適用于極低干擾通信系統(tǒng)的微波天線及其優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明創(chuàng)造提供了一種具有極佳性能的微波天線。微波天線包括主反射面，主反射面的等效焦點(diǎn)位于內(nèi)弧面對應(yīng)的圓形或橢圓形的中心軸附近，匹配板設(shè)于主反射面的底部中心穿孔位置。通過口徑場合成法來調(diào)整微波天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)以優(yōu)化微波天線的整體性能。
【專利說明】適用于極低干擾通信系統(tǒng)的微波天線及其優(yōu)化方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明創(chuàng)造涉及一種微波通訊【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及到一種微波通信系統(tǒng)的微 波天線和一種用于優(yōu)化微波天線性能的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 微波天線被廣泛地用于通信系統(tǒng)。為了描述微波天線的性能，ETSI根據(jù)天線的輻 射方向圖定義了一些等級，定義的參數(shù)包括前后比、旁瓣及包層圖等。目前已知的和市場使 用的常規(guī)天線包括ETSI規(guī)定的級別2和級別3天線。級別4天線與級別2和3天線相比， 在前后比和旁瓣方面需要更高的抑制，要求更低的干擾特性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供一種微波通信系統(tǒng)，尤其提供了一種具有優(yōu)化配置微波通信系統(tǒng)的微 波天線和用于優(yōu)化微波天線性能的方法。
[0004] 在一些實施方式中，微波天線包括一個等效焦點(diǎn)偏移于中心軸的主反射面和一個 設(shè)于主反射面的穿孔位置的匹配板。
[0005] 傳統(tǒng)方法很難達(dá)到ETSI的級別4優(yōu)化微波天線的性能，本發(fā)明實施例提供了符合 ETSI級別4的標(biāo)準(zhǔn)適用于低干擾通訊的微波天線。
[0006] 本發(fā)明實施例提供了一種優(yōu)化結(jié)構(gòu)的微波天線和優(yōu)化微波天線性能的方法。本發(fā) 明實施例可用于創(chuàng)建如點(diǎn)對點(diǎn)通信系統(tǒng)，點(diǎn)對廣播通信系統(tǒng)等。本發(fā)明實施例也適用于低 干擾衛(wèi)星通信，雷達(dá)系統(tǒng)等。
[0007] 在一實施例中，提供了一種用于微波通信系統(tǒng)的微波天線。所述微波天線包括用 于發(fā)射/接收微波信號的天線饋源，內(nèi)弧面朝向天線饋源的主反射面，所述內(nèi)弧面用于反 射/接收來自到天線饋源的微波信號。天線饋源設(shè)于內(nèi)弧面的中心軸上，主反射面的開口 邊緣形成輻射口面，所述輻射口面用于發(fā)射/接收微波信號。主反射面的天線饋源的位置 與通過穿過所述輻射口面的微波信號的電場分布相適應(yīng)，內(nèi)弧面是一個拋物面，所述拋物 面的等效焦點(diǎn)偏移于內(nèi)弧面的中心軸。
[0008] 在一實施例中，用于微波系統(tǒng)的微波天線包括用于發(fā)射和接收微波信號的天線饋 源，主反射面有一朝向天線饋源的內(nèi)弧面并且用于反射和接收微波信號。天線饋源位于內(nèi) 弧面的一個中心軸上。主反射面的開口邊緣形成輻射口面，且在相對于開口端的底部中心 形成穿孔。內(nèi)弧面大致呈拋物面狀，所述拋物面的等效焦點(diǎn)偏移于內(nèi)弧面的中心軸，一波導(dǎo) 管沿著中心軸的第一端和第二端之間設(shè)置，第一端連接于天線饋源，第二端穿過主反射面 的底部中心。波導(dǎo)管用來配置發(fā)射波導(dǎo)管用于發(fā)射/接收微波信號。一匹配板設(shè)于主反射 面的穿孔位置，且面向天線饋源，波導(dǎo)管穿設(shè)于匹配板中。
