專利名稱：一種高增益、低旁瓣賦形雙偏置格里高利天線的設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高增益、低旁瓣賦形雙偏置格里高利天線的設(shè)計(jì)方法，涉及射電天文天線和通信天線等技術(shù)領(lǐng)域，適合用于射電天文望遠(yuǎn)鏡、衛(wèi)星通信、無(wú)線電頻譜檢測(cè)等領(lǐng)域天線的設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
平方公里陣SKA (Square Kilometre Array)將是國(guó)際上最大的綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡。其接收面積達(dá)一平方公里，工作頻率覆蓋70MHz-25GHz。SKA擬由3300個(gè)15米口徑拋物面天線和250個(gè)直徑約60米的AA(Aperture Array)低頻孔徑陣組成。其中，SKA要求 15米口徑拋物面天線的第一旁瓣低于_20dB，效率盡可能高。
賦形雙偏置天線采用了偏置結(jié)構(gòu)，消除了遮擋，其輻射性能較圓對(duì)稱有遮擋的雙反射面天線更好，但由于天線失去了對(duì)稱性，導(dǎo)致天線加工成本較高，限制了該天線的廣泛應(yīng)用，因此對(duì)該天線的研究較少。
對(duì)于15米口徑天線，龐大的需求數(shù)量可以使單個(gè)天線的加工成本降低，經(jīng)過(guò)反復(fù)研究比較，雙偏置格里高利天線是一種較為理想的天線形式。
口面場(chǎng)分布函數(shù)的選擇是雙反射面天線賦形的關(guān)鍵問(wèn)題之一?？诿鎴?chǎng)分布函數(shù)對(duì)賦形雙反射面天線的增益和近軸旁瓣起到?jīng)Q定作用。同時(shí)，口面場(chǎng)分布函數(shù)又反過(guò)來(lái)作為天線主、副反射面的賦形主要條件之一。
目前口面場(chǎng)分布函數(shù)的研究主要是針對(duì)圓對(duì)稱有遮擋的雙反射面天線的賦形設(shè)計(jì)給出的，而雙偏置天線為無(wú)遮擋結(jié)構(gòu)，需要研究新的口面場(chǎng)分布函數(shù)以指導(dǎo)天線的賦形設(shè)計(jì)，達(dá)到SKA的要求。
目前，按2011年10月由孫瀅翔、杜彪、吳建明發(fā)表于《電波科學(xué)學(xué)報(bào)》第二十六卷增刊中《一種雙偏置格里高利天線的賦形方法》給出的口面場(chǎng)分布函數(shù)對(duì)天線進(jìn)行賦形設(shè)計(jì)，天線的第一旁瓣低于_20dB，效率為85%，但還不能滿足SKA的要求，需要尋找新的口面場(chǎng)分布函數(shù)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免上述背景技術(shù)中的不足之處而提供一種新的高增益、低旁瓣賦形雙偏置格里高利天線的設(shè)計(jì)方法，且所設(shè)計(jì)的天線還具有較好的交叉極化性能，適合用于射電天文望遠(yuǎn)鏡、衛(wèi)星通信、無(wú)線電頻譜檢測(cè)等領(lǐng)域。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種高增益、低旁瓣賦形雙偏置格里高利天線的設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括步驟
(1)在直角坐標(biāo)系XOZ平面內(nèi)設(shè)計(jì)天線的對(duì)稱面的主、副反射面曲線；
在直角坐標(biāo)系XOZ平面，即球坐標(biāo)系Φ =0°或180°平面上，根據(jù)饋源的方向圖函數(shù)和天線口面場(chǎng)分布函數(shù)，應(yīng)用能量守恒定律和等光程條件，對(duì)主、副反射面進(jìn)行賦形設(shè)計(jì)得到天線對(duì)稱面的主反射面曲線和副反射面曲線；
天線口面場(chǎng)分布函數(shù)為
權(quán)利要求
1. 一種高增益、低旁瓣賦形雙偏置格里高利天線的設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括步驟(1)在直角坐標(biāo)系XOZ平面內(nèi)設(shè)計(jì)天線的對(duì)稱面的主、副反射面曲線；在直角坐標(biāo)系XOZ平面，即球坐標(biāo)系Φ =0°或180°平面上，根據(jù)饋源的方向圖函數(shù)和天線口面場(chǎng)分布函數(shù)，應(yīng)用能量守恒定律和等光程條件，對(duì)主、副反射面進(jìn)行賦形設(shè)計(jì)得到天線對(duì)稱面的主反射面曲線和副反射面曲線；天線口面場(chǎng)分布函數(shù)為= cosf^l其中，R為主反射面在輻射方向的投影同心圓環(huán)的半徑，μ、δ為調(diào)節(jié)函數(shù)曲線形狀的調(diào)節(jié)參數(shù)；Rm為主反射面在輻射方向的投影同心圓環(huán)的最大半徑；(2)對(duì)步驟(1)中設(shè)計(jì)完成的天線對(duì)稱面副反射面曲線進(jìn)行構(gòu)造天線副反射面的矢量函數(shù)，得到整個(gè)副反射面；構(gòu)造天線副反射面的標(biāo)量函數(shù)r( θ，φ)其中P 二去
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高增益、低旁瓣賦形雙偏置格里高利天線的設(shè)計(jì)方法， 其特征在于步驟(1)中，調(diào)節(jié)參數(shù)μ、δ的取值范圍為0. 83彡μ彡0. 88、δ = 0. 5，同心圓環(huán)半徑R的取值范圍為0彡R彡Rm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高增益、低旁瓣賦形雙偏置格里高利天線的設(shè)計(jì)方法，涉及射電天文天線和通信天線等技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提出一種形為的口面場(chǎng)分布函數(shù)，為使天線第一旁瓣低于-20dB的同時(shí)，達(dá)到高效率，調(diào)節(jié)參數(shù)μ、δ的取值范圍為0.83≤μ≤0.88、δ＝0.5，同心圓環(huán)半徑R的取值范圍為0 ≤R≤Rm。通過(guò)對(duì)天線主、副反射面賦形完成天線主副反射面的設(shè)計(jì)。本發(fā)明設(shè)計(jì)的天線具有高增益、低旁瓣、低交叉極化特性等特點(diǎn)，適合用于射電天文望遠(yuǎn)鏡、衛(wèi)星通信、無(wú)線電頻譜檢測(cè)等領(lǐng)域天線的設(shè)計(jì)。
文檔編號(hào)H01Q15/16GK102496774SQ20111038823
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者吳建明, 孫瀅翔, 杜彪 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所