專利名稱：一種雙頻段波束等化側(cè)饋偏置卡塞格倫天線及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙頻段波束等化側(cè)饋偏置卡塞格倫天線及其實(shí)現(xiàn)方法，屬于天線技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著衛(wèi)星寬帶多媒體業(yè)務(wù)需求的快速增長(zhǎng)，使相對(duì)空閑的Ka頻段代替C頻段和Ku頻段，成為全球各地特別是歐美地區(qū)高清電視及寬帶多媒體雙向業(yè)務(wù)的首選頻段。目前，Ka頻段寬帶多媒體通信衛(wèi)星大多使用高增益多波束天線，采用多色復(fù)用形式實(shí)現(xiàn)大容量和廣覆蓋特性。此外，為了獲得高效傳輸，要求多波束天線具有低旁瓣特性，以減小同頻波束之間的干擾。星載高增益低旁瓣多波束天線主要有直射相控陣天線和反射面+陣列饋源天線兩大類。直射相控陣天線波束形成網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，當(dāng)形成多個(gè)波束時(shí)通道組件成倍增加，最終導(dǎo) 致整副相控陣天線重量、功耗和熱耗都比較大，并且其工作頻率帶寬有限。單口徑單饋源子波束形成多波束，其效率較低，旁瓣較高；單口徑多饋源優(yōu)化合成多波束，當(dāng)系統(tǒng)所需波束數(shù)目較多時(shí)饋電網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，需要大量的移相衰減組件和控制組件，實(shí)現(xiàn)難度較大；多口徑單饋源子波束形成多波束，每副口徑天線可以選擇較大口徑的喇叭饋源，不同口徑天線對(duì)應(yīng)的饋源陣形成的波束間隔排列，無(wú)需復(fù)雜的饋電網(wǎng)絡(luò)就能實(shí)現(xiàn)高增益和低旁瓣無(wú)縫覆蓋。目前，星上使用的Ka頻段多口徑單饋源多波束天線主要有兩類收發(fā)分開(kāi)和收發(fā)共用。收發(fā)分開(kāi)形式收發(fā)頻段各使用一套天饋系統(tǒng)，收發(fā)天線口徑電尺寸相當(dāng)，從而獲得收發(fā)波束寬度的一致性；收發(fā)共用形式收發(fā)頻段使用一套天饋系統(tǒng)，采用雙頻饋源，反射器邊緣采用二色性材料或者階梯圓環(huán)，使高頻電磁波在反射器邊緣透射或者抵消，從而使收發(fā)天線口徑電尺寸相當(dāng)，獲得收發(fā)波束寬度的一致性。前者質(zhì)量和體積較大，結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜；后者反射器加工較為困難。由于現(xiàn)有衛(wèi)星平臺(tái)的限制，對(duì)天線的包絡(luò)尺寸、結(jié)構(gòu)特性有嚴(yán)格的要求，因此收發(fā)分開(kāi)多波束天線難以滿足要求；而目前采用二色性材料和階梯圓環(huán)反射器的收發(fā)共用多波束天線，其反射器加工工藝復(fù)雜，并且熱變形情況下天線電性能急劇惡化，因此也很難滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種雙頻段波束等化側(cè)饋偏置卡塞格倫天線，通過(guò)使用饋源低頻發(fā)射方向圖的主瓣、高頻接收方向圖的第一旁瓣照射反射器，使天線收發(fā)方向圖具有相等的波束寬度，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便、設(shè)計(jì)容易、性能優(yōu)良、實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，并且具有良好的抗同頻干擾能力。本發(fā)明的另外一個(gè)目的在于提供一種雙頻段波束等化側(cè)饋偏置卡塞格倫天線的實(shí)現(xiàn)方法。本發(fā)明的上述目的主要是通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的
