[发明专利]具有相位校正副面的多波束抛物环面天线制造方法

说明书

本发明涉及通信领域中的一种具有相位校正副面的多波束抛物环面天线制造方法，本方法制造的天线特别适用于卫星通信、卫星侦收、微波通信、一点对多点通信和卫星电视接收等领域的多波束应用。

随着卫星通信的迅速发展，同步轨道上的卫星越来越多，相邻卫星间隔正由3°向2°发展。利用一个地球站产生多个波束，同时利用多个卫星进行通信的要求越来越迫切。可产生多波束的天线类型有：(1)相控阵天线，它利用波束形成网络产生多波束，由于波束形成网络的插入损耗大，成本高，维修费用大，不适于卫星通信领域应用，多用于雷达领域；(2)球面天线，它利用在球面半径R的一半附近放置馈源可产生平行于R方向波束的原理形成多波束，但散焦特性严重、增益低和旁瓣特性差，也不适于卫星通信；(3)多反射面天线，它虽然可形成多波束，但波束个数少，体积庞大，成本高，加工困难，也不是多波束天线的最佳方案；(4)前馈式偏焦多馈源抛物面天线，它利用几个横偏焦放置的馈源产生多波束，但它由于偏焦，散焦特性严重，各个波束增益不相等、旁瓣性差，也不适于卫星通信应用；(5)双赋形偏置卡塞仑天线，它同样也是利用横偏焦点的馈源系统形成多波束，同样由于天线效率低、特别是宽角波束与轴向波束增益差别很大，也不适于卫星通信。

本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种各个波束增益和旁瓣结构相同、波束个数多、天线效率高、旁瓣性能好的具有相位校正副面的多波束抛物环面天线制造方法，本发明还具有成本低、每个波束对主面复用率可达70％、结构简单和便于安装调整等特点，适合于卫星通信、微波通信等领域。

本发明的目的是这样实现的：本发明包括步骤：一母线抛物线M绕与其焦轴z成角的轴z′旋转构成抛物环面天线的主面1，抛物线M绕轴z′旋转时，其焦点F也绕轴z′旋转，形成锥弧，在锥弧上的N个点放置N(2≤N≤30)个馈源照射主面1，对应每个馈源，都形成一个独立可控的波束，N个馈源形成N个波束，当时，馈源是前馈喇叭，当时，馈源是由波纹喇叭和相位校正副面构成的馈源系统，N个波束方向都位于与z′轴成角的锥面上，每个波束对目标的跟踪是通过移动形成该波束的馈源，主面(1)保持不动，本发明还包括以下步骤。

a.由抛物环面天线的主面1站址的经、纬度和N个波束通信目标的地理位置或方向确定抛物环面天线的主面1抛物环面生成角α。

b.根据相位校正副面2赋形的等光程、低交叉极化、相位校正副面2最小尺寸大于5个波长、扩大每个波束对主面1横向复用面积、相邻相位校正副面2不相碰撞5个条件，并利用相位校正副面赋形公式计算和确定相位校正副面2的形状。

c.本发明抛物环面生成角α的计算方法采用三卫星法或最小二乘法。

本发明与背景技术相比有如下优点：

1.本发明提出了附加相位校正方法，克服了严重的散焦现象，有效地改善了天线性能，天线增益高，形成波束灵活，各个波束可独立地对卫星进行跟踪，各个波束的增益和旁瓣相同，波束个数多，旁瓣及交叉极化性能好。

2.附加相位校正副面，克服了严重的散焦现象，使抛物环面天线的应用克服了的限制，大大扩大了应用范围，开辟了更广阔的应用前景。

3.按本发明方法制造的天线，结构简单，体积小，易于加工，成本低廉，便于安装、调整和维护，每个波束对天线面的复用率可达70％，可用于多种通信领域。

以下结合附图对本发明作进一步详细描述。

图1是本发明的实施例原理图。

图2是本发明附加相位校正副面赋形的原理图。

图3是本发明低交叉极化条件的原理图。

参照图1、图2、图3，本发明图1中：M是一抛物线，z轴是其焦轴，F是其焦点，x、y、z三轴构成正交坐标轴系，o是其原点，xoy平面是等光程条件的参考平面，V是抛物线M的顶点，是焦点F绕z′轴旋转形成的锥弧，f是抛物线M的焦距，H为抛物线下缘的净距，D为抛物环面天线的竖直口径，x′、y′、z′三轴也是以o点为原点的正交坐标轴系，其中y′轴与y轴重合，z′轴与x轴夹为α，z′轴是抛物环面天线的生成轴，x′轴与z轴夹角为π-α，α是抛物环面天线主面1的生成角，R为抛物线M的顶点V到z′轴的垂距。