用于抛物面反射器的多极化馈源天线

1、用于抛物面反射器的多极化馈源天线Multi-polarized feeds for dish antennas是美国Nilsson, Jack博士于2004年向美国专利局申请专利的主要文件。文中主要描述了三种用于抛物面反射器天线的多极化馈源的设计。本次解读,本着“急用先学,学以致用”的原则,遵照网友DIY抛物面天线的需求,择其要点,摘译了部分实用的内容。文章提供的三种多极化馈源天线,都是设计用于前馈(正馈抛物面天线的。一、第一种多极化馈源天线本文介绍的第一种多极化馈源天线,是一个简单的多极化驱动振子,也可以在它的后面加一个圆形反射盘。见下图: 这是第一种多极化馈源天线的两种形式,可以看出,图1

2、B的多极化馈源比图1A的多极化馈源多加了一个反射盘。关于多极化驱动振子,我们以前在首次推介多极化天线时,已经做过介绍。三个不同长度的辐射振子单元,圆周距120度,和反射盘的夹角为45度。三个辐射振子的长度,是根据工作频率的1.0波长,0.9波长,1.1波长的比例确定的。反射盘的半径约为工作频率的1/4波长。三个辐射振子的一端,电气连接到同轴电缆馈线的中心导体,反射盘电气连接到同轴电缆的外导体。多极化馈源要准确安放在抛物面反射器焦点的位置,见下图: 本文提供的第二种多极化馈源天线,叫削顶金字塔馈源天线。见下图: 透视图 底视图上图中的金字塔结构,其底部内角为60度,顶部外角为90度。虚线部分就是

3、削掉的那部分顶部。削顶金字塔的三角形顶面是封闭的导体,三个梯形侧面也是封闭的导体,底面是开放的(空的。三个梯形侧面导体是电气连接在一起的,而三角形的封闭削顶面导体,可以和三个梯形侧面导体电气连接,也可以和它们绝缘。多极化驱动振子就安装在封闭削顶面导体的中心,三个辐射振子从封闭削顶面向外倾斜伸出,朝向开放的底面。三个辐射振子的连接点,和三角形的封闭削顶面三条边的垂直距离,为工作频率的1/4波长。三个封闭梯形侧面,每一个的宽度(平行的顶部和底部边缘的垂直距离,就是梯形的高为工作频率的1/2波长。文中提供了另一组数据:三个辐射振子的连接点到封闭削顶面边缘的垂直距离,也可以是工作频率的1/2波长,相对

4、应的,三个梯形面的宽度(垂直距离,可以是工作频率的1个波长。封闭削顶面导体电连接到参考接地点,其作用相当于一个三角形的地平面。三个辐射振子连接到同轴电缆馈线的中心线,和封闭削顶面绝缘。封闭削顶面电连接到同轴电缆馈线的外导体(即参考接地点。上面说过,封闭削顶面可以和三个梯形面电气连接,也可以电气绝缘。文中说,或许电气绝缘是更聪明的选择,可以在封闭削顶面边缘和三个梯形面边缘加入一层绝缘介质。三个梯形面相当于反射器,反射由三个辐射振子在各种角度产生的电磁波,形成一定宽度的方向图。下图为应用削顶金字塔馈源的抛物面天线: 用于抛物面反射器的多极化馈源天线 当然，馈源振子要准确位于抛物面的焦点。 三个辐射

5、振子各自产生主要的极化信号，被三个梯形面反射，前往抛物面反 射器，再次反射，变成平行于抛物面轴线的电磁波，发射出去。 除了主要的极化信号之外，还有更多额外的极化信号产生。例如，任何两个 辐射振子相互作用，都可以产生一个无线电场，然后从削顶金字塔的一个角（即 由两个梯形面组成的夹角）反射出去。于是，额外的反射极化波产生了。这些反 射极化波同样被抛物面反射器反射，平行于抛物线中心轴发射出去。 文中的例子，图 4 的抛物面天线，工作频率为 2.4GHz，频带从 1.8GHz 到 5.8GHz 可调。驱动振子的辐射元，切割到工作频率的大约 1/4 波长。反射锅为 8 英尺的半深锅。其增益在全部带宽为

6、32dBi 到 42dBi，驻波比（SWR）在全部带 宽小于 2：1，通常为 1.5：1。 三、第三种多极化馈源天线 本文提供的第三种多极化馈源天线，其实就是一个 4 单元（4 振子）的多极 化天线。见下图： 类似我们以前介绍的那个 12dBi 的多极化天线， 去除反射板。 此处不再赘述， 请参照我以前的关于多极化天线的几篇研读文章。 第三种多极化馈源天线的应用实例见下图： 6 November ，2009 用于抛物面反射器的多极化馈源天线 x-y 平面侧视图 x-z 平面顶视图 这实际是两个抛物面天线组成的阵列。两个馈源天线的底盘（在 x-y 平面） 7 November ，2009 用于抛物面反射器的多极化馈源天线 是互相垂直放置的（见图 6A） ，它们之间的距离，也是根据天线的工作频率来确 定的（没有具体阐述如何确定） 。两部天线用等长的同轴电缆连接到一个两端功 分器，两部天线要馈送同相信号。 文中说，也可以单独使用一个馈源天线和一个反射锅组成抛物面天线。 本文还提供了两个多极化抛物面天线组阵的另一种摆放方式，见下图： 可以看出，两个多极化馈源天线和相对应的反射锅，在 x-z 平面按一定角度 摆放。文中说，这样一个结构可以提供额外的立体分集。 （没有进一步详述） 。