[发明专利]偏置抛物面天线

说明书

技术领域

本发明涉及主要用于接收微波的抛物面天线。具体地，本发明涉及适于接收卫星广播的并具有特别优选的天线增益对噪声温度比(G/T)的偏置抛物面天线。

背景技术

通常，构成偏置抛物面天线的抛物面反射器从与抛物面的旋转轴线偏置的一部分中构造出，以这种方式裁剪该部分，使得当从电波的到达方向观看时孔径面具有圆形形状。在抛物面反射器的焦点位置处，通过固定到抛物面反射器的支撑臂布置初级辐射器。

初级辐射器通常关于来自方向范围的中间方向的电波具有最高的灵敏度。对于来自抛物面反射器的反射波，来自孔径面的中心点的反射波具有最高的信号电平。

由上可知，在偏置抛物面天线中，初级辐射器通常如下布置：使方向范围的中心轴(即，通常地接收电功率最小的方向上的轴线)指向点(下文中，称为孔径面的中心点)。孔径面的中心点是这样的点：当从电波的到达方向(具体地，在抛物面反射器的焦点位置处待收集的电波的到达方向)观看抛物面反射器时，穿过孔径面的中心的轴线在该点处指向抛物面反射器。

换句话说，通常地，关于抛物面反射器布置初级辐射器，使得初级辐射器的波束中心轴指向抛物面反射器的孔径面的中心点，因此实现来自抛物面反射器的反射波的高接收效率，以提高天线增益。

然而，依赖于初级辐射器的方向性能，可能出现现象(所谓的溢出)，例如，其中来自抛物面反射器后面的一些电波没有由抛物面反射器屏蔽。因此，这些电波直接入射到初级辐射器上。该溢出是接收噪声的产生原因。因此，存在着接收噪声随着溢出增长而增长的问题，从而影响接收性能。

也就是说，例如，为了提高天线增益，配置初级辐射器，使得初级辐射器的方向性能之一的方向范围的大小基本上等于抛物面反射器的口径张角(具体地，当从焦点处观看时，由抛物面反射器的上边缘和下边缘形成的角)。接着，如上关于抛物面反射器布置初级辐射器。在这种情况下，在初级辐射器的方向范围的最外边界附近的部分超过了抛物面反射器的上边缘。因此，发生了上述的溢出，导致偏置抛物面天线的接收性能下降。

如上布置初级辐射器时为何发生溢出的原因如下。抛物面反射器的口径面的中心点的位置不同于二等分线在抛物面反射器上指向的点(下文中，称为口径张角的中心点)的位置，该二等分线二等分由分别连接的抛物面反射器在长径方向上的两端和抛物面反射器的焦点的两条线形成的口径张角。因此，在向上偏置的抛物面反射器中，口径面的中心点位于高于口径张角的中心点的位置。

如图8A和8B所示，在偏置抛物面天线中，连接抛物面反射器的口径面的中心点O和焦点F的线被定义为OF，连接抛物面反射器的下边缘A和焦点F的线被定义为AF，并且连接抛物面反射器的上边缘B和焦点F的线被定义为BF。在该情况下，由线OF和线BF形成的角β小于由线OF和线AF形成的角α。因此，由二等分口径张角BFA的线FP指示的口径张角的中心点P位于低于口径面的中心点O的位置。

因此，如上所述，将初级辐射器的方向范围设计为等于抛物面反射器的口径张角(即，角BFA)。于是，在初级辐射器的方向范围内在接收电功率最大的方向上的轴线指向口径面的中心点O。在该情况下，在方向范围的外边界附近的部分超过了抛物面反射器的上边缘。因此，虽然能够提高天线增益，但是将存在天线受到由溢出引起的接收噪声影响的问题。

卫星天线的总体性能由表示天线增益与噪声之间比率的天线增益对噪声温度比(G/T)确定。比率越高，性能越好。由于近来高频放大元件(如HEMT(高电子迁移率晶体管))的特性的改善，所以已经提供了具有小噪声系数的变频器。在这种情况下，为了提供具有出色的天线增益对噪声温度比(G/T)的天线，已经要求不但提高天线增益而且减少由上述溢出引起的接收噪声的影响。

为了对这种要求做出响应，可以考虑以下方法。即，固定初级辐射器，以便使初级辐射器的方向范围基本上等于抛物面反射器的口径张角(即，角BFA)，并且进一步，使由初级辐射器的方向范围的中心轴(即，波束中心轴)和线AF形成的角等于由初级辐射器的波束中心轴和线BF形成的角。

换句话说，将初级辐射器的中心轴配置成指向抛物面反射器的口径张角的中心点P。虽然这种方法实现了减少溢出，但是可能出现以下问题。也就是说，因为在抛物面反射器的上边缘和下边缘处的初级辐射器的方向性的亮度分布不一致，所以不可能有效地使用来自反射器的反射波。因此，可能降低接收增益。