一種雙頻段波束等化側(cè)饋偏置卡塞格倫天線，包括四副分布在衛(wèi)星上的標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線，每副標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線包括主反射器、副反射器、饋源組件、第一展開(kāi)機(jī)構(gòu)和第二展開(kāi)機(jī)構(gòu)，其中主反射器、與副反射器之間通過(guò)第二展開(kāi)機(jī)構(gòu)連接，主反射器通過(guò)第一展開(kāi)機(jī)構(gòu)連接在衛(wèi)星上，所述饋源組件包含n個(gè)樣條賦形光壁喇叭饋源，每個(gè)樣條賦形光壁喇叭饋源指向副反射器，每個(gè)樣條賦形光壁喇叭饋源的相位中心置于標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線焦平面，且指向等效反射面的中心，每個(gè)樣條賦形光壁喇叭饋源由樣條賦形光壁喇叭、方圓過(guò)渡、圓極化器、方方過(guò)渡和正交模耦合器順序連接形成，且樣條賦形光壁喇叭的Ka頻段方向圖第一旁瓣與K頻段方向圖主瓣-12 -15dB均位于標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線的饋源照射角9 a處，其中n為正整數(shù)，n > 8。在上述雙頻段波束等化側(cè)饋偏置卡塞格倫天線中，樣條賦形光壁喇叭根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線的饋源照射角0 a和樣條賦形光壁喇叭饋源的最大口徑Df設(shè)計(jì)得到， 所述樣條賦形光壁喇叭饋源的最大口徑Df根據(jù)衛(wèi)星通信覆蓋區(qū)域及四色復(fù)用規(guī)劃計(jì)算得出。在上述雙頻段波束等化側(cè)饋偏置卡塞格倫天線中，樣條賦形光壁喇叭的Ka頻段I. 6GHz工作頻帶內(nèi)方向圖第一旁瓣與K頻段I. 6GHz工作頻帶內(nèi)方向圖主瓣_12 -15dB均位于標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線的饋源照射角0 a處。在上述雙頻段波束等化側(cè)饋偏置卡塞格倫天線中，四副標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線中的饋源組件包含的樣條賦形光壁喇叭饋源的數(shù)目可以相同或不相同。一種雙頻段波束等化側(cè)饋偏置卡塞格倫天線的實(shí)現(xiàn)方法，包括如下步驟第一步根據(jù)衛(wèi)星平臺(tái)所要求的天線尺寸，設(shè)計(jì)四副標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線，得到饋源照射角0a;第二步根據(jù)衛(wèi)星通信覆蓋區(qū)域及四色復(fù)用規(guī)劃，計(jì)算出饋源最大口徑Df ；第三步根據(jù)第一步得到的標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線的饋源照射角e a與第二步得到的饋源口徑Df，設(shè)計(jì)樣條賦形光壁喇叭，使樣條賦形光壁喇叭的Ka頻段方向圖第一旁瓣與K頻段方向圖主瓣-12 -15dB均位于03處；第四步將第三步得到的樣條賦形光壁喇叭與方圓過(guò)渡、圓極化器、方方過(guò)渡和正交模耦合器順序連接，得到樣條賦形光壁喇叭饋源，n個(gè)樣條賦形光壁喇叭饋源形成一個(gè)饋源組件，共形成四個(gè)饋源組件，其中n為正整數(shù)，n ^ 8第五步將第四步得到的饋源組件安裝在第一步得到的標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線中，每副標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線安裝一個(gè)饋源組件，并使每個(gè)樣條賦形光壁喇叭饋源的相位中心置于標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線焦平面，且指向等效反射面的中心。在上述雙頻段波束等化側(cè)饋偏置卡塞格倫天線的實(shí)現(xiàn)方法中，第三步中樣條賦形光壁喇叭的Ka頻段I. 6GHz工作頻帶內(nèi)方向圖第一旁瓣與K頻段I. 6GHz工作頻帶內(nèi)方向圖主瓣-12 -15dB均位于標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線的饋源照射角e a處。在上述雙頻段波束等化側(cè)饋偏置卡塞格倫天線的實(shí)現(xiàn)方法中，第四步中四個(gè)饋源組件中包含的樣條賦形光壁喇叭饋源的數(shù)目可以相同或不相同。