[发明专利]低旁瓣反射器天线

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是当前待批准的、Ronald J.Brandau和Christopher D.Hills于2011年9月1日提交的标题为“Controlled Illumination Dielectric Cone Radiator for Reflector Antenna”的共同拥有的待批准美国实用专利申请序列号13/224,066的部分延续，其全部内容在此引用作为参考。

技术领域

本发明涉及微波双反射器天线。更确切地说，本发明提供了具有低旁瓣信号辐射图特征的低成本、自支持的前馈反射器天线，可配置为满足严格辐射图包络标准比如欧洲电信标准协会（ETSI）4类的反射器天线。

背景技术

前馈双反射器天线把主反射器上入射的信号指引到邻近主反射器的聚焦区安装的副反射器上，它又把信号指引到波导传输线中，典型情况下经由喇叭天线或孔径，去往接收机的第一级。使用双反射器天线发送信号时，信号传播从发射机系统的最后级经由波导到馈入孔、副反射器和主反射器到自由空间。

典型情况下，反射器天线的电气性能以其增益、辐射图包络、交叉极化和回波损耗性能为特征──高效的增益、辐射图包络和交叉极化特征是高效微波链规划和协调的根本，而良好的回波损耗对高效无线电操作必不可少。

具有窄辐射图包络的反射器天线实现了在公共支持结构比如无线电塔上分离反射器天线的更高密度安装，而在分开的点到点通信链接之间不产生RF干扰。窄辐射图包络的通信链接还提供了实现无线电频谱分配在同一位置被重复地再使用的优点，从而增加了给定信道数量的可用链接数量。

例如由ETSI提供了天线的辐射图包络（RPE）的业内接受的标准度量。ETSI提供了四个RPE类别，被指定为1类至4类，其中4类的规格最严格。ETSI4类RPE规格要求在ETSI3类RPE规格之上进行重大改进。正如图1a和图1b所示，ETSI4类RPE要求在ETSI3类RPE要求之上的旁瓣水平中大约10-12dB的改进，在不使用附加频谱的情况下使能够被分配的链接数量引起35-40%的增加。

以前，满足ETSI4类规格的反射器天线一直是Gregorian偏离双反射器天线类型的反射器天线，例如，如图1c所示，偏离双配置把副反射器15整体地放置在从主反射器50到自由空间的信号路径之外，这需要大范围的附加结构以对准以及/或者完全封闭大的光系统。另外，由于偏离双配置的非对称性质，所以需要提高制造和/或装配的精度等级以避免引入交叉极化鉴别干扰。这些附加结构和/或路径对准调谐需求显著增加了最终天线组成的整体尺寸和复杂度，从而增加了制造、安装和运行维护成本。

深盘式反射器是使得反射器焦距（F）与反射器直径（D）的比值小于或等于0.25的盘式反射器（与在更常规的“扁平”盘式设计中典型情况下发现的0.35的F/D相反）。被配置为与深盘式反射器一起使用的电介质锥形馈管副反射器的实例公开在2005年7月19日授予Hills的标题为“Tuned Perturbation Cone Feed for Reflector Antenna”的共同拥有的美国专利6,919,855（US6919855）中，其全部内容在此引用作为参考。US6919855采用的电介质块锥形馈管具有副反射器表面和前导锥形表面，具有围绕电介质块纵轴的同心的多个向下成角的非周期扰动。锥形馈管和副反射器直径在可能时被最小化，以防止从反射器盘到自由空间的信号路径受到阻塞。尽管在先前设计上进行了显著的改进，但是在这样的配置具有的信号图中，副反射器边缘和馈管末梢边缘把一部分信号广泛地辐射到横跨反射器盘表面，包括邻近反射器盘周边的区域和/或副反射器的阴影区域，此处可能产生馈管和/或副反射器的次级反射，恶化了电气性能。另外，在电介质块中的多个成角特征和/或台阶需要复杂的制造过程，它提高了整体制造成本。

深盘式反射器盘（沿着瞄准线轴）延伸了最终反射器天线的长度，使反射器盘的远端倾向于用作柱面屏蔽件。所以，尽管在非深盘式反射器天线中常见，但是常规的深盘式反射器天线配置比如US6919855典型情况下不采用分开的前伸柱面屏蔽件。

发明内容

所以，本发明的目的是提供简化的反射器天线装置，它克服了现有技术的限制，并且在如此做时呈现的解决方案实现了自支持的副反射器前馈的反射器天线，在典型的微波通信链接使用的整个运行频带上满足了最严格的辐射图包络电气性能。

附图说明