[0009] 在另一種實施方式中，提供了一種用于優(yōu)化微波天線的方法，包括：確定一個或多 個微波天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)；輸入確定的結(jié)構(gòu)參數(shù)，進(jìn)行天線口徑面上的場分布計算，所述場分 布包括一個振幅分布和一相位分布，通過計算機(jī)進(jìn)行計算；及通過調(diào)整微波天線的結(jié)構(gòu)參 數(shù)來實現(xiàn)口徑面上的場分布。
[0010] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明創(chuàng)造作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為本發(fā)明實施例的微波通訊系統(tǒng)的示意圖。
[0012] 圖2為本發(fā)明一實施例的微波天線的剖視圖。
[0013] 圖3為本發(fā)明另一實施例的微波天線的剖視圖。
[0014] 圖3a、3b及3C為圖3所示匹配板的多個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖4為本發(fā)明實施例的微波天線在笛卡兒坐標(biāo)系統(tǒng)下的示意圖。
[0016] 圖5為本發(fā)明實施例的優(yōu)化微波天線的方法流程圖。
[0017] 圖6為本發(fā)明實施例在天線口徑面上的二維場振幅分布示意圖。
[0018] 圖7為本發(fā)明在天線口徑面上的實施例1和2的Ey振幅分布比較圖。
[0019] 圖8為本發(fā)明在天線口徑面上的實施例1和2的Ey相位分布比較圖。
[0020] 圖9為本發(fā)明在天線口徑面上的實施例1和2的主極化輻射圖。
[0021] 圖10為本發(fā)明在天線口徑面上的實施例2和3的Ey振幅分布比較圖。
[0022] 圖11為本發(fā)明在天線口徑面上的實施例2和3的Ey相位分布比較圖。
[0023] 圖12為本發(fā)明在天線口徑面上的實施例2和3的主極化輻射圖。

【具體實施方式】
[0024] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明創(chuàng)造中的實施例及實施例中的特征可 以相互結(jié)合，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明創(chuàng)造作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0025] 本發(fā)明實施例涉及到微波通訊系統(tǒng)的微波天線。尤其，本發(fā)明實施例公開了一種 具有優(yōu)化配置微波通信系統(tǒng)的微波天線和用于優(yōu)化微波天線性能的方法。
[0026] 本發(fā)明實施例提供了最優(yōu)化配置的微波天線和用于優(yōu)化微波天線性能的方法。在 一些實施方式中，微波天線包括一主反射面，所述主反射面具有偏移于其中心軸的等效焦 點(diǎn)，及位于主反射面的底部中心的匹配板。
[0027] 本發(fā)明實施例可以用于創(chuàng)建點(diǎn)對點(diǎn)通信系統(tǒng)，點(diǎn)對廣播的通信系統(tǒng)等。本發(fā)明實 施例也適用于低干擾衛(wèi)星通信，雷達(dá)系統(tǒng)等。
[0028] 圖1為微波通信系統(tǒng)100的示意圖，其包括多個天線A1-A6。通信系統(tǒng)100包括 塔站11，12, 13和在一建筑物上的一個站14。天線A1-A3安裝于塔站11上，塔站12,13和 14各設(shè)一個微波天線，如圖1表示的天線A4, A5 or A6.，微波鏈路15a-15c分別位于天線 A1與A6之間，A2與A4之間，A3與A5之間。塔站11-14通過各個微波天線A1-A6可以創(chuàng) 建點(diǎn)到點(diǎn)通信。可以理解的是，微波天線的數(shù)目不限于6個。
[0029] 微波鏈路15a_15c如果維持相互之間的低干擾，主要依靠微波天線A1-A6的質(zhì)量。 例如，天線A1-A2幾乎背對背地設(shè)于塔站11上。為了達(dá)到低干擾，天線A1和/或A2后部 需要有非常低的漏射能量。同理，天線A2-A3相互緊鄰。以天線A3為例，為了盡可能減少 從天線A4接收到的無用能量，天線A3的方向圖在對著天線A4的方向應(yīng)當(dāng)有較低的輻射效 應(yīng)。通常，相鄰天線之間的干擾的質(zhì)量可以通過前后比和各自的輻射方向圖的天線旁瓣來 表征。本發(fā)明實施例中，微波天線可實現(xiàn)75 DB或更好的前后比，和/或18至75DB或更好 的旁瓣。這種優(yōu)質(zhì)的微波天線可以應(yīng)用在極其擁擠環(huán)境中，通常這種環(huán)境要求許多微波天 線必須部署彼此互相緊鄰。
