专利名称：偏置抛物面天线的制作方法
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0 和焦点F的线被定义为0F，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a。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0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0。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。为了解决这些问题，通常建议以下配置。S卩，如图8A和图8B中所示，在当将抛物 面反射器的口径面投影到XY平面上时形成的投影图像中，与X方向和Y方向斜交的方向上 的长度L被设置为大于X方向上和Y方向上的长度r，使得投影图像具有基本上矩形的形 状。使用这种配置，能够在不增加抛物面反射器的长径尺寸和短径尺寸的情况下减少溢出。同样，通常建议以下配置。如图9A和图9B中所示，上述抛物面反射器在XY平面 上的投影图像(具有基本上矩形的形状)在X方向上的长度被设置为大于投影图像在Y方 向上的长度。因此，能够在不增加短径尺寸的情况下，提高接收增益(例如，参见专利文献 1)。现有技术文献专利文献专利文献1 第Hl 1-103214号未经审查的日本专利申请公开
发明内容
本发明待解决的技术问题上面提出的偏置抛物面天线使得可能在不增加抛物面反射器的短径尺寸(通常 是表示天线大小的长度)的情况下，通过将抛物面反射器配置成具有基本上矩形的形状来 减少溢出。然而，由于抛物面反射器的自身面积变得更大，所以发现以下问题。这些问题是，由于抛物面反射器的面积增大，所以上面提出的偏置抛物面天线相 比于通常商业上可得到的具有相同短径尺寸的天线，具有更重的重量以及更大的受风面 积。因此，必须加强天线支撑构件和附接支架，由此引起增加偏置抛物面天线成本的问题。而且，从用户的观点来看，存在这样的问题，即当将天线附接到附接对象(如屋顶或 阳台)时，降低了附接用户的可操作性。此外，上面提出的偏置抛物面天线具有这样的问题，即抛物面反射器不具有通常 的椭圆形状而具有特有形状。因此，需要为制造反射器重新制造模子以便减少溢出，由此引 起成本增加。而且，如图9A和图9B中所示的偏置抛物面天线，抛物面反射器的上边缘延伸至比 上边缘B的正常位置高的点C。于是，初级辐射器的方向范围的中心轴指向点0(在向上延 伸之前的抛物面反射器的口径面的中心点)，同时保持常规的方向范围(角BFA)。在该情 况下，借助延伸的部分C，可能实现减少溢出和提高增益；然而，不能说有效地使用了包括 增大的面积的全部抛物面反射器。对于这方面，考虑以下方法；将初级辐射器的方向范围扩大到角CFA，以便等于具 有基本上矩形形状的新形成的抛物面反射器的口径张角，然后将初级辐射器的方向范围的 中心轴配置成指向上述点0。然而，这个点0也是新抛物面反射器的口径张角的中心点。因 此，虽然能够预期溢出的减少，但是不能够预期增益的进一步提高，因为不能够充分地利用 扩大的抛物面反射器的优势。此外，还应该考虑初级辐射器的方向范围扩大到角CFA，以便等于具有基本上矩形 形状的新形成的抛物面反射器的口径张角。然后将初级辐射器的方向范围的中心轴配置成 指向口径张角的新中心点Q，该口径张角属于具有基本上矩形形状的新形成的抛物面反射 器，新中心点Q位于点0的上方。在该情况下，通过充分地利用扩大的抛物面反射器的优势， 能够预期接收增益的进一步提高。然而，如上述问题的情况一样，可能再次出现溢出。也就是说，在上面提出的技术中，通过保持抛物面反射器的至少短径尺寸，不增加 偏置抛物面天线的外观尺寸。然而，增加了抛物面反射器的自身面积以减少溢出。如上，没 有考虑到尽可能有效地使用抛物面反射器。鉴于上述问题做出本发明。本发明的目的是提供偏置抛物面天线，使用该偏置抛 物面天线能够在不增加与初级辐射器的方向范围有关的抛物面反射器的面积的情况下减 少溢出。解决问题的方法根据实现上述目标的本发明的第一方面，提供了偏置抛物面天线，所述偏置抛物 面天线包括椭圆抛物面反射器、初级辐射器以及支撑臂，所述椭圆抛物面反射器具有呈从 抛物面中部分地裁切的形状的镜面，所述支撑臂支撑所述初级辐射器，以将所述初级辐射 器固定在抛物面反射器的所述镜面前面的焦点处。将所述初级辐射器固定到所述支撑臂， 使得波束中心轴指向在抛物面反射器的口径面的中心点和抛物面反射器的口径张角的中 心点之间的基本上中间的位置，在所述初级辐射器的方向范围内，在所述波束中心轴处的 接收电功率是最大的。所述口径面的中心点是在抛物面反射器的所述镜面上的点，当从在 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，穿过口径面中 心的轴线指示所述口径面的中心点。所述口径张角的中心点是在抛物面反射器的所述镜面 上的点，所述口径张角的中心点由二等分线指示，所述二等分线二等分由分别连接抛物面 反射器在长径方向上的两端和抛物面反射器的所述焦点的两条线形成的口径张角。本发明的第二方面是，在根据第一方面的所述偏置抛物面天线中，配置所述初级辐射器的方向性能，使得所述方向范围基本上等于抛物面反射器的所述口径张角，并且方 向特性使得在所述方向范围的边界和外部处的接收电功率比在所述方向范围内的最大接 收电功率低设置值。