[发明专利]反射器天线

说明书

本发明是关于一种反射器天线，尤指一种可应用于通信系统及卫星电视的反射器天线。

多反射天线(multi-mirror antenna)，尤其是双反射器多波束扫瞄天线，能提供较双反射器单波束天线更高的效能，是早已为大众所知。而对于在单一平面上扫瞄或形成多波束波型，则是利用环状反射器天线(toroidal-reflector antenna)。而所谓的Tore是环绕轴线呈曲线状旋转的主体，且不具有轴对称特性。举例而言，在多波束天线中，其主反射器的每一波束皆具有相位差，该相位差则是藉由一次反射器(subreflector)加以补偿(参见美国专利号3,922,682,25.11.1975；日本专利号57-178402，H01Q19/19，02.11.1982.)，而次反射器的形状与其设置位置是与馈电元件相同，皆相对于主反射器天线的轴向对称设置。此类天线具有两种缺点：1.因每个馈电元件仅发射一部分主反射器天线的信号，故天线的效率不高。2.由于各反射器是重叠设置，故无法形成两相邻波束。其中第二种缺点已经由一具有双共焦环形反射器的双反射器天线所克服(参见美国专利号3,828,352，06.08.1974；日本专利号5-3762，H01Q19-19，16.03.1985)，此种天线的馈电元件所设置的位置也是相对于主反射器天线的轴线呈对称性地设置，各馈电元件的轴向是皆指向主反射器天线的轴线，又各馈电元件是仅发射一部分主反射器天线的信号。根据前述原因再加上此种天线并无法完全做到相位差的补偿，故无法提供足够高的效率。

而另一种多波束天线其中的主反射器的形状，是依据给定的波束数目所得到最小相位差而决定的(参见美国专利号4,603,334，29.07.1986)，此种天线的缺点的是在于主反射器的外形极为复杂(于两平面上具有可变化的曲率)。

另一种已知的双反射器双共焦天线(double-reflector bifocalantenna)，其主反射器具有一碟状面(参见苏联专利号1181020，H01Q19/18，30.03.1984.)，而决定次反射器形状的选择条件，则是以如何使两互相对称的波束无相位差为考量。其馈电元件则是对称地设置在该天线的焦点，各馈电元件的轴线则是指向其最大波型方向，而于次反射器反射回来后再进入主反射器的中心部份。此种天线的反射器可完全发射出信号，因此若精确地将馈电元件设置在焦点处，可得到较高的效率。此种天线其缺点在于其波束数目少，且天线的使用范围角度狭小。随着焦点的逐渐分开，分布于焦点上的馈电元件也是如此，因而各束波彼此之间的角间距(angular spacing)也随之增加；然而，因场振幅(field amplitude)(又称振幅差，amplitude aberrations)的不规则分布，该主反射器的效率随之下降。若将馈电元件分布在焦点之间，则效率将因振幅差及相位差而下降。

而与本发明最为近似的反射器天线于此一刊物中是有揭露出：Shishlov A.V.，Shitikov A.M.，Multi-beam offset reflector antennat with widefield of view in one plane，Proc.27 Sci.Conf.on Antenna theory andtechnology，Moscow，1994，P.227-230。此类天线包含有一具抛物曲面的主反射器，多个次反射器及一个可移动式馈电元件或多个固定式馈电元件。决定各次反射器表面形状的条件，是为如何对两固定方向的波束形成一平面波前。关于反射器外观及馈电元件设置位置，是以避免互相遮蔽为主，意即于天线中采用补偿设计。而如何订定各次反射器其自由参数，是基于如何得到最大效率值此一目标而设定。此种天线的缺点仍是在于其使用角度过于狭窄。

因此本发明的主要目的在于提供一种反射器天线，用以增广天线的使用角度，以克服上述缺点。

为达成前述的目的，本发明所提出的多焦点式反射器天线，包含有：

一具凹形曲面状主反射器，一包含至少有一馈电元件的馈电装置，以及至少一凸形弧状曲面的次反射器，其中该主反射器及馈电元件，是相对于该次反射器设置在同一侧。且该次反射器的表面形状是根据下列方程式决定：

f(z)＝Pm(x，y)

其中Pm(x，y)是为功率m的二维多项式；f(z)＝Pm(x，0)则是次反射器的生成函数(generatrix)；x，y，z则是代表笛卡儿座标(Cartesiancoordinate)。