[0030] 在一些實施方式中，通信系統(tǒng)100可以是一個4G LTE的通信信道，用于語音、視頻 及互聯(lián)網(wǎng)的全雙工鏈路的3G通道，等等。
[0031] 圖2為本發(fā)明一實施例的微波天線200的剖視圖。微波天線200包括一主反射 面21和一天線饋源22。天線200進(jìn)一步包括一吸波材料24和一天線罩25。主反射面21 具有一拋物面211和天線饋源22。所述拋物面211在其中心軸Z上設(shè)有一等效焦點(diǎn)（圖未 示)。天線饋源22連接于波導(dǎo)管27的一端。波導(dǎo)管27沿中心軸Z延伸。天線饋源22與 拋物面211的頂點(diǎn)213之間的距離為2s。天線200的焦點(diǎn)與直徑比的定義是拋物面211的 焦距(例如，2S)和拋物面211的直徑2d的比值。焦點(diǎn)與直徑比可用于衡量主反射面21有 多深。通常，焦點(diǎn)與直徑比越小，主反射面21越深。
[0032] 微波天線200可以作為一發(fā)射或接收設(shè)備。在下文中，是從發(fā)射的角度來說明其 工作原理。在操作過程中，電磁波能量通過波導(dǎo)管27和天線饋源22可以饋送到天線200。 傳播的能量，被轉(zhuǎn)換成指向主反射鏡21的拋物面211沿虛線方向22a的定向波。然后，能 量通過主反射面21的反射構(gòu)成平行波，可以穿過天線罩25,最終發(fā)射到自由空間。
[0033] 傳統(tǒng)的微波天線的設(shè)計方法，如圖2所示的天線200,用于研究饋源22的輻射方向 圖，例如，通過實驗優(yōu)化整體的輻射性能。在實驗中，可調(diào)因數(shù)通常包括罩體23的高度，吸 波材料24的厚度，天線罩25的幾何形狀等。這些傳統(tǒng)的方法存在某些缺陷，比如，很難準(zhǔn) 確地確定天線的性能極限，實施研究和開發(fā)工作效率低等。
[0034] 圖3為本發(fā)明另一實施例的微波通信系統(tǒng)的一個微波天線300的剖視圖，微波天 線300包括用于發(fā)射和接收微波信號的天線饋源32,具有一個朝向天線饋源32的內(nèi)弧面 311的主反射面31，內(nèi)弧面311用于反射/接收來自天線饋源32的微波信號。天線饋源32 設(shè)置于內(nèi)弧面311的中心軸Z'上。
[0035] 在一實施例中，內(nèi)弧面311大致呈拋物面，所述拋物面的等效焦點(diǎn)35偏移于內(nèi)弧 面311的中心軸Z。如圖3所示，等效焦點(diǎn)35位于內(nèi)弧面311對應(yīng)的圓形的中心軸附近，所 述圓形的直徑為3d?？梢岳斫獾氖?，等效焦點(diǎn)35可以被移位或者偏移于中心軸Z，而位于 由內(nèi)弧面311決定的其它形狀內(nèi)。天線300等效焦點(diǎn)35的移位或偏移對性能的影響，將在 下面作進(jìn)一步討論。
[0036] 在一些實施方式中，等效焦點(diǎn)35可以設(shè)于在除圓形之外的適當(dāng)?shù)男螤?，例如，?dāng) 天線的輻射方向圖在不同的平面里，需要非對稱的性能，比如，一個E面和一個Η面，或當(dāng)某 些應(yīng)用場景需要橢圓圖案輪廓時，尤其在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中。
[0037] 在一實施方式中，內(nèi)弧面311可以是一旋轉(zhuǎn)面，由一條曲線（母線）圍繞中心軸 Ζ'旋轉(zhuǎn)形成。母線可以是，例如，拋物線在其頂點(diǎn)處分為兩等分，在到中心軸Ζ的垂直方向 有一位移3d。形成的旋轉(zhuǎn)表面的等效焦點(diǎn)偏移于中心軸Ζ?？梢岳斫獾氖?，內(nèi)弧面311的形 狀可以被調(diào)整以偏離旋轉(zhuǎn)面。在一些實施方式中，內(nèi)弧面311可以調(diào)整成一非圓形。例如， 常見的橢圓形可以應(yīng)用在輻射方向圖要求需要非圓形增益的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，例如要求一橢 圓形。
