[發明專利]天線及其饋源組件

有效

• 申請號: 201210442276.6
• 申請日: 2012-11-07
• 公開（公告）號: CN102931493A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 姜汝丹;吳知航;謝慶南;王巖;劉素芹
• 申請（專利權）人: 京信通信系統（中國）有限公司
• 主分類號: H01Q13/20
• 分類號: H01Q13/20;H01Q19/19
• 代理公司: 北京市立方律師事務所 11330
• 代理人: 劉延喜

【技術領域】

本發明涉及一種微波天線，尤其涉及一種天線及其饋源組件。

【背景技術】

在微波點對點或者點對多點的通信網絡中，微波天線是必不可少的接收和發射電磁波信號的裝置。應用在5GHz到60GHz頻帶內的微波天線通常包括四個組件：饋源、提供反射面的反射件、天線罩以及輔助的安裝件等。安裝件起將天線安裝固定在抱桿或鐵塔上的作用；天線罩則起保護天線免受雨、雪、冰凍等自然環境影響的作用，同時要求天線罩對天線電性能的影響盡可能地小。而反射面和饋源則主要決定天線的電性能，作接收天線時，從遠處傳播來的電磁波經反射面反射匯聚，再由饋源接收經波導等封閉傳輸線至接收機；作發射天線時，由信號源發出的電磁波信號經波導等封閉傳輸線至饋源，再由饋源輻射并按照一定幅度和相位分布要求照射至反射面，最后經反射面反射至自由空間輻射。隨著微波通信的發展，市場對微波天線的需求量越來越大，同時對天線的要求也越來越高。不僅要求微波天線滿足嚴格的電性能指標以及尺寸、重量、風荷等機械性能指標，同時也要求在制造、運輸、安裝等環節的成本低。

微波天線的電性能指標主要包括增益、回波損耗、主極化和交叉極化的輻射方向圖等。為了區別天線的電性能等級以為不同應用場合選用天線做參考，一些國際和地區的相關機構根據天線的增益和輻射方向圖包絡（RadiationPattern?Envelope，RPE）制定了相應的等級標準，例如歐洲標準ETSI?EN?302217和美國標準US?FCC?Part101等。在實際工程中也常用標準性能（StandardPerformance）、高性能（High?Performance）、超高性能（Ultra-high?Performance）等稱謂來表征天線的性能等級。

參考圖1所示，一種超高性能微波天線的解決方案是采用F/D較小（通常F/D<0.2）的深反射面1配合照射角度較大（通常大于180°）的饋源3，該方案由于無需附加金屬裙邊和吸波材料即可實現超高性能的RPE，因此具有整體剖面低、重量輕、風荷小、成本低等優點。張口波導型前饋式饋源由于難于實現如此大的照射角度，因而不適用于這類低剖面超高性能天線；而自支撐后饋式饋源容易實現大于180°的照射角度，并且在照射角度內輻射相位波動較小，因此較適用于低剖面超高性能天線。

自支撐后饋式饋源是低剖面超高性能微波天線設計的關鍵，它將在很大程度上決定天線整機的電性能、結構形式以及成本。自支撐后饋式饋源在結構上通常由三部分構成，自上而下分別是副反射面、介質頭以及開口波導管。在發射狀態下的工作機理是：由發射機產生的電磁信號經波導管傳輸并在波導口面輻射，該初級輻射電磁波再經副反射面反射到主反射面，最后經主反射面向自由空間輻射。接收狀態的工作機理與之相反：從遠處傳輸來的電磁波首先經主反射面聚束反射到副反射面，再由副反射面聚焦至波導口面，最后經波導管接收并輸入到接收機。在自支撐后饋式饋源中，波導管起初級輻射源的作用；副反射面起反射初級輻射電磁波的作用，副反射面的尺寸和形狀將影響反射電磁波的幅度和相位的空間分布；介質頭在結構上起支撐和連接副反射面和波導管的作用，在電性能上也將影響饋源的回波損耗、主極化和交叉極化分量的幅度和相位方向圖等性能。理想的自支撐后饋式饋源的解決方案應該達到如下目標：1）在電性能方面，在較寬的頻帶范圍內具有良好的阻抗匹配性能、交叉極化分量小、主極化分量的幅度和相位分布可靈活賦形以滿足各種整機性能的要求；2）在結構性能方面，尺寸小、機械強度好、滿足各種環境試驗指標的要求；3）在成本方面，材料成本低廉、易加工成型和批量生產。