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為(I)本發(fā)明創(chuàng)造性地使用饋源低頻發(fā)射方向圖的主瓣、高頻接收方向圖的第一旁瓣照射反射器，使天線收發(fā)方向圖具有相等的波束寬度，實(shí)現(xiàn)了收發(fā)共用，與收發(fā)分開(kāi)天線系統(tǒng)相比具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便的優(yōu)點(diǎn)，與目前收發(fā)共用天線系統(tǒng)相比具有原理簡(jiǎn)單、加工方便、容易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，在技術(shù)上具有很大的進(jìn)步性；(2)本發(fā)明使用標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線，回避了現(xiàn)有收發(fā)共用天線二色性材料和階梯圓環(huán)反射器設(shè)計(jì)難度大和加工工藝復(fù)雜等問(wèn)題，且反射面加工簡(jiǎn)單，熱變形情況下對(duì)電性能影響?。?3)本發(fā)明使用的饋源由樣條賦形雙頻段光壁喇叭、方圓過(guò)渡、圓極化器、方方過(guò)渡和正交模耦合器順序連接形成，其中樣條賦形雙頻段光壁喇叭與現(xiàn)有喇叭饋源相比，工作帶寬很寬，收發(fā)各I. 6GHz，具有對(duì)稱性好、交叉極化電平低等優(yōu)點(diǎn)，此外還具有加工一致性良好的優(yōu)點(diǎn)；(4)本發(fā)明天線通過(guò)在焦平面內(nèi)調(diào)整饋源喇叭，使其指向等效反射面中心，實(shí)現(xiàn)覆蓋區(qū)邊緣波束與中心波束的等化性，且操作方便易行；(5)本發(fā)明天線具有高增益低旁瓣特性，具有良好的抗同頻干擾能力，仿真表明其的C/I (載波-同頻干擾比)優(yōu)于14dB ； (6)本發(fā)明解決了收發(fā)波束等化、低旁瓣高增益和偏焦后天線電性能保持問(wèn)題，可以應(yīng)用于Ka頻段收發(fā)共用天線、多口徑多波束天線、單口徑多波束天線、寬角掃描天線等領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域；且該天線基于自身方案特點(diǎn)，具有原理簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)容易、性能優(yōu)良、應(yīng)用方便和實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在高性能寬帶通信衛(wèi)星、寬帶多媒體衛(wèi)星和寬角掃描偵察衛(wèi)星中，有著很強(qiáng)的實(shí)用性和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。


圖I為本發(fā)明四口徑多波束天線結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明側(cè)饋偏置卡塞格倫天線結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明樣條賦形雙頻段光壁喇叭樣條控制點(diǎn)示意圖；圖4為本發(fā)明樣條賦形雙頻段光壁喇叭結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明饋源接收波束照射反射面示意圖；圖6為本發(fā)明天線覆蓋區(qū)示意圖；圖7為本發(fā)明樣條賦形雙頻段光壁喇叭饋源方向圖仿真曲線；圖8為本發(fā)明側(cè)饋偏置卡塞格倫天線次級(jí)方向圖仿真曲線；圖9為本發(fā)明樣條賦形光壁喇叭饋源指向示意圖；圖IOa為本發(fā)明側(cè)饋偏置卡塞格倫天線K頻段偏焦特性仿真曲線圖；圖IOb為本發(fā)明側(cè)饋偏置卡塞格倫天線Ka頻段偏焦特性仿真曲線圖；圖11為本發(fā)明側(cè)饋偏置卡塞格倫天線C/I特性仿真曲線圖；其中，I.側(cè)饋偏置卡塞格倫天線；2.主反射器；3.副反射器；4.饋源組件；5.樣條賦形光壁喇叭饋源；6.樣條賦形光壁喇叭；7.方圓過(guò)渡；8.圓極化器；9.方方過(guò)渡；10.正交模耦合器；11.第一展開(kāi)機(jī)構(gòu)；12.