[0038] 主反射面31包括位于其底部中心314的一個穿孔312。穿孔312是一圓形?？梢?理解的是，穿孔312也可以是其它合適的形狀。波導(dǎo)管122沿著內(nèi)弧面311的中心軸Ζ的 第一端122a和第二端122b之間設(shè)置。第一終端122a連接天線饋源32,第二端122b穿過 主反射面31的底部中心314。波導(dǎo)管122用于發(fā)射/接收來自或到達(dá)天線饋源32的微波 信號。
[0039] 微波天線300進(jìn)一步包括一匹配板37,設(shè)于主反射面31的底部中心314的一個 穿孔312中。圖3a所示的匹配板37的直徑為3W。作為優(yōu)選的實施方式，如圖3b所示的 匹配板37上開設(shè)有槽；如圖3c所示的匹配板37上設(shè)有凸塊。圖3中，匹配板37朝向天線 輻射口面313a的橫截面124呈曲線。橫截面124可以包含線形或非線形，直線或階梯式曲 線。如圖3所示，在匹配板37與主反射面31之間形成有間斷或臺階?？梢岳斫獾氖牵ヅ?板37與主反射面31連接形成平滑的朝向饋源32的內(nèi)表面。
[0040] 如圖3所示，匹配板37有效高度已標(biāo)志為距離3h到等效焦點(diǎn)35。距離3h是由匹 配板37的頂面到順著中軸線Z'的等效焦點(diǎn)35。匹配板37的頂面與沿著中軸線Z'的天線 饋源32之間的距離為3s。匹配組件37對天線300性能的影響，將在下面進(jìn)一步討論。
[0041] 圖4示出了一個笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)X-Y-Z中的模型天線41的三維視圖。模型天線 41可以是，例如，圖2所示的天線200,圖3所示的天線300,或者其它類型的微波天線。天 線41的最高面42被當(dāng)作是在x-y平面上的天線輻射口面。發(fā)射的微波信號沿著Z方向穿 過天線輻射口面42并在其上面形成口徑場分布。再參考圖2和圖3，罩體24或34的上邊 緣形成天線輻射口面。天線300的等效焦點(diǎn)35在X-Y面相對于Z軸有一位移或偏移。
[0042] 在本實施方式中，一種稱為口徑場的合成方法被用于優(yōu)化微波天線的整體性能。 根據(jù)天線設(shè)計的理論，微波天線的遠(yuǎn)場輻射方向圖是天線口徑面上的場分布的空間傅里葉 變換，例如圖4所示的天線輻射口面42 口徑面上的場分布。天線口徑面上的場分布包括一 振幅分布和一相位分布。整個天線輻射口面42對應(yīng)天線口徑面上的場分布決定了最終的 微波天線的輻射分布圖。
[0043] 天線口徑面上的場分布可以通過輸入的天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)作來計算。所示結(jié)構(gòu)參數(shù) 包括，例如，天線饋源22與圖2所示的反射面21的頂點(diǎn)213之間的距離2s，等效焦點(diǎn)35對 應(yīng)圓的直徑3d，匹配板37的直徑3w，由匹配板37的頂面到順著中軸線Z'的等效焦點(diǎn)35 的距離3h，匹配板37與沿著中心軸Z'的等效焦點(diǎn)35之間的距離3h是可以根據(jù)口徑場分 布來確定。當(dāng)然，事實上能改變天線的幾何形狀的任何結(jié)構(gòu)參數(shù)都可以被使用在優(yōu)化中。
[0044] 圖5為本發(fā)明實施例的優(yōu)化微波天線性能的方法流程圖。步驟510,確定所需要的 天線結(jié)構(gòu)參數(shù)。所需要的天線結(jié)構(gòu)參數(shù)包括但不限于，匹配板的形狀或直徑，厚度，主反射 面的焦點(diǎn)與直徑比等。在一些實施方式中，根據(jù)天線的輻射效率和所需的增益值，天線匹配 板的形狀或直徑可根據(jù)現(xiàn)有分析法來確定。在一些實施方式中，基于所需的天線結(jié)構(gòu)限制， 匹配板的厚度可以確定為23至33,且主反射面的焦點(diǎn)與直徑比可為21至31。然后進(jìn)入步 驟 520。
[0045] 步驟510,估計天線的可調(diào)結(jié)構(gòu)參數(shù)。在一些實施方式中，天線的可調(diào)結(jié)構(gòu)參數(shù)的 初始值可隨機(jī)生成或根據(jù)先前經(jīng)驗獲得。天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括但不限于，直徑的有效焦距， 例如有效焦距為35,匹配板37的參數(shù)等。匹配板的參數(shù)包括但不限于，直徑，橫截面，匹配 板到實焦點(diǎn)的距離等。然后進(jìn)入步驟530。
