一種提高對(duì)稱雙鏡天線信噪比的設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種提高對(duì)稱雙鏡天線信噪比的設(shè)計(jì)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)減少副鏡遮擋影響、提高主鏡截獲效率、降低天線噪聲溫度、提高天線信噪比的目的，適用于卡塞格倫天線、格利高里天線和環(huán)焦天線等各種標(biāo)準(zhǔn)和賦形的對(duì)稱雙鏡天線。
【背景技術(shù)】
[0002]雙鏡天線是典型的高增益天線形式，在衛(wèi)星通信、射電天文、雷達(dá)、無線電監(jiān)測(cè)等眾多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。
[0003]目前，雙鏡天線的設(shè)計(jì)主要基于射線尋跡，其主鏡和副鏡一般設(shè)計(jì)為光路完全對(duì)應(yīng)的，即由饋源發(fā)出的射線，經(jīng)副鏡反射后，均會(huì)被主鏡截獲，再經(jīng)主鏡反射后沿天線軸向射出。由該方法設(shè)計(jì)出的天線能夠充分利用主副鏡的面積，具有良好的性能。但因?yàn)樵摲椒ㄎ纯紤]天線具體的工作頻段，副鏡直徑一般選為主鏡直徑的1/10，所以當(dāng)雙鏡天線的最低工作平率較高時(shí)，引入了不必要的遮擋，引起天線增益下降和旁瓣升高。而當(dāng)雙鏡天線最低工作頻率較低、副鏡尺寸僅有十幾個(gè)甚至不到十個(gè)最低工作波長時(shí)，天線的性能下降比較明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于避免【背景技術(shù)】中的不足之處而提供一種能在寬頻帶內(nèi)提高對(duì)稱雙鏡天線信噪比的設(shè)計(jì)方法。
[0005]本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為:
[0006]一種提高對(duì)稱雙鏡天線信噪比的設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括如下步驟:
[0007](I)選取雙鏡天線的幾何參數(shù)，確定照射角Θ、主鏡直徑D、主鏡焦徑比f/D和副鏡直徑Ds，其中副鏡直徑Ds為雙鏡天線最低工作頻率對(duì)應(yīng)波長的6-12倍；
[0008](2)根據(jù)雙鏡天線的最低工作頻率，確定主鏡與副鏡不對(duì)應(yīng)的環(huán)形區(qū)域的寬度d，即:
[0009]d = k* λ 0
[0010]λ ^為天線最低工作頻率對(duì)應(yīng)的工作波長，k為實(shí)數(shù)，取值范圍為0.01?3 ;
[0011](3)由主鏡直徑D和環(huán)形區(qū)域?qū)挾萪，得到主鏡與副鏡對(duì)應(yīng)區(qū)域的直徑Dc，即:
[0012]Dc = D-2d ；
[0013](4)由雙鏡天線的照射角Θ、主鏡焦徑比f/D、主鏡與副鏡對(duì)應(yīng)區(qū)域的直徑Dc，按照幾何關(guān)系，得到與副鏡對(duì)應(yīng)區(qū)域的主鏡母線曲線；
[0014](5)保持饋源與副鏡不變，將與副鏡對(duì)應(yīng)區(qū)域的主鏡母線曲線沿垂直于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸方向延伸d，得到主鏡母線；
[0015]完成提尚對(duì)稱雙鏡天線?目噪比的設(shè)計(jì)。
[0016]其中，步驟(4)中還包括對(duì)與副鏡對(duì)應(yīng)區(qū)域的主鏡母線曲線進(jìn)行賦形。
[0017]本發(fā)明與【背景技術(shù)】相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0018]1.在天線設(shè)計(jì)中引入了具體的工作頻率，考慮了反射鏡電尺寸隨頻率變化對(duì)輻射性能的影響。
[0019]2.減小了副鏡的直徑，從而降低了副鏡遮擋對(duì)天線性能的影響。
[0020]3.通過延伸主鏡母線曲線，提高了主鏡的截獲效率，保證了主鏡邊緣電流的連續(xù)，降低了主鏡邊緣的繞射，進(jìn)而降低了天線的噪聲溫度。
[0021]4.主鏡直徑不發(fā)生變化，不影響天線的制造成本。
[0022]5.本發(fā)明適合于卡塞格倫天線、格利高里天線、環(huán)焦天線等各型對(duì)稱雙鏡天線。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明提及的雙鏡天線幾何參數(shù)標(biāo)注。
[0024]圖2是本發(fā)明的剖面示意圖。
[0025]圖3是本發(fā)明沿口徑面投影示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]參照?qǐng)D1、圖2和圖3，一種提高對(duì)稱雙鏡天線信噪比的設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括如下步驟:
[0027](I)選取雙鏡天線的幾何參數(shù)，參照?qǐng)D1，雙鏡天線的幾何參數(shù)包括照射角Θ、主鏡直徑D、主鏡焦徑比f/D和副鏡直徑Ds ；
[0028]其中副鏡直徑Ds為雙鏡天線最低工作頻率對(duì)應(yīng)波長的6-12倍；主鏡直徑D根據(jù)使用要求確定，主鏡焦徑比f/D以結(jié)構(gòu)合理性為標(biāo)準(zhǔn)確定，照射角Θ可根據(jù)現(xiàn)有饋源的照射角及結(jié)構(gòu)合理性來確定；
[0029](2)根據(jù)雙鏡天線的最低工作頻率，確定主鏡與副鏡不對(duì)應(yīng)的環(huán)形區(qū)域的寬度d，即:
[0030]d = k* λ 0