第二展開(kāi)機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述本發(fā)明采用四口徑側(cè)饋偏置卡塞格倫天線來(lái)實(shí)現(xiàn)收發(fā)波束等化、覆蓋區(qū)邊緣波束與中心波束等化，其結(jié)構(gòu)如圖I所示，包括四副標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線1(圖I中A、B、C、D)，四副側(cè)饋偏置卡塞格倫天線I為標(biāo)準(zhǔn)形式，收發(fā)共用。每副天線由主反射器2、副反射器3、饋源組件4、第一展開(kāi)機(jī)構(gòu)11和第二展開(kāi)機(jī)構(gòu)12組成，主反射器2與副反射器3之間通過(guò)第二展開(kāi)機(jī)構(gòu)12連接，主反射器2通過(guò)第一展開(kāi)機(jī)構(gòu)11連接在衛(wèi)星上，每個(gè)饋源組件4包含n個(gè)(n > 8)樣條賦形光壁喇叭饋源5。本實(shí)施例中四副標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線I共有四個(gè)饋源組件4。四個(gè)饋源組件4中樣條賦形光壁喇叭饋源5的數(shù)目可以相同或不相同，例如本實(shí)施例 中四個(gè)饋源組件4分別包含10個(gè)、12個(gè)、10個(gè)、8個(gè)樣條賦形光壁喇叭饋源5。本實(shí)施例中天線IA與天線IC的饋源組件4分別位于衛(wèi)星的兩個(gè)側(cè)壁上(圖I中僅僅可以看到天線IC的饋源組件4)，天線IB與天線ID的饋源組件4均位于衛(wèi)星的頂部對(duì)角線上。如圖2所示為本發(fā)明側(cè)饋偏置卡塞格倫天線結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明實(shí)施例中雙頻段波束等化側(cè)饋偏置卡塞格倫天線的具體實(shí)現(xiàn)方法如下第一步根據(jù)衛(wèi)星平臺(tái)所要求的天線尺寸，設(shè)計(jì)四副標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線I，得到饋源照射角ea。第二步根據(jù)衛(wèi)星通信覆蓋區(qū)域及四色復(fù)用規(guī)劃，計(jì)算出饋源最大口徑Df。第三步根據(jù)第一步得到的標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線I的饋源照射角e a與第二步得到的饋源口徑Df，設(shè)計(jì)樣條賦形光壁喇叭6，使樣條賦形光壁喇叭6的Ka頻段I. 6GHz工作頻帶內(nèi)方向圖第一旁瓣與K頻段I. 6GHz工作頻帶內(nèi)方向圖主瓣-12 -15dB均位于吣處。第四步如圖4所示為本發(fā)明樣條賦形雙頻段光壁喇叭結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可知每個(gè)樣條賦形光壁喇叭饋源5由樣條賦形光壁喇叭6、方圓過(guò)渡7、圓極化器8、方方過(guò)渡9和正交模耦合器10組成。將第三步得到的樣條賦形光壁喇叭6與方圓過(guò)渡7、圓極化器8、方方過(guò)渡9和正交模耦合器10順序連接，得到樣條賦形光壁喇叭饋源5，分別使用10、12、10、
8個(gè)樣條賦形光壁喇叭饋源5組成四個(gè)饋源組件4，分別用于A、B、C、D四副標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線I (見(jiàn)圖I)。如圖3所示為本發(fā)明樣條賦形雙頻段光壁喇叭樣條控制點(diǎn)示意圖。第五步將第四步得到的饋源組件4安裝在第一步得到的標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線I中，每副標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線I安裝一個(gè)饋源組件4，并使每個(gè)樣條賦形光壁喇叭饋源的相位中心置于標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線I焦平面，且指向等效反射面的中心。本發(fā)明天線饋源采用樣條賦形雙頻段光壁喇叭6，此類饋源具有對(duì)稱性好、交叉極化電平低等優(yōu)點(diǎn)，此外還具有加工一致性良好的優(yōu)點(diǎn)。由于工作在Ka/K雙頻段，且收發(fā)頻段均具有1.6GHz的大工作帶寬，并且要求在整個(gè)頻段內(nèi)電性能一致，因此本發(fā)明樣條賦形雙頻段光壁喇叭6與傳統(tǒng)的喇叭有較大差異。