[0046] 步驟530,計算天線底部的匹配板的直徑?？趶綀龇植及ㄕ穹植己拖辔环植肌?在一些實施方式中，時域有限差分方法（FDTD)全波仿真可用于獲取相關(guān)的口徑場信息，例 如，所述一個或多個所述天線結(jié)構(gòu)參數(shù)輸入后計算出口徑場分布?？梢岳斫獾氖牵渌暮?適的基于計算機(jī)的仿真技術(shù)或方法也可用于所述口徑場分布的計算。然后進(jìn)入步驟540。 [0047] 步驟540,根據(jù)計算所得的匹配板直徑調(diào)整可調(diào)結(jié)構(gòu)參數(shù)。在一些實施方式中，有 效焦距的直徑可被反復(fù)調(diào)整一直到振幅分布和相位分布達(dá)到預(yù)定效果。在一些實施方式 中，包括匹配板的直徑、橫截面，匹配板到實焦點(diǎn)的距離也可被反復(fù)調(diào)整一直到振幅分布和 相位分布達(dá)到預(yù)定效果。
[0048] 方法500可以優(yōu)化微波天線的性能，不需要依賴實驗來調(diào)整上述結(jié)構(gòu)參數(shù)數(shù)值。 本發(fā)明實施例的方法可以克服傳統(tǒng)分析方法存在的一些缺陷。雖然基于饋源設(shè)計的傳統(tǒng)方 法有參考價值，但對于完整的天線輻射特性的指導(dǎo)是非常有限的。這一點(diǎn)尤其體現(xiàn)在小F/ D比率的深反射面天線上。對深的反射面，饋源和反射面之間的非線性耦合變得不可忽略， 饋源本身的輻射信息很難預(yù)測整個天線耦合后的最終結(jié)果。因此，基于常規(guī)的方法往往需 要通過實驗的方法才能合理調(diào)節(jié)最終天線設(shè)計的結(jié)構(gòu)參數(shù)。本實施方式的方法是基于在全 波計算，并通過充分包含了饋源和微波天線的反射面和/或其它子部件間的互耦。因此，本 實施方式的方法可以提供更多有力和豐富的方法來優(yōu)化微波天線的性能。
[0049] 為了說明天線的配置對模型天線41的性能的影響，提供三種類型的微波天線，實 施例1-3,并對其性能作對比。在比較中，實施例1-3的微波天線，每個都有一直徑為0. 6米 的天線輻射口面?？梢岳斫獾氖?，關(guān)于微波天線的天線輻射口面的直徑為其他值也是可以 的。
[0050] 實施例1為圖2所示的天線200,其有一標(biāo)準(zhǔn)的拋物線主反射面21。實施例2類 似實施例1，除了用圖3所示天線300的主反射面31來替換主反射面21。也就是，實施例 2的主反射面有等效焦點(diǎn)，其移位或偏移天線的中心軸Z'，由底部中心形成穿孔?？梢岳斫?的是，實施例2的穿孔與主反射面31的孔312相比可能有不同的尺寸。實施例3為圖3所 示的天線300,其包括主反射面31和匹配板37。以上三種實施例都有一 Y軸偏幅，采用的 是圖4所不的笛卡兒坐標(biāo)系x-y-z。
[0051] 圖6示出了圖4的天線輻射口面42所形成的空間二維振幅分布。在下面的圖 7-12,主偏振和共極輻射方向圖由空徑電場分布決定在下面的圖7-12中，主偏振和同極輻 射方向圖將以場分量形式示出。實施例1-3分別用振幅與相位分別示意出天線口徑面上的 場分布。
[0052] 圖7和8顯示了實施例1和2之間的開口的主平面Ey的振幅和相位比較。圖8 顯示了實施例1和2的最終同極化輻射方向圖。如圖9所示，實施例1在約20-70度之間 的角域很難符合ETSI的class 4的要求。通過引入拋物面反射面的水平位移因數(shù)（S卩，等 效焦點(diǎn)35相對于在x-y平面上的中心軸的偏移或移位)，如圖7和圖8所示，實施例2可以 達(dá)到整形器振幅從x= ±[0，100mm]下降，而沒有過多影響相位分布，如圖9所示，導(dǎo)致實 施例1的第一 SLL抑制超過2. 5dB。此外，實施例2在30至約60度的輻射方向圖有問題的 區(qū)域，也得到改善。
[0053] 圖10和11展示了在實施例2和3之間口徑主平面的Ey振幅和相位比較。圖12 顯示了實施例2和3的最終的共極化輻射圖。通過引入一匹配組件，如圖3所示的匹配板 37,如圖10所示，可以在所述X = ± [80毫米，300毫米]區(qū)域?qū)崿F(xiàn)更大的整體振幅錐 度。在位置X = 90mm形成了分界點(diǎn)，x〈90mm和x>90mm兩個區(qū)域逐漸變得尖細(xì)和跌落。根 據(jù)傅立葉計算，這會導(dǎo)致更低的SLL和方向圖包羅。這一點(diǎn)由圖12得到了證實，在> 20度 角度區(qū)域，實施例3的圖形顯著提高，符合了 ETSI等級4的要求。另外，值得一提的是，第 一 SLL被進(jìn)一步在實施例2基礎(chǔ)上提高至實施例3的額外ldb余量。
