用的技术，实践证明，将其应用于卫星电视接收中也是切实可行的。扫描雷达技术中的偏焦技术是利用在焦平面上移动同一馈源，使工作在收、发状态下，事实上，在收、发状态下，馈源口面附近电磁场分布也不是完全对称的，在天线只用于单收的条件下，其最佳偏焦位置与用于收、发状态下的情况稍有不同，单收也并不象收发，-->要求的那样严格，如不必考虑旁瓣特性，只要在500MHZ带宽内平坦、取得尽量大的增益，所接收的视频信号信噪比（不加权）在实用中可达到32-40dB，即可满足不同场合的接收要求，因此偏焦接收技术在卫星电视单收站中有广泛的实用价值。采用普通抛物面天线，在其主焦、偏焦位置处分别安装馈源，可同时接收几颗定点卫星转发的信号，实现单天线多星接收。但由于偏焦接收时效率是要降低的，降低量值与天线口径、焦径比F/D、卫星角度等各种因素有关，就目前常用的F/D≈0.38的天线而论，一般使用3M-5M直径的天线，在卫星间角度接近±10°左右时，则增益下降太多，从而使多星接收失去实用意义。本专利技术的目的是设计一种C波段单抛物面天线偏焦接收专用馈源，使用这种馈源，可在卫星偏角大时补偿增益值的下降，从而扩大抛物面天线偏焦应用接收张角范围，所设计的馈源还应能适合于各种规格的天线。本专利技术的C波段抛物面天线偏接收专用馈源，由反射面和与反射面连为一体的馈源筒、法兰盘构成，其特征在于;所述的反射面是可将部分散焦能量集中在口径面附近的球反射面;所述馈源筒内的圆波导端口至圆波导口间呈口径渐变的短喇叭形;所述圆波导端口口径φ为6.9cm，圆波导口口径为5.8cm，圆波导端口至圆波导口间的垂直高度为4.3cm。所述馈源筒内圆波导区内有1-2个阶梯过渡。根据电磁场原理，用于C波段接收时的圆波导口径φ以6cm左右为宜，在用于偏焦时，口面处的能量比较散，在可能的情况下尽量选取大一点的口径面，则可收集更多的能量，本专利技术选择6.9cm的口径面，经4.3cm的短过渡转至口径为5.8cm的圆波导，再经圆方过渡，变成对应LNB（俗称高频头）的方波导结构。本专利技术通过设计口径偏焦效率较高的馈源筒和选取锐度较小的口面，以减小横向电流;并将常规使用的螺旋反射面改进为球形反射面，针对不同F/D和D值的天线，球形反射面参数不同，将一部分散焦的能量集中在口径面附近，补偿偏焦增益的下降，特别适合于口径较大的天线。下面结合实施例及附图进一步说明本专利技术的技术;图1为抛物面天线接收原理图-->图2为平行光通过球形反射面的聚焦特性图3为馈源立体结构示意图图4为图3中馈源筒主剖视结构图图5为图3中馈源筒顶视结构图图6为图3中馈源反射面平面图图7为图3中馈源反射面半剖结构图图8为球形反射面聚焦原理图参见图1，在微波天线技术研究中，常籍助电磁场互易原理，分析反射特性及方向图等来确定接收特性，但仅考虑接收特性的偏焦接收难于采用上述方法分析。图1示出的抛物面天线接收原理图，曲线A对应主焦接收时，抛物面天线与垂直平面的交线;曲线B对应偏焦接收时抛物面天线与垂直平面的交线，曲线A为标准抛物面线，它可保证平行波束汇聚到馈源F处，曲线B虽是标准抛物线，由于馈源不在主焦位置，从馈源处F看曲线B，则其相当于变形的抛物线，平行波经其反射不再汇聚为一个点。参见图2，平行光通过球形反射面的聚焦特性，图中L相当于焦平面的位置，平行的入射线经反射后，会聚在S和T两条线上，在垂直平面即切平面RAJE内光线相交于T线上，在水平面或弧矢平面JAKE内的光线则将相交于S线上，如果象屏自E向镜面移动，则象将在S处成垂直线，在L处成圆盘，在T处成水平线。T和S的位置可以用相关的公式计算出来。抛物面偏焦接收与球面反射有相似的特性，只不过抛物面的偏焦会聚点更散一些，且位置的计算更复杂。对于常用的F/D＝0.38抛物面天线，用在C波段的接收时，对反射面精度要求不很高，可以认为抛物面的中心区约占40%的部分与球形反射面相当，而边缘部分与球面相差渐大。若把抛物面天线偏焦看成两个部分，即一部分是球面偏焦接收，借助于图中关系，确定散焦点;另一部分是变形较大的边缘部分，借助于公式和图像法确定散焦位置，即可确定散焦特性。上述分析表明，偏焦接收时虽然散焦，但能量的分布不是无规律的，-->而是相对集中在几个点附近，如果能想办法将一部分散离馈源口的能量重新集中在口面处，并具有相同的相位，即可以弥补偏焦接收时能量下降的问题。参见图3，多星接收单抛物面天线高效偏焦馈源由反射面1，馈源筒2和法兰盘3实体组合构成，法兰盘3与馈源筒2一体成型，反射面1与馈源筒2同轴内外套装固定。参见图4、图5、图中示出馈源筒实施例的形状及部分尺寸。根据电磁场原理，于C波段接收时的圆波导口径应选取φ＝6.0cm左右为宜，用于偏焦时口面处的能量比较散，若在可能的条件下尽量选取大一点的口径面则可收集更多的能量。本专利技术经过大量的实验，选取φ＝6.9cm的口径面，端口壁厚小于1mm，端口面尖锐，从端口面安排一个短的约4.3cm的喇叭形过渡转至φ＝5.8cm的圆波导，再经圆方过渡变成对应LNB的方波导口结构。馈源筒圆波导区内有阶梯，一般为1-2个，图中所示为两个阶梯，从图5的顶视平面图中可清楚地看出这种圆方过渡结构。参见图6至图8，根据前述原理可以认为偏焦接收时，焦点不再是一个，而是前后各一系列个，中间为最佳位置，假设散焦的能量集中在图8所示T、S两点，分别为前聚焦中心和后聚焦中心，现设计一个曲面，它应能满足下述3个条件;①把T点作为实物点，使其经球面反射后能成像在波导口面边缘处，即将T点位置的散焦点看作棱形物点，使其经反射后呈现缩小的实像于口面处;②从物点经球面反射至像点，所经过的路程为波长的整数倍;③S点应看成一个虚物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｃ波段抛物面天线偏焦接收专用馈源，由反射面和与反射面连为一体的馈源筒、法兰盘构成，其特征在于；所述的反射面是可将部分散焦能量集中在口径面附近的球反射面；所述馈源筒内圆波导端口至圆波导口间呈口径渐变的短嗽叭形；所述圆波导端口口径Φ为６. ９ｃｍ，圆波导口口径为５. ８ｃｍ，圆波导端口至圆波导口间的垂直高度为４. ３ｃｍ。

【技术特征摘要】
1、一种C波段抛物面天线偏焦接收专用馈源，由反射面和与反射面连为一体的馈源筒、法兰盘构成，其特征在于；所述的反射面是可将部分散焦能量集中在口径面附近的球反射面；所述馈源筒内圆波导端口至圆波导口间呈口径渐变的短嗽叭形；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张天林，张天彬，
申请(专利权)人：张天林，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]