通過(guò)優(yōu)化樣條函數(shù)、調(diào)節(jié)樣條控制點(diǎn)等手段，使樣條賦形雙頻段光壁喇叭6在工作頻帶內(nèi)的電性能保持一致，最后得到饋源喇叭口徑為94_，縱向尺寸為300mm，K頻段效率最低為70. 5%，Ka頻段效率最低為60. 0%，如圖7所示為本發(fā)明樣條賦形雙頻段光壁喇叭饋源方向圖仿真曲線。饋源的低頻發(fā)射方向圖的主瓣、高頻接收方向圖的第一旁瓣照射反射器，使收發(fā)頻段反射器的有效電尺寸相當(dāng)，從而使天線上下行方向圖具有相等的波束寬度，如圖5所示為本發(fā)明饋源接收波束照射反射面示意圖。如圖8所示為本發(fā)明側(cè)饋偏置卡塞格倫天線次級(jí)方向圖仿真曲線，由圖8可知天線上下行方向圖主瓣基本重合，即具有相等的波束寬度，且上下行旁瓣電平均優(yōu)于25dB。如圖6所示為本發(fā)明天線覆蓋區(qū)示意圖，為了擴(kuò)大通信容量、減小同頻干擾，在覆蓋區(qū)內(nèi)采用四色復(fù)用，使用40個(gè)波束實(shí)現(xiàn)天線覆蓋區(qū)的無(wú)縫覆蓋。由于天線覆蓋區(qū)較大，因此邊緣波束對(duì)應(yīng)的饋源橫向偏焦較大，導(dǎo)致邊緣波束產(chǎn)生畸變，使覆蓋區(qū)邊緣無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)縫覆蓋，從而影響整副天線性能。為了解決該問(wèn)題，本發(fā)明采用一種簡(jiǎn)單有效的措施在焦平面內(nèi)調(diào)整樣條賦形光壁喇叭饋源5，將樣條賦形光壁喇叭饋源5指向等效反射面中心，如圖9所示為本發(fā)明樣條賦形光壁喇叭饋源指向示意圖。如圖IOa所示為本發(fā)明側(cè)饋偏置卡塞格倫天線K頻段偏焦特性仿真曲線圖，圖IOb所示為本發(fā)明側(cè)饋偏置卡塞格倫天線Ka頻段偏焦特性仿真曲線圖，圖10給出了饋源調(diào)整前后方向圖掃描情況，調(diào)整后邊緣波束與中心波束方向圖相一致。如圖11所示為本發(fā)明側(cè)饋偏置卡塞格倫天線C/I特性仿真曲線圖，其中圖11a、llb、llc、lld分別給出了本發(fā)明A、B、C、D四副標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線I的C/I (載波-同頻干擾比)特性仿真曲線，由圖可知C/I優(yōu)于14dB。
本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理圖下側(cè)饋偏置卡塞格倫天線結(jié)構(gòu)緊湊，副面和饋源尺寸的增大對(duì)天線系統(tǒng)總體尺寸的影響不大，在同等輻射增益和結(jié)構(gòu)尺寸的前提下，具有大的焦徑比，因而具有副瓣和交叉極化電平低、饋源偏焦后對(duì)電性能影響較小等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明根據(jù)衛(wèi)星平臺(tái)對(duì)天線包絡(luò)尺寸的要求，使用標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線，設(shè)計(jì)了四口徑收發(fā)共用多波束天線。饋源使用樣條賦形雙頻段光壁喇叭，此類饋源具有對(duì)稱性好、交叉極化電平低等優(yōu)點(diǎn)，此外還具有加工一致性良好的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)優(yōu)化樣條函數(shù)、調(diào)節(jié)樣條控制點(diǎn)等手段，使饋源喇叭在Ka/K收發(fā)頻段各I. 6GHz工作頻帶內(nèi)電性能保持一致。通過(guò)優(yōu)化饋源喇叭，使其低頻發(fā)射方向圖的主瓣、高頻接收方向圖的第一旁瓣照射反射器，即使收發(fā)頻段的反射面有效電尺寸相當(dāng)，從而使天線收發(fā)方向圖具有相等的波束寬度。通過(guò)在焦平面內(nèi)調(diào)整饋源喇叭，使其指向等效反射面中心，實(shí)現(xiàn)覆蓋區(qū)邊緣波束與中心波束的等化性。