[发明专利]天线及其馈源组件

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种微波天线，尤其涉及一种天线及其馈源组件。

【背景技术】

在微波点对点或者点对多点的通信网络中，微波天线是必不可少的接收和发射电磁波信号的装置。应用在5GHz到60GHz频带内的微波天线通常包括四个组件：馈源、提供反射面的反射件、天线罩以及辅助的安装件等。安装件起将天线安装固定在抱杆或铁塔上的作用；天线罩则起保护天线免受雨、雪、冰冻等自然环境影响的作用，同时要求天线罩对天线电性能的影响尽可能地小。而反射面和馈源则主要决定天线的电性能，作接收天线时，从远处传播来的电磁波经反射面反射汇聚，再由馈源接收经波导等封闭传输线至接收机；作发射天线时，由信号源发出的电磁波信号经波导等封闭传输线至馈源，再由馈源辐射并按照一定幅度和相位分布要求照射至反射面，最后经反射面反射至自由空间辐射。随着微波通信的发展，市场对微波天线的需求量越来越大，同时对天线的要求也越来越高。不仅要求微波天线满足严格的电性能指标以及尺寸、重量、风荷等机械性能指标，同时也要求在制造、运输、安装等环节的成本低。

微波天线的电性能指标主要包括增益、回波损耗、主极化和交叉极化的辐射方向图等。为了区别天线的电性能等级以为不同应用场合选用天线做参考，一些国际和地区的相关机构根据天线的增益和辐射方向图包络（RadiationPattern Envelope，RPE）制定了相应的等级标准，例如欧洲标准ETSI EN 302217和美国标准US FCC Part101等。在实际工程中也常用标准性能（StandardPerformance）、高性能（High Performance）、超高性能（Ultra-high Performance）等称谓来表征天线的性能等级。

参考图1所示，一种超高性能微波天线的解决方案是采用F/D较小（通常F/D<0.2）的深反射面1配合照射角度较大（通常大于180°）的馈源3，该方案由于无需附加金属裙边和吸波材料即可实现超高性能的RPE，因此具有整体剖面低、重量轻、风荷小、成本低等优点。张口波导型前馈式馈源由于难于实现如此大的照射角度，因而不适用于这类低剖面超高性能天线；而自支撑后馈式馈源容易实现大于180°的照射角度，并且在照射角度内辐射相位波动较小，因此较适用于低剖面超高性能天线。

自支撑后馈式馈源是低剖面超高性能微波天线设计的关键，它将在很大程度上决定天线整机的电性能、结构形式以及成本。自支撑后馈式馈源在结构上通常由三部分构成，自上而下分别是副反射面、介质头以及开口波导管。在发射状态下的工作机理是：由发射机产生的电磁信号经波导管传输并在波导口面辐射，该初级辐射电磁波再经副反射面反射到主反射面，最后经主反射面向自由空间辐射。接收状态的工作机理与之相反：从远处传输来的电磁波首先经主反射面聚束反射到副反射面，再由副反射面聚焦至波导口面，最后经波导管接收并输入到接收机。在自支撑后馈式馈源中，波导管起初级辐射源的作用；副反射面起反射初级辐射电磁波的作用，副反射面的尺寸和形状将影响反射电磁波的幅度和相位的空间分布；介质头在结构上起支撑和连接副反射面和波导管的作用，在电性能上也将影响馈源的回波损耗、主极化和交叉极化分量的幅度和相位方向图等性能。理想的自支撑后馈式馈源的解决方案应该达到如下目标：1）在电性能方面，在较宽的频带范围内具有良好的阻抗匹配性能、交叉极化分量小、主极化分量的幅度和相位分布可灵活赋形以满足各种整机性能的要求；2）在结构性能方面，尺寸小、机械强度好、满足各种环境试验指标的要求；3）在成本方面，材料成本低廉、易加工成型和批量生产。