[發(fā)明專(zhuān)利]一種特定波束賦形天線(xiàn)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310025726.6
• 申請(qǐng)日: 2013-01-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103066380A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李春暉;張順波;溫沫
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海航天測(cè)控通信研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H01Q1/36
• 分類(lèi)號(hào): H01Q1/36;H01Q13/04
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種特定波束賦形天線(xiàn)，尤其是一種用于深空探測(cè)器傳輸X波段無(wú)線(xiàn)電波的通信天線(xiàn)。

背景技術(shù)

目前，公知的一般定向波束天線(xiàn)輻射方向圖呈現(xiàn)軸向增益較高，在軸向兩側(cè)增益隨偏離角度增加，增益逐漸降低現(xiàn)象。在特定波束（±30°）范圍內(nèi)增益可實(shí)現(xiàn)6~6.5dB。

公知的賦形寬波束天線(xiàn)(短杯多模同軸喇叭、雙臂螺旋、四臂螺旋)輻射方向圖在波束寬度為±30°范圍內(nèi)增益低于6dB。

在深空探測(cè)中，由于軌道位置需求，要求在特定波束（±30°）內(nèi)增益大于8dB。上述公知的天線(xiàn)方案均無(wú)法滿(mǎn)足指標(biāo)要求。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種特定波束賦形天線(xiàn)，首先通過(guò)圓錐喇叭實(shí)現(xiàn)具有較高增益的輻射方向圖（軸向增益大于12dB），之后在圓錐喇叭前端一定距離位置加載具有一定的直徑、一定圈數(shù)的螺旋線(xiàn)。通過(guò)在螺旋線(xiàn)上感應(yīng)電流產(chǎn)生二次輻射，與圓錐喇叭的輻射場(chǎng)疊加產(chǎn)生特定波束，提高特定波束內(nèi)增益指標(biāo)。

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種特定波束賦形天線(xiàn)，特定波束賦形天線(xiàn)包括：同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器、圓極化器、圓錐喇叭、螺旋線(xiàn)，同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器、圓極化器、圓錐喇叭依次連接，螺旋線(xiàn)設(shè)置在與圓錐喇叭的口面相對(duì)的上方；

同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器接收一同軸電纜傳輸?shù)碾姶挪?，電磁波?jīng)圓極化器、圓錐喇叭向外部空間輻射，在圓錐喇叭的周?chē)纬蓤A錐喇叭輻射場(chǎng)，輻射的電磁波在螺旋線(xiàn)上產(chǎn)生感應(yīng)電流，形成螺旋線(xiàn)二次輻射，螺旋線(xiàn)二次輻射與圓錐喇叭輻射場(chǎng)疊加，產(chǎn)生所需的特定波束賦形。

較佳的，螺旋線(xiàn)直徑為30mm，圈數(shù)為8圈，螺旋升角為8°，螺旋線(xiàn)螺距8~9mm，設(shè)置在圓錐喇叭的口面中心上方70mm處。

較佳的，各圈的螺旋線(xiàn)的直徑相同，且直徑大于半個(gè)電磁波的波長(zhǎng)。

較佳的，圓錐喇叭的口徑為70mm，半張角為25°，在軸向方向的增益高于標(biāo)準(zhǔn)圓波導(dǎo)軸向方向的增益。

較佳的，螺旋線(xiàn)通過(guò)螺旋線(xiàn)支架固定在圓錐喇叭的口面上方，螺旋線(xiàn)與螺旋線(xiàn)支架采用膠結(jié)方式固定。

較佳的，特定波束賦形天線(xiàn)還包括電接口，電接口包括同軸SMA/TNC型標(biāo)準(zhǔn)高頻插座或圓波導(dǎo)或矩形波導(dǎo)接口。

本發(fā)明通過(guò)圓錐喇叭加載螺旋線(xiàn)方式取得了在特定波束范圍內(nèi)提高增益目的的有益成果。經(jīng)測(cè)試，本發(fā)明天線(xiàn)在特定波束（±30°）增益大于8.5dB，特定波束（±30°）內(nèi)增益大于8.2dB，實(shí)現(xiàn)了天線(xiàn)的特定波束賦形增益要求。

本發(fā)明可以應(yīng)用于各種特定波束天線(xiàn)發(fā)射/接收系統(tǒng)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一種特定波束賦形天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是典型的增益仿真輻射方向圖；

圖3是本發(fā)明一種特定波束賦形天線(xiàn)的實(shí)測(cè)增益輻射方向圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

圖1是本發(fā)明特定波束賦形天線(xiàn)設(shè)計(jì)方案的結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明的裝置包括：圓極化器1、圓錐喇叭2，螺旋線(xiàn)3，螺旋線(xiàn)支架4以及同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器5。首先同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器5接收同軸電纜傳輸?shù)碾姶挪ǎㄟ^(guò)圓錐喇叭2實(shí)現(xiàn)一定增益輻射方向圖，然后在圓錐喇叭2前端一定距離位置加載一定直徑、一定圈數(shù)的螺旋線(xiàn)3。通過(guò)在螺旋線(xiàn)3上感應(yīng)電流產(chǎn)生二次輻射，與圓錐喇叭2的輻射場(chǎng)疊加產(chǎn)生特定波束，提高特定波束內(nèi)增益指標(biāo)。在本實(shí)施例中，天線(xiàn)支架4是作為螺旋線(xiàn)3的支撐體而存在，螺旋線(xiàn)與螺旋線(xiàn)支架采用膠結(jié)方式固定，技術(shù)人員也可采用其他的方式固定螺旋線(xiàn)3，本發(fā)明在此并不做限制，任何通過(guò)螺旋線(xiàn)的感應(yīng)電流產(chǎn)生二次輻射的思想皆屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

在本實(shí)施例中，各部件的尺寸根據(jù)不同要求采用以下范圍：圓錐喇叭口面直徑為Ф70mm、喇叭張角10°；螺旋線(xiàn)直徑為Ф8～10mm、螺旋線(xiàn)螺距8~9mm。

本天線(xiàn)的電接口包括：SMA/TNC型標(biāo)準(zhǔn)高頻插座或者采用標(biāo)準(zhǔn)圓波導(dǎo)或矩形波導(dǎo)接口，機(jī)械安裝接口根據(jù)需要確定。

圖2是典型的天線(xiàn)增益輻射方向圖，圖3是本發(fā)明一種特定波束賦形天線(xiàn)的實(shí)測(cè)增益輻射方向圖，表明本發(fā)明達(dá)到的效果，在±30°波束內(nèi)實(shí)現(xiàn)賦形方向圖，提高波束內(nèi)增益。通過(guò)不同的結(jié)構(gòu)尺寸，可達(dá)到不同的電性能要求，實(shí)現(xiàn)提高特定波束內(nèi)增益功能。

下面以YH-1火星探測(cè)器低增益接收天線(xiàn)為例，進(jìn)一步描述本發(fā)明。該項(xiàng)目天線(xiàn)方向圖指標(biāo)要求為：在±30°波束范圍內(nèi)增益大于8dB。