[发明专利]天线馈送装置

说明书

技术领域

本发明涉及天线馈送装置，具体但不排它地用于卫星通信的天线馈送装置，具体涉及由于馈送装置中的温度波动而引起的天线的波束指向误差。

背景技术

对于卫星上的通信天线，长久以来难以避免由于卫星的温度波动而引起的天线的波束指向误差。这些温度波动主要由于卫星进入或移出太阳辐射范围引起。这种现象的具体示例是地球同步卫星的温度波动。这些地球同步卫星绕地球运行，在运行过程中进入或移出太阳的辐射范围。这样的温度变化典型地在几百摄氏度的量级上并且影响除了卫星上外部附件以外的整个卫星。

利用从馈送装置中包含的馈送焦平面向反射器发送的电磁辐射来馈送通信卫星天线。馈送装置典型地包括彼此相邻布置的伸长馈送链阵列。每个伸长馈送链在天线的不同部分定向例如电磁波之类的电磁辐射，从而天线将相应的辐射波束定向在地球表面预定位置，例如以便在具体国家给出电视或移动电话覆盖。发送/接收双极化信号的每个馈送链通常在离伸入波极化器的反射器最近的一端包括圆锥馈送喇叭，在离反射器最远的一端包括直接式收发转换器(OMT)。典型地以紧密群集在一起的喇叭的阵列的形式布置馈送喇叭。这种布置允许从卫星上的天线向地球发送波束，以给出从卫星上可见的地球表面部分的实质上不中断的覆盖。备选地，可以将地球表面上所选的离散区域作为覆盖目标，例如选择葡萄牙而不是西班牙作为电信覆盖。

对于与地球表面相距大约35000千米的地球同步卫星，甚至馈送喇叭相对于天线的相对位置的微小变化也会使得从该馈送喇叭冲击地球表面的波束方向图(pattern)显著移动。例如，由于馈送喇叭装置的温度变化而引起的馈送喇叭的横向移动可以引起0.01度的波束偏移，这可以引起地球表面上6千米的波束位置移动。因此，将意识到，这样的馈送装置可以对由于馈送链的安装件的热膨胀或收缩而引起的位置变化尤为敏感。

为了减轻重量，通常将馈送链安装在铝合金结构中。然而，这种材料具有相对高的热膨胀系数，当装置遇到大的温度变化时馈送喇叭彼此之间的的相对移动可能由于波束覆盖的变化而变得不可接受。具体关于每波束单馈送(SFB)天线，地球表面上6千米的波束移动可以对区域是否被信号完全覆盖或区域是否接收足够强的信号有很大影响。例如，这可能使通过电信覆盖来联系的大城市的一部分移出波束覆盖之外。

当对卫星有低变形需求的情况下，馈送链的安装件可以由例如碳纤维强化塑料(CFRP)或殷钢等低变形材料制成。然而这些材料使用起来昂贵，并且在使用殷钢的情况下很重，殷钢具有8.0的比重。CFRP可以被制造为形成非常高强度/刚度质量比的结构，但是CFRP具有很差的热导率，这使得馈送装置的冷却更困难。此外，对于这种材料来说，以螺栓的或其他机械接口来制造可能是成问题的。

发明内容

本发明的目的是提供一种天线的馈送装置，克服了与现有技术相关联的一些困难。

根据本发明的第一方面，提供了一种天线馈送装置，包括至少两个馈送链，每个馈送链具有纵向馈送轴，馈送链被布置为在横向方向上彼此相邻，每个馈送链适于经由发送/接收元件沿着其纵向馈送轴在该馈送链与天线的反射器之间发送或接收电磁辐射，馈送链被轴向隔开的第一安装件和第二安装件夹持为彼此具有固定关系，馈送链从第二安装件开始经过第一安装件向反射器轴向延伸，其中发送/接收元件被布置在第一安装件与反射器之间，第一安装件在横向方向上的热膨胀系数比第二安装件的低，从而减小由于装置的温度变化而引起的每个发送/接收元件在横向方向上的平移移动。

将意识到，如果装置遭遇温度的升高或降低，则第一安装件将在总体上与馈送链的馈送轴垂直的方向上相应地膨胀或收缩，膨胀或收缩的量与所述第一安装件的热膨胀系数成比例。类似地，第二安装件将膨胀或收缩更大的量，因为第二安装件具有更大的热膨胀系数。因为每个馈送链是刚性结构，所以从第一安装件向天线反射器进行投射的馈送链的任何元件都会由于布置的几何结构而导致在前述总体上垂直的方向上移动比第一安装件和第二安装件之间或第一安装件和第二安装件上的任何点处都小的量。这种几何结构如图1和2所示。

对于微波应用来说，发送/接收元件典型地是通常为圆锥形状的馈送喇叭。喇叭可以是内阶梯式的或复合锥形形状的，并且可以被内部修整以使电性能最优化。对于横向定位来说重要的元件部分通常是由馈送喇叭的轮缘限定的孔径。备选地，馈送喇叭的相位中心可以被看作是发送/接收元件的重要部分，所述相位中心通常被定位为从馈送喇叭轮缘开始略微轴向向内的位置。因此，短语“发送/接收元件”应当被解释为发送/接收元件的一部分，对于这部分来说认为横向定位很重要。