本發(fā)明創(chuàng)造性地使用饋源低頻發(fā)射方向圖的主瓣、高頻接收方向圖的第一旁瓣照射反射器，使天線收發(fā)方向圖具有相等的波束寬度，實(shí)現(xiàn)了收發(fā)共用，同時(shí)使用了標(biāo)準(zhǔn)反射器，回避了結(jié)構(gòu)復(fù)雜的收發(fā)共用天線設(shè)計(jì)、加工難度大和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)較大的二色性材料和階梯圓環(huán)反射器設(shè)計(jì)。本發(fā)明解決了收發(fā)波束等化、低旁瓣高增益和偏焦后天線電性能保持問(wèn)題，可以應(yīng)用于Ka頻段收發(fā)共用天線、多口徑多波束天線、單口徑多波束天線、寬角掃描天線等領(lǐng)域。該天線基于自身方案特點(diǎn)，具有原理簡(jiǎn)單、性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，在高性能寬帶通信衛(wèi)星、寬帶多媒體衛(wèi)星和寬角掃描偵察衛(wèi)星中，有著很強(qiáng)的實(shí)用性和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。以上所述，僅為本發(fā)明最佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明說(shuō)明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種雙頻段波束等化側(cè)饋偏置卡塞格倫天線，其特征在于包括四副分布在衛(wèi)星上的標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線(I)，每副標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線(I)包括主反射器(2)、副反射器(3)、饋源組件(4)、第一展開(kāi)機(jī)構(gòu)(11)和第二展開(kāi)機(jī)構(gòu)(12)，其中主反射器(2)、與副反射器(3)之間通過(guò)第二展開(kāi)機(jī)構(gòu)(12)連接，主反射器(2)通過(guò)第一展開(kāi)機(jī)構(gòu)(11)連接在衛(wèi)星上，所述饋源組件(4)包含η個(gè)樣條賦形光壁喇叭饋源(5)，每個(gè)樣條賦形光壁喇叭饋源(5)指向副反射器(3)，每個(gè)樣條賦形光壁喇叭饋源(5)的相位中心置于標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線(I)焦平面，且指向等效反射面的中心，每個(gè)樣條賦形光壁喇叭饋源(5)由樣條賦形光壁喇叭(6)、方圓過(guò)渡(7)、圓極化器(8)、方方過(guò)渡(9)和正交模耦合器(10)順序連接形成，且樣條賦形光壁喇叭(6)的Ka頻段方向圖第一旁瓣與K頻段方向圖主瓣-12 -15dB均位于標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線(I)的饋源照射角93處，其中n為正整數(shù)，η≥8。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙頻段波束等化側(cè)饋偏置卡塞格倫天線，其特征在于所述樣條賦形光壁喇叭(6)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線(I)的饋源照射角ea和樣條賦形光壁喇叭饋源(5)的最大口徑Df設(shè)計(jì)得到，所述樣條賦形光壁喇叭饋源(5)的最大口徑Df根據(jù)衛(wèi)星通信覆蓋區(qū)域及四色復(fù)用規(guī)劃計(jì)算得出。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙頻段波束等化側(cè)饋偏置卡塞格倫天線，其特征在于所述樣條賦形光壁喇叭(6)的Ka頻段I. 6GHz工作頻帶內(nèi)方向圖第一旁瓣與K頻段I. 6GHz工作頻帶內(nèi)方向圖主瓣-12 _15dB均位于標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線(I)的饋源照射角θ a處。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙頻段波束等化側(cè)饋偏置卡塞格倫天線，其特征在于所述四副標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線(I)中的饋源組件(4)包含的樣條賦形光壁喇叭饋源(5)的數(shù)目可以相同或不相同。