[0054] 從以上圖7-12所示的對比，其圖3微波天線300的性能明顯優(yōu)越于圖2的微波天 線。偏焦和匹配板的引入，為主反射面的低干擾起了主要作用。值得提的是，我們發(fā)現(xiàn)圖3 所示的匹配板37的引進(jìn)，它有著比拋物面便宜更為明顯的影響。
[0055] 另外，口徑場分析，在方法500中已經(jīng)說明，可以提供一個參考目標(biāo)函數(shù)在優(yōu)化過 程里 此外，如圖500所示的口徑場分析法，可以提供一個參考目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化過程。
[0056] 值得注意的是，以下技術(shù)方案1-12中的任一項都可以和技術(shù)方案13-18中的任一 項相結(jié)合。
[0057] 1. -種用于微波通信系統(tǒng)的微波天線，包括：一個用于發(fā)射/接收微波信號的天 線饋源，具有一個朝向天線饋源的內(nèi)弧面的主反射面，內(nèi)弧面用于反射/接收來自天線饋 源的微波信號，天線饋源位于內(nèi)弧面的中軸線上，主反射面的開口邊緣形成輻射口面，輻射 口面用于發(fā)射/接收微波信號，其特征在于，主反射面的天線饋源的位置與通過穿過所述 福射口面的微波信號的電場分布相適應(yīng)。
[0058] 2.如第1項所述的微波天線，其特征在于，內(nèi)弧面是一個拋物面，所述拋物面的等 效焦點(diǎn)偏移于內(nèi)弧面的中心軸。
[0059] 3.如第2項所述的微波天線，其特征在于，等效焦點(diǎn)位于內(nèi)弧面對應(yīng)的圓形或橢 圓形的中心軸附近，主反射面包括位于其底端中心部分的一個孔。
[0060] 4.如第3項所述的微波天線，其特征在于，還包括匹配板，其位于主反射面的底部 中心。
[0061] 5.如第3項所述的微波天線，其特征在于，等效焦點(diǎn)對應(yīng)圓形的直徑，匹配板的直 徑，匹配板與等效焦點(diǎn)的距離，匹配板與天線饋源的距離，都由天線口徑面上的場分布來決 定。
[0062] 6.如第1項所述的微波天線，其特征在于，進(jìn)一步包括沿著中心軸的第一端和第 二端之間設(shè)置的波導(dǎo)管，第一端連接于天線饋源，第二端穿過主反射面的底部中心，波導(dǎo)管 用于發(fā)射/接收來自或到達(dá)天線饋源的微波信號。
[0063] 7.如第1項所述的微波天線，其特征在于，包括罩體，其第一邊緣與主反射面的開 口邊緣連接，相背的第二邊緣形成口徑，罩體的內(nèi)表面設(shè)有吸波材料，罩體的第二邊緣連接 著天線罩。
[0064] 8.如第1項所述的微波天線，其特征在于，其天線口徑面上的場分布包括一個振 幅分布和一相位分布。
[0065] 9.如第4項所述的微波天線，其特征在于，在匹配板與主反射面之間可以形成有 間斷或臺階的銜接狀態(tài)。
[0066] 10. -種用于微波通信系統(tǒng)的微波天線，其特征在于，所述微波天線包括一個用于 發(fā)射和接收微波信號的天線饋源，具有一個朝向天線饋源的內(nèi)弧面的主反射面，內(nèi)弧面用 于反射/接收來自天線饋源的微波信號，天線饋源位于內(nèi)弧面的中軸線上，主反射面的開 口邊緣形成輻射口面，且在相對于開口端的底部中心形成穿孔，主反射面的開口邊緣形成 輻射口面，且在相對于開口端的底部中心形成穿孔，沿著中心軸的第一端和第二端之間設(shè) 置的波導(dǎo)管，第一端連接于天線饋源，第二端穿過主反射面的底部中心，波導(dǎo)管用于發(fā)射/ 接收微波信號；一匹配板設(shè)于主反射面的穿孔位置，且面向天線饋源，波導(dǎo)管穿設(shè)于匹配板 中。
[0067] 11.如第10項所述的微波天線，其特征在于，等效焦點(diǎn)位于內(nèi)弧面對應(yīng)的圓形或 橢圓形的中心軸附近。
[0068] 12.如第10項所述的微波天線，其特征在于，匹配板朝向天線輻射口面的橫截面 呈曲線，其截面曲線凹向天線口徑面，橫截面曲線可以包含線形或非線形，直線或階梯式的 曲線。
