[发明专利]圆极化高增益谐振腔天线作为馈源的多波束反射面天线

说明书

本发明公开了一种高增益圆极化谐振腔天线作为馈源的多波束反射面天线，该多波束反射面天线包括旋转抛物反射面(1)，在所述的旋转抛物反射面的焦平面上放置圆极化高增益谐振天线作为馈源并用支架(5)固定。所述作为馈源的圆极化高增益谐振天线，由线极化转圆极化的部分反射面(2)、金属地板(3)和线极化贴片阵列(4)构成；本发明利用谐振腔天线中的部分反射面实现了由线极化到圆极化的转变，同时实现较高增益，并将此圆极化天线作为馈源布置于反射抛物面的焦平面，从而在反射面的口径上辐射出多个波束。与传统的以多喇叭作为馈源的多波束反射面天线相比，本发明的馈源结构简洁、排列更加紧密，可有效克服波束覆盖的问题。

技术领域

本发明属于微波器件技术领域，涉及基于圆极化高增益谐振腔天线作为馈源的多波束反射面天线。

背景技术

现代通信对卫星宽带通信服务的带宽需求不断增加，推动了对高通量卫星技术的大量兴趣和投资。目前大多数卫星实施多波束技术，以便在所需覆盖区域内重复使用频带或极化。利用位于焦平面上的多个馈源对反射面而多波束反射面天线照射，从而产生多个波束是目前多波束形成的一种重要机制。但这一方式对馈源有着较高的要求。因为在实际应用中，波束交叠区域会出现增益下降的现象从而造成波束覆盖不均匀影响系统的性能，为了提高波束交叠区域覆盖及受到焦平面区域空间的限制，要求馈源具有较大的增益和较小的馈源间距。因此只有提高作为多波束馈源的口径效率才能有效解决波束交叠区域增益下降及漏失效率的问题。

圆极化波被广泛应用于卫星通信，射频识别和全球定位及导航系统中，其拥有以下突出优势：1)圆极化天线可以接收任意极化方向的线极化波，因此，可以有效地减少因极化失配带来的损耗；2)圆极化波在经过地面或其它非手性目标反射后，其极化状态会发生改变，由于不同旋向的圆极化波相互正交，因此圆极化天线可以有效地抑制和克服雨滴雾等气候因素带来的多径效应；3)由于地磁场的存在，电离层表现为双折射介质，会引起穿过电离层的线极化波的极化面发生旋转，并且极化面随着传播路径和电离层状态的变化而改变，这被称为法拉第旋转，但法拉第旋转对圆极化波没有影响。目前，多波束反射面馈源主要采用在波导中额外插入圆极化器来实现线极化到圆极化的转换，这一方面增加了结构复杂度，同时也增加了馈源的剖面高度，不利于结构的简化。

发明内容

技术问题：为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了基于圆极化高增益谐振腔天线作为馈源的多波束反射面天线，它具有结构设计简单、高定向性和高覆盖率等优点。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明的一种基于圆极化高增益谐振腔天线作为馈源的多波束反射面天线采用如下技术方案：

该多波束反射面天线包括旋转抛物反射面，在所述的旋转抛物反射面的焦平面上放置圆极化高增益谐振天线作为馈源并用支架固定。

所述作为馈源的圆极化高增益谐振天线，由线极化转圆极化的部分反射面、金属地板和线极化贴片阵列构成；金属地板固定在支架上，支架的另一端固定在旋转抛物反射面的边上，线极化贴片阵列设置在金属地板上，线极化转圆极化的部分反射面平行于金属地板且设置一定的距离共同构成谐振腔。

所述的线极化转圆极化的部分反射面由分别设置于介质基板两侧的金属图案阵列构成，其中一侧的阵列由十字型图案单元通过周期排列形成17*17的等间距阵列构成；而另一侧的阵列由反Z字型图案单元形成34*34的等间距阵列构成。

所述的线极化贴片阵列由2*2相互正交的贴片单元构成，贴片单元由同轴线馈电。

所述多波束反射面天线的中心频率由线极化转圆极化的部分反射面与金属地板之间的距离决定，天线的圆极化性能由线极化转圆极化的部分反射面的十字型单元和反Z字型单元的尺寸仿真得到，十字型单元水平长度a为5.8mm，垂直长度b为5.9mm，宽度c为0.5mm；反Z字型单元的上端长度d为2.45mm，高度e为1.5mm，下端长度f为0.95mm。