[發明專利]射電日像儀寬頻帶雙圓極化饋源

有效

• 申請號: 201210034924.4
• 申請日: 2012-02-16
• 公開（公告）號: CN103259077A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 李沙;顏毅華;陳志軍;王威
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家天文臺
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q21/24;H01Q1/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1)技術領域

本發明屬于無線電、射電天文技術領域，尤其涉及一種反射面上安裝的寬頻帶饋源。

2)技術背景

新一代厘米-分米波射電日像儀低頻段是由40面天饋系統，40套模擬接收機以及40路數字接收機組成。其中天饋系統中的饋源是日像儀前端接收系統的一個重要組成部分，同時也是整個系統設計的難點之一。由觀測目標的物理性質決定，日像儀需要在高時間、高空間、高頻率分辨率對太陽進行連續觀測，并在寬頻帶內具有綜合成像能力。饋源方向圖應滿足對反射面的照射要求，通常兼顧天線增益和副瓣電平，要求反射面邊緣照射電平約為-10dB，即饋源方向圖-10dB處波束寬度應接近于反射面張角。通常所應用的超寬帶天線有對數周期天線、平面螺旋天線、圓錐螺旋天線、Sinuous天線等。對于對數周期天線，當工作頻帶很寬時，這種天線存在的問題和缺陷有：天線的尺寸很大，如果將其加在反射面上，導致天饋系統的效率降低，且相位中心易隨頻率的變化而移動；平面螺旋天線和圓錐螺旋天線由于其結構特點，只能實現單旋向接收，不能同時接收雙圓極化波，因此均不適合做日像儀所需要的饋源。因此本發明所要解決的技術問題是提供一種寬頻帶饋源，能夠確保饋源結構，提高電性能穩定性。

此發明所設計的饋源在寬頻帶(0.4GHz～2GHz的低頻段)接收雙圓極化RCP(右旋圓極化)和LCP(左旋圓極化)信號，具體特性，就是在觀測頻帶內，饋源的方向圖、阻抗、相位中心等參數基本不隨頻率變化。由于如果采用直接雙圓極化輸出信號的饋源無法滿足低頻部分5個倍頻程的頻率范圍要求。項目中的所用的寬頻帶雙圓極化饋源將采用寬頻帶線極化饋源加3dB電橋移相器的辦法實現。

3)發明內容

本發明解決的技術問題：根據射電天文技術，設計考慮饋源在整個寬頻帶內，相位中心不隨頻率改變而改變，電壓駐波比小于1.5。在工程上雙圓極化天線可以由性能優良的雙線極化天線結合隔離度超好的3dB電橋形成網絡來構造。

本發明具體是這樣實現的：

在新一代厘米-分米波射電日像儀中，一期的工作頻段在0.4-2GHz，饋源組成包括：對稱振子、金屬地板、饋電所需的同軸電纜、饋電處的絕緣介質、電阻、支撐對稱振子的楔形模塊、金屬薄片。

根據上述方案，各個對稱振子長度是其接收電磁信號波長的二分之一。

根據上述方案，楔形模塊作為對稱振子與金屬地板的連接部件，是由低介電常數板制作而成，形狀從側面看是一直角梯形，底面與地板做到無縫接觸，根據對稱振子與地板的夾角加工楔形模塊，以提高對稱振子的穩定度和機械強度。

根據上述方案，在饋電處需要添加絕緣介質，確保饋電座內外的同軸度。

根據上述方案，在最底端高頻對稱振子相連處，同軸電纜的內芯和外皮分別與高頻對稱振子的兩端相連。

根據上述方案，同軸電纜饋電時，應調節同軸電纜饋電的位置，并添加電阻，使饋源與電阻的阻抗約為50歐，以與同軸電纜的特性阻抗匹配。

根據上述方案，在調試過程當中，部分頻率段的對稱振子需貼小的金屬薄片，以獲得較好的饋源電性能。

為了使饋源具有等化的E面和H面波瓣寬度，通過對饋電部分添加阻抗的優化方法解決駐波值較大的問題。

本發明與現有技術相比的優點如下：

a)在寬頻帶下，饋源的尺寸減小，極大的提高了拋物面天線的照射效率。

b)具有等化的E面和H面波束寬度。

c)輸入阻抗、方向圖、相位中心顯示良好的非頻變性，這種饋源的應用，對于后續的數據處理提供可參考數據。

d)饋源的寬頻帶設計，為之后在射電天文界應用的天饋技術開辟一種新的研究方向。

e)易加工，造價低。新饋源所選用的材料均為常用，可靠性高，無特殊工藝加工要求，容易加工。

4)附圖說明

本發明涉及一種太陽射電日像儀饋源，它是一種可在寬頻帶(0.4-2GHz)范圍內，與4.5米拋物面天線一起接收太陽電磁信號。所有振子以對數周期形式排列，具有低交叉極化、穩定的相位中心等特點。

圖1是半波對稱振子天線結構示意圖，此振子作為饋源基本組成單元。如圖1所示，此振子輻射方向圖在振子的軸線方向上輻射為零，在水平面上輻射最大。