[0069] 13. -種用于優(yōu)化微波天線性能的方法，其特征在于，所述方法包括：確定一個或 多個微波天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)；輸入確定的結(jié)構(gòu)參數(shù)，進(jìn)行天線口徑面上的場分布計算，其天線 口徑面上的場分布包括一個振幅分布和一相位分布，通過計算機(jī)進(jìn)行計算；通過調(diào)整微波 天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)來實現(xiàn)口徑面上的場分布。
[0070] 14.如第13項所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括，調(diào)整微波天線的主反射面， 使其拋物面的等效焦點(diǎn)偏移于其中軸線，且等效焦點(diǎn)位于內(nèi)弧面對應(yīng)的圓形或橢圓形的中 心軸附近，主反射面的開口邊緣形成輻射口面，在相對于開口端的底部中心形成圓形穿孔。
[0071] 15.如第14項所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括將匹配板設(shè)于主反射面的穿 孔位置，且面向天線饋源，其橫截面曲線可以包含線形或非線形，直線或階梯式的曲線。
[0072] 16.如第14項所述的方法，其特征在于，其主反射面的結(jié)構(gòu)參數(shù)至少包括如下參 數(shù)中的一個：等效焦點(diǎn)對應(yīng)圓形的直徑，匹配板的直徑，匹配板與等效焦點(diǎn)的距離，匹配板 與天線饋源的距離。
[0073] 17.如第13項所述的方法，其特征在于，其估計的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括根據(jù)天線的輻射 效率和所需的增益值所確定的天線初步外形尺寸。
[0074] 18.如第13項所述的方法，其特征在于，其估計的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括基于天線結(jié)構(gòu)限 制所確定的罩體的高度，和主反射面的焦點(diǎn)與直徑比。
[0075] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實施 例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】 的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的，尤其是對材料、形狀、大小及元部件 排列組合進(jìn)行的若干改進(jìn)和潤飾，也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于微波通信系統(tǒng)的微波天線，包括：一個用于發(fā)射/接收微波信號的天線饋 源，具有一個朝向天線饋源的內(nèi)弧面的主反射面，內(nèi)弧面用于反射/接收來自天線饋源的 微波信號，天線饋源位于內(nèi)弧面的中軸線上，主反射面的開口邊緣形成輻射口面，輻射口面 用于發(fā)射/接收微波信號，其特征在于，主反射面的天線饋源的位置與通過穿過所述輻射 口面的微波信號的電場分布相適應(yīng)。
2. 如權(quán)利要求1所述的微波天線，其特征在于，內(nèi)弧面是一個拋物面，所述拋物面的等 效焦點(diǎn)偏移于內(nèi)弧面的中心軸。
3. 如權(quán)利要求2所述的微波天線，其特征在于，等效焦點(diǎn)位于內(nèi)弧面對應(yīng)的圓形或橢 圓形的中心軸附近，主反射面包括位于其底端中心部分的一個孔。
4. 如權(quán)利要求3所述的微波天線，其特征在于，還包括匹配板，其位于主反射面的底部 中心。
5. 如權(quán)利要求3所述的微波天線，其特征在于，等效焦點(diǎn)對應(yīng)圓形的直徑，匹配板的直 徑，匹配板與等效焦點(diǎn)的距離，匹配板與天線饋源的距離，都由天線口徑面上的場分布來決 定。
6. 如權(quán)利要求1所述的微波天線，其特征在于，進(jìn)一步包括沿著中心軸的第一端和第 二端之間設(shè)置的波導(dǎo)管，第一端連接于天線饋源，第二端穿過主反射面的底部中心，波導(dǎo)管 用于發(fā)射/接收來自或到達(dá)天線饋源的微波信號。