5.一種雙頻段波束等化側(cè)饋偏置卡塞格倫天線的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于包括如下步驟 第一步根據(jù)衛(wèi)星平臺(tái)所要求的天線尺寸，設(shè)計(jì)四副標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線(1)，得到饋源照射角Qa; 第二步根據(jù)衛(wèi)星通信覆蓋區(qū)域及四色復(fù)用規(guī)劃，計(jì)算出饋源最大口徑Df ； 第三步根據(jù)第一步得到的標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線(I)的饋源照射角9a與第二步得到的饋源口徑Df，設(shè)計(jì)樣條賦形光壁喇叭(6)，使樣條賦形光壁喇叭(6)的Ka頻段方向圖第一旁瓣與K頻段方向圖主瓣-12 -15dB均位于Θ a處； 第四步將第三步得到的樣條賦形光壁喇叭(6)與方圓過(guò)渡(7)、圓極化器(8)、方方過(guò)渡(9)和正交模耦合器(10)順序連接，得到樣條賦形光壁喇叭饋源(5)，n個(gè)樣條賦形光壁喇叭饋源(5)形成一個(gè)饋源組件(4)，共形成四個(gè)饋源組件(4)，其中η為正整數(shù)，n ^ 8 第五步將第四步得到的饋源組件(4)安裝在第一步得到的標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線(I)中，每副標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線(I)安裝一個(gè)饋源組件(4)，并使每個(gè)樣條賦形光壁喇叭饋源(5)的相位中心置于標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線(I)焦平面，且指向等效反射面的中心。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種雙頻段波束等化側(cè)饋偏置卡塞格倫天線的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述第三步中樣條賦形光壁喇叭(6)的Ka頻段I. 6GHz工作頻帶內(nèi)方向圖第一旁瓣與K頻段I. 6GHz工作頻帶內(nèi)方向圖主瓣-12 -15dB均位于標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線⑴的饋源照射角ea處。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種雙頻段波束等化側(cè)饋偏置卡塞格倫天線的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述第四步中四個(gè)饋源組件(4)中包含的樣條賦形光壁喇叭饋源(5)的數(shù)目可以相同或不相同。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙頻段波束等化側(cè)饋偏置卡塞格倫天線及其實(shí)現(xiàn)方法，該天線包括四副標(biāo)準(zhǔn)側(cè)饋偏置卡塞格倫天線，每副天線包括主反射器、副反射器和饋源組件，其中四副側(cè)饋偏置卡塞格倫天線為標(biāo)準(zhǔn)形式，收發(fā)共用，每個(gè)饋源組件由多個(gè)樣條賦形光壁喇叭饋源組成，每個(gè)樣條賦形光壁喇叭饋源由樣條賦形光壁喇叭、方圓過(guò)渡、圓極化器、方方過(guò)渡和正交模耦合器順序連接形成，其低頻發(fā)射方向圖的主瓣、高頻接收方向圖的第一旁瓣照射反射器，饋源組件的相位中心置于應(yīng)位于反射器的焦平面上，且指向等效反射面的中心，本發(fā)明使天線收發(fā)方向圖具有相等的波束寬度，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便、設(shè)計(jì)容易、性能優(yōu)良、實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，并且具有良好的抗同頻干擾能力。
文檔編號(hào)H01Q5/00GK102800993SQ201210252350
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者張衛(wèi)兵, 丁偉, 謝蘇隆, 王旭東, 陶嘯, 陳博 申請(qǐng)人:西安空間無(wú)線電技術(shù)研究所