[0031]式中λ ^為天線最低工作頻率對(duì)應(yīng)的工作波長，k為實(shí)數(shù)，取值范圍為0.01?3 ;
[0032]參照?qǐng)D2和圖3，本發(fā)明一種提高雙鏡天線增益的副鏡設(shè)計(jì)，縮小了副鏡與主鏡存在光路對(duì)應(yīng)關(guān)系的區(qū)域的尺寸，增加了一個(gè)與主鏡不存在光路對(duì)應(yīng)關(guān)系的環(huán)形區(qū)域，用于保證主鏡與副鏡對(duì)應(yīng)區(qū)域的邊緣電流連續(xù)，并提高主鏡的截獲效率。所述的環(huán)形延伸區(qū)域母線與對(duì)應(yīng)區(qū)域母線曲線函數(shù)相同，旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸重合，寬度為天線最低工作波長的0.01-3倍；
[0033](3)由主鏡直徑D和環(huán)形區(qū)域?qū)挾萪，得到主鏡與副鏡對(duì)應(yīng)區(qū)域的直徑Dc，即:
[0034]Dc = D_2d ；
[0035](4)由雙鏡天線的照射角Θ、主鏡焦徑比f/D、主鏡與副鏡對(duì)應(yīng)區(qū)域的直徑Dc，按照幾何關(guān)系，得到與副鏡對(duì)應(yīng)區(qū)域的主鏡母線曲線；
[0036]r2= 4Xf/DXDcXz r| ^ Dc/2 ；
[0037]式中r為主鏡母線上一點(diǎn)到主鏡旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸的距離，z為該點(diǎn)距主鏡母線頂點(diǎn)的距離沿主鏡旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸的分量；
[0038]對(duì)于賦形天線，步驟(4)中還包括對(duì)與副鏡母線曲線及副鏡對(duì)應(yīng)區(qū)域的主鏡母線曲線進(jìn)行賦形；
[0039](5)保持饋源與副鏡不變，將與副鏡對(duì)應(yīng)區(qū)域的主鏡母線曲線沿垂直于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸方向延伸d，得到主鏡母線；
[0040]完成提高對(duì)稱雙鏡天線信噪比的設(shè)計(jì)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種提高對(duì)稱雙鏡天線信噪比的設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括如下步驟: (1)選取對(duì)稱雙鏡天線的幾何參數(shù)，對(duì)稱雙鏡天線的幾何參數(shù)包括照射角Θ、主鏡直徑D、主鏡焦徑比f/D和副鏡直徑Ds，其中副鏡直徑Ds為對(duì)稱雙鏡天線最低工作頻率對(duì)應(yīng)波長的6-12倍； (2)根據(jù)對(duì)稱雙鏡天線的最低工作頻率，確定主鏡與副鏡不對(duì)應(yīng)的環(huán)形區(qū)域的寬度d，即: d = k* λ 0 λ C1為天線最低工作頻率對(duì)應(yīng)的工作波長，k為實(shí)數(shù)，取值范圍為0.0l?3 ; (3)由主鏡直徑D和環(huán)形區(qū)域?qū)挾萪，得到主鏡與副鏡對(duì)應(yīng)區(qū)域的直徑Dc，即:Dc = D_2d ； (4)由對(duì)稱雙鏡天線的照射角Θ、主鏡焦徑比f/D、主鏡與副鏡對(duì)應(yīng)區(qū)域的直徑Dc，按照幾何關(guān)系，得到與副鏡對(duì)應(yīng)區(qū)域的主鏡母線曲線； (5)保持饋源與副鏡不變，將與副鏡對(duì)應(yīng)區(qū)域的主鏡母線曲線沿垂直于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸方向延伸d，得到主鏡母線； 完成對(duì)稱雙鏡天線的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種提高對(duì)稱雙鏡天線信噪比的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:步驟(4)中還包括對(duì)與副鏡對(duì)應(yīng)區(qū)域的主鏡母線曲線進(jìn)行賦形。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種提高對(duì)稱雙鏡天線信噪比的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：用所述方法設(shè)計(jì)的對(duì)稱雙鏡天線與一般設(shè)計(jì)的相比，主鏡除與副鏡存在光路對(duì)應(yīng)關(guān)系的部分外，主鏡沿母線延伸一定尺寸，形成一個(gè)與副鏡不存在光路對(duì)應(yīng)關(guān)系的環(huán)形區(qū)域，該環(huán)形區(qū)域的寬度為天線最長工作波長的0.01-3倍，且副鏡直徑選為天線最低工作頻率對(duì)應(yīng)波長的6-12倍，與雙鏡天線的最低工作頻率相關(guān)。從而實(shí)現(xiàn)提高主鏡截獲效率、提高天線增益、降低天線噪聲溫度的目的，適用于卡塞格倫天線、格利高里天線和環(huán)焦天線等各種標(biāo)準(zhǔn)和賦形的雙鏡天線。
【IPC分類】H01Q15-16
【公開號(hào)】CN104852155
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510220889
【發(fā)明人】伍洋, 杜彪, 劉勝文
【申請(qǐng)人】中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所
【公開日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年5月5日