7. 如權(quán)利要求1所述的微波天線，其特征在于，包括罩體，其第一邊緣與主反射面的開 口邊緣連接，相背的第二邊緣形成口徑，罩體的內(nèi)表面設(shè)有吸波材料，罩體的第二邊緣連接 著天線罩。
8. 如權(quán)利要求1所述的微波天線，其特征在于，其天線口徑面上的場分布包括一個振 幅分布和一相位分布。
9. 如權(quán)利要求4所述的微波天線，其特征在于，在匹配板與主反射面之間可以形成有 間斷或臺階的銜接狀態(tài)。
10. -種用于微波通信系統(tǒng)的微波天線，其特征在于，所述微波天線包括一個用于發(fā)射 和接收微波信號的天線饋源，具有一個朝向天線饋源的內(nèi)弧面的主反射面，內(nèi)弧面用于反 射/接收來自天線饋源的微波信號，天線饋源位于內(nèi)弧面的中軸線上，主反射面的開口邊 緣形成輻射口面，且在相對于開口端的底部中心形成穿孔，主反射面的開口邊緣形成輻射 口面，且在相對于開口端的底部中心形成穿孔，沿著中心軸的第一端和第二端之間設(shè)置的 波導(dǎo)管，第一端連接于天線饋源，第二端穿過主反射面的底部中心，波導(dǎo)管用于發(fā)射/接收 微波信號；一匹配板設(shè)于主反射面的穿孔位置，且面向天線饋源，波導(dǎo)管穿設(shè)于匹配板中。
11. 如權(quán)利要求10所述的微波天線，其特征在于，等效焦點(diǎn)位于內(nèi)弧面對應(yīng)的圓形或 橢圓形的中心軸附近。
12. 如權(quán)利要求10所述的微波天線，其特征在于，匹配板朝向天線輻射口面的橫截面 呈曲線，其截面曲線凹向天線口徑面，橫截面曲線可以包含線形或非線形，直線或階梯式的 曲線。
13. -種用于優(yōu)化微波天線性能的方法，其特征在于，所述方法包括： 確定一個或多個微波天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)； 輸入確定的結(jié)構(gòu)參數(shù)，進(jìn)行天線口徑面上的場分布計算，其天線口徑面上的場分布包 括一個振幅分布和一相位分布，通過計算機(jī)進(jìn)行計算； 通過調(diào)整微波天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)來實現(xiàn)口徑面上的場分布。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括，調(diào)整微波天線的主反射面， 使其拋物面的等效焦點(diǎn)偏移于其中軸線，且等效焦點(diǎn)位于內(nèi)弧面對應(yīng)的圓形或橢圓形的中 心軸附近，主反射面的開口邊緣形成輻射口面，在相對于開口端的底部中心形成圓形穿孔。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括 將匹配板設(shè)于主反射面的穿孔位置，且面向天線饋源，其橫截面曲線可以包含線形或 非線形，直線或階梯式的曲線。
16. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，其主反射面的結(jié)構(gòu)參數(shù)至少包括如下參 數(shù)中的一個：等效焦點(diǎn)對應(yīng)圓形的直徑，匹配板的直徑，匹配板與等效焦點(diǎn)的距離，匹配板 與天線饋源的距離。
17. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，其估計的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括根據(jù)天線的輻射 效率和所需的增益值所確定的天線初步外形尺寸。
18. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，其估計的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括基于天線結(jié)構(gòu)限 制所確定的罩體的高度，和主反射面的焦點(diǎn)與直徑比。
【文檔編號】H01Q19/13GK104157986SQ201310207084
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月29日
【發(fā)明者】東君偉, 陳鵬羽, 呂小林 申請人:廣東通宇通訊股份有限公司