[发明专利]一种多波束天线及其反射面设计方法

说明书

本发明公开了一种多波束天线及其反射面设计方法，属于天线技术领域。本发明天线包括天线座架、天线面和辐射喇叭；天线面的反射面为赋形曲面，若以过某一馈源焦点且与该馈源焦点所对应的平行光束相垂直的平面作为参考面，则赋形曲面使得从该馈源焦点出发经赋形曲面反射而至参考面的各光线的光程差最小。本发明针对现有多波束卫星接收天线效率较低、尺寸过大的问题，通过对天线面的赋形，可以使多个馈源同时高效地工作，能够满足在全国任何地方高效的同时接收多颗卫星的下行信号。本发明结构简单，易于加工，电性能优良，是对现有技术的一种重要改进。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别是指一种多波束天线及其反射面设计方法。

背景技术

在卫星广播电视接收系统中，接收天线是卫星广播电视接收站的前端设备，在节目传输系统中是一个必不可少的部分，其性能的优劣直接影响着整个系统的性能。因此需要天线具有高效率，低噪声的特性。

目前，多抛物环面卫星接收天线的效率较低，双焦点天线则焦距较长，无法通过单一天线实现在广阔地域内对多颗直播卫星下行信号的同时接收。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种多波束天线及其反射面设计方法，其能够在广阔地域内实现对多颗直播卫星下行信号的同时接收，具有良好的可移动性、使用便捷性和性能可靠性。

基于上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种多波束天线，包括天线座架、天线面和辐射喇叭；所述天线面的反射面为左右对称的赋形曲面，所述辐射喇叭与所述天线面之间位置固定，所述天线面与所述天线座架之间具有俯仰调节机构和方位调节机构；所述赋形曲面具有位于其对称面左右两侧的对称的两个馈源焦点，从馈源焦点向赋形曲面引出的射线经赋形曲面反射后形成平行光束；若以过某一馈源焦点且与该馈源焦点所对应的平行光束相垂直的平面作为参考面，则赋形曲面使得从该馈源焦点出发经赋形曲面反射而至参考面的各光线的光程差最小；所述辐射喇叭分布在赋形曲面的两个馈源焦点之间。

可选的，所述天线面的口面为椭圆形。

可选的，所述天线座架上还设有用于调整座架垂直度的调平机构。

可选的，所述辐射喇叭共有奇数个且排成一行，两侧的辐射喇叭相对于正中的辐射喇叭对称分布。

可选的，所述辐射喇叭为波纹或光壁喇叭。

此外，本发明还提供一种上述多波束天线的反射面的设计方法，其包括以下步骤：

(1)建立o-xyz坐标系，预设反射面方程z＝f(x,y)及最大扫描角度数；其中，f(x,y)为n阶多项式，且反射面相对于yoz平面对称；

(2)在xoz平面以内取定一点作为边缘馈源焦点，以从边缘馈源焦点指向反射面的矢量为入射线，入射线经反射面反射后的矢量为反射线；将反射线与z轴的夹角作为最大扫描角，并将过边缘馈源焦点且与反射线相垂直的平面设定为参考面；

(3)求取从边缘馈源焦点射出的入射线经反射面反射后到参考面的光程；

(4)以光程差为优化目标，通过优化算法求解使得综合光程差最小的反射面方程，完成反射面设计。

可选的，所述步骤(4)中，综合光程差由光程差在函数空间中的范数表达，优化算法为基于泛函分析原理的非线性最优化方法。

可选的，所述步骤(2)中，边缘馈源焦点选取为x轴上的点。

从上面的叙述可以看出，本发明技术方案的有益效果在于：

1、本发明天线可以在不同地理位置处同时接收多颗卫星的下行信号，结构简单，使用方便，具有极强的机动性和适应性。

2、本发明天线的反射面构思独特，信号接收能力强，性能非常可靠。