用于拋物面反射器的多極化饋源天線

1、用于拋物面反射器的多極化饋源天線Multi-polarized feeds for dish antennas是美國(guó)Nilsson, Jack博士于2004年向美國(guó)專(zhuān)利局申請(qǐng)專(zhuān)利的主要文件。文中主要描述了三種用于拋物面反射器天線的多極化饋源的設(shè)計(jì)。本次解讀,本著“急用先學(xué),學(xué)以致用”的原則,遵照網(wǎng)友DIY拋物面天線的需求,擇其要點(diǎn),摘譯了部分實(shí)用的內(nèi)容。文章提供的三種多極化饋源天線,都是設(shè)計(jì)用于前饋(正饋拋物面天線的。一、第一種多極化饋源天線本文介紹的第一種多極化饋源天線,是一個(gè)簡(jiǎn)單的多極化驅(qū)動(dòng)振子,也可以在它的后面加一個(gè)圓形反射盤(pán)。見(jiàn)下圖: 這是第一種多極化饋源天線的兩種形式,可以看出,圖1

2、B的多極化饋源比圖1A的多極化饋源多加了一個(gè)反射盤(pán)。關(guān)于多極化驅(qū)動(dòng)振子,我們以前在首次推介多極化天線時(shí),已經(jīng)做過(guò)介紹。三個(gè)不同長(zhǎng)度的輻射振子單元,圓周距120度,和反射盤(pán)的夾角為45度。三個(gè)輻射振子的長(zhǎng)度,是根據(jù)工作頻率的1.0波長(zhǎng),0.9波長(zhǎng),1.1波長(zhǎng)的比例確定的。反射盤(pán)的半徑約為工作頻率的1/4波長(zhǎng)。三個(gè)輻射振子的一端,電氣連接到同軸電纜饋線的中心導(dǎo)體,反射盤(pán)電氣連接到同軸電纜的外導(dǎo)體。多極化饋源要準(zhǔn)確安放在拋物面反射器焦點(diǎn)的位置,見(jiàn)下圖: 本文提供的第二種多極化饋源天線,叫削頂金字塔饋源天線。見(jiàn)下圖: 透視圖 底視圖上圖中的金字塔結(jié)構(gòu),其底部?jī)?nèi)角為60度,頂部外角為90度。虛線部分就是

3、削掉的那部分頂部。削頂金字塔的三角形頂面是封閉的導(dǎo)體,三個(gè)梯形側(cè)面也是封閉的導(dǎo)體,底面是開(kāi)放的(空的。三個(gè)梯形側(cè)面導(dǎo)體是電氣連接在一起的,而三角形的封閉削頂面導(dǎo)體,可以和三個(gè)梯形側(cè)面導(dǎo)體電氣連接,也可以和它們絕緣。多極化驅(qū)動(dòng)振子就安裝在封閉削頂面導(dǎo)體的中心,三個(gè)輻射振子從封閉削頂面向外傾斜伸出,朝向開(kāi)放的底面。三個(gè)輻射振子的連接點(diǎn),和三角形的封閉削頂面三條邊的垂直距離,為工作頻率的1/4波長(zhǎng)。三個(gè)封閉梯形側(cè)面,每一個(gè)的寬度(平行的頂部和底部邊緣的垂直距離,就是梯形的高為工作頻率的1/2波長(zhǎng)。文中提供了另一組數(shù)據(jù):三個(gè)輻射振子的連接點(diǎn)到封閉削頂面邊緣的垂直距離,也可以是工作頻率的1/2波長(zhǎng),相對(duì)

4、應(yīng)的,三個(gè)梯形面的寬度(垂直距離,可以是工作頻率的1個(gè)波長(zhǎng)。封閉削頂面導(dǎo)體電連接到參考接地點(diǎn),其作用相當(dāng)于一個(gè)三角形的地平面。三個(gè)輻射振子連接到同軸電纜饋線的中心線,和封閉削頂面絕緣。封閉削頂面電連接到同軸電纜饋線的外導(dǎo)體(即參考接地點(diǎn)。上面說(shuō)過(guò),封閉削頂面可以和三個(gè)梯形面電氣連接,也可以電氣絕緣。文中說(shuō),或許電氣絕緣是更聰明的選擇,可以在封閉削頂面邊緣和三個(gè)梯形面邊緣加入一層絕緣介質(zhì)。三個(gè)梯形面相當(dāng)于反射器,反射由三個(gè)輻射振子在各種角度產(chǎn)生的電磁波,形成一定寬度的方向圖。下圖為應(yīng)用削頂金字塔饋源的拋物面天線: 用于拋物面反射器的多極化饋源天線 當(dāng)然，饋源振子要準(zhǔn)確位于拋物面的焦點(diǎn)。 三個(gè)輻射

5、振子各自產(chǎn)生主要的極化信號(hào)，被三個(gè)梯形面反射，前往拋物面反 射器，再次反射，變成平行于拋物面軸線的電磁波，發(fā)射出去。 除了主要的極化信號(hào)之外，還有更多額外的極化信號(hào)產(chǎn)生。例如，任何兩個(gè) 輻射振子相互作用，都可以產(chǎn)生一個(gè)無(wú)線電場(chǎng)，然后從削頂金字塔的一個(gè)角（即 由兩個(gè)梯形面組成的夾角）反射出去。于是，額外的反射極化波產(chǎn)生了。這些反 射極化波同樣被拋物面反射器反射，平行于拋物線中心軸發(fā)射出去。 文中的例子，圖 4 的拋物面天線，工作頻率為 2.4GHz，頻帶從 1.8GHz 到 5.8GHz 可調(diào)。驅(qū)動(dòng)振子的輻射元，切割到工作頻率的大約 1/4 波長(zhǎng)。反射鍋為 8 英尺的半深鍋。其增益在全部帶寬為

6、32dBi 到 42dBi，駐波比（SWR）在全部帶 寬小于 2：1，通常為 1.5：1。 三、第三種多極化饋源天線 本文提供的第三種多極化饋源天線，其實(shí)就是一個(gè) 4 單元（4 振子）的多極 化天線。見(jiàn)下圖： 類(lèi)似我們以前介紹的那個(gè) 12dBi 的多極化天線， 去除反射板。 此處不再贅述， 請(qǐng)參照我以前的關(guān)于多極化天線的幾篇研讀文章。 第三種多極化饋源天線的應(yīng)用實(shí)例見(jiàn)下圖： 6 November ，2009 用于拋物面反射器的多極化饋源天線 x-y 平面?zhèn)纫晥D x-z 平面頂視圖 這實(shí)際是兩個(gè)拋物面天線組成的陣列。兩個(gè)饋源天線的底盤(pán)（在 x-y 平面） 7 November ，2009 用于拋物面反射器的多極化饋源天線 是互相垂直放置的（見(jiàn)圖 6A） ，它們之間的距離，也是根據(jù)天線的工作頻率來(lái)確 定的（沒(méi)有具體闡述如何確定） 。兩部天線用等長(zhǎng)的同軸電纜連接到一個(gè)兩端功 分器，兩部天線要饋送同相信號(hào)。 文中說(shuō)，也可以單獨(dú)使用一個(gè)饋源天線和一個(gè)反射鍋組成拋物面天線。 本文還提供了兩個(gè)多極化拋物面天線組陣的另一種擺放方式，見(jiàn)下圖： 可以看出，兩個(gè)多極化饋源天線和相對(duì)應(yīng)的反射鍋，在 x-z 平面按一定角度 擺放。文中說(shuō)，這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)可以提供額外的立體分集。 （沒(méi)有進(jìn)一步詳述） 。