发明效果在根据本发明的偏置抛物面天线的第一方面中，将初级辐射器固定到支撑臂，使 得初级辐射器的波束中心轴指向抛物面反射器的口径面的中心点和抛物面反射器的口径 张角的中心点之间的基本上中间的位置。因此，根据本发明的偏置抛物面天线使得可能减少溢出，其中，如在图8A和图8B 以及图9A和图9B中示出的背景技术的情况中，在与普通抛物面反射器的面积相比不增加 抛物面反射器的面积的情况下，不必要的电波直接入射到初级辐射器。因此，可能提高抛物 面反射器的使用效率。而且，因为能够减少溢出，所以可能提高偏置抛物面天线的天线增益 对噪声温度比(G/T)。通过使初级辐射器的方向范围的中心轴(波束中心轴)简单地指向抛物面反射器 的口径面的中心点和抛物面反射器的口径张角的中心点之间的基本上中间的位置，根据本 发明的偏置抛物面天线能够提高天线增益对噪声温度比(G/T)。因此，即使使用现有的偏置 抛物面天线，可能容易地并且低成本地改善天线特性。并且，在不改变常规抛物面反射器的尺寸和重量的情况下，能够构成根据本发明 的偏置抛物面天线。因此，将不会降低用户的可用性，如附接天线时的可操作性。接下来，在偏置抛物面天线的第二方面中，在初级辐射器的方向性能之中，将方向 范围配置成基本上等于抛物面反射器的口径张角。而且，配置方向特性，使得在方向范围的 边界和外部处的接收电功率比初级辐射器接收的最大接收电功率低至少设置值。因此，确 保溢出的减少，由此减少了接收噪声。因此能够增加偏置抛物面天线的天线增益对噪声温 度比(G/T)。为了像上面那样减少接收噪声以增加天线增益对噪声温度比(G/T)，如在后面说 明的实施方式中描述的那样，上述的设置值可以设置在IOdB至15dB的范围内(更优选地 15dB)。
图IA和图IB是示出了根据实施方式的偏置抛物面天线的配置的说明性视图，图 IA是偏置抛物面天线的整体配置的立体图，图IB是示出了初级辐射器的侧视图；图2A和图2B是示出了初级辐射器和支撑臂之间的连接部分配置的部分分解侧视 图，图2A示出了连接前的初级辐射器和支撑臂的状态，图2B示出了连接后的初级辐射器和 支撑臂的状态；图3A和图:3B是示出了抛物面反射器和初级辐射器之间的正常位置关系的说明性 视图，图3A是在TL平面内垂直获得的抛物面反射器的剖面图，图:3B是当从在抛物面反射 器的焦点位置处待收集的电波的到达方向观看时抛物面反射器在XY平面内的投影视图；图4是示出了初级辐射器的方向性能的特性图，该初级辐射器构成根据实施方式 的偏置抛物面天线；图5A和图5B是示出了在图3A和图中示出的正常位置关系中发生的溢出的说明性视图，图5A是抛物面反射器在)(Z平面内的剖面图，图5B是抛物面反射器投影到XY平 面上的投影视图；图6A和图6B是示出了根据实施方式的抛物面反射器和初级辐射器之间位置关系 的说明性视图，图6A是抛物面反射器在TL平面内的剖面图，图6B是抛物面反射器投影到 XY平面上的投影视图；图7是示出了根据实施方式的偏置抛物面天线的电性能的图；图8A和图8B是示出了常规抛物面反射器的形状和常规抛物面反射器和初级辐射 器之间的位置关系的说明性视图，图8A是抛物面反射器在TL平面内的剖面图，图8B是抛 物面反射器投影到XY平面上的投影视图；以及图9A和图9B是示出了常规抛物面反射器的另一形状和常规抛物面反射器和初级 辐射器之间的位置关系的说明性视图，图9A是抛物面反射器在TL平面内的剖面图，图9B 是抛物面反射器投影到XY平面上的投影视图。标号说明1 抛物面反射器，2: 口径面的投影视图，3 方向范围的投影视图，5、7:延伸部分，6、8:内部部分，A 抛物面反射器的下边缘，B 抛物面反射器的上边缘，F:焦点，0: 口径面的中心点，P: 口径张角的中心点，R 性能原点，10 支撑臂，20 初级辐射器，22:喇叭，24 外壳部分，25 输出端，26 主体部分，28 合成树脂外壳，29:固定部分。执行本发明的最佳模式下面，将参照附图描述本发明的实施方式。根据本实施方式的偏置抛物面天线是用于接收卫星广播的天线，其接收从地球同 步卫星发射的广播电波，并且将接收的信号转换成预定的中频带，以输出到终端侧。如图IA 和图IB中所示，偏置抛物面天线包括椭圆抛物面反射器1、支撑臂10以及初级辐射器20。 抛物面反射器1具有呈从抛物面中部分地裁切的形状的镜面。支撑臂10具有一端和另一 端，一端固定至抛物面反射器1的背侧，并且另一端延伸至抛物面反射器1中的前面(镜面)的焦点附近。初级辐射器20固定到支撑臂10的另一端，以便被固定到抛物面反射器 1的焦点位置。抛物面反射器1具有已知配置，即抛物面反射器1的镜面(前面)指向发射广播电 波的地球同步卫星，并且通过在抛物面反射器1的背侧提供的固定夹具(未示出)固定到 在垂直方向上设置的柱等等；因此，前面(镜面)能够反射来自地球同步卫星的广播电波； 所以，在镜面中的焦点位置处能够收集广播电波。初级辐射器20包括变频器电路。该变频器电路被配置成将抛物面反射器1收集 的电波的接收信号(具有几十GHz)下变频成具有几个GHz频率的中频信号。从初级辐射 器20中，下变频后的中频信号被输出作为接收信号。如图2A和图2B中所示，初级辐射器20包括由压铸法制造的主体部分26。通过整 体地形成初级辐射器20的喇叭22和容纳变频器电路及其他的外壳部分M来配置主体部 分26。将主体部分沈的外壳部分M配置成容纳接收部分和电路板，该接收部分接收来 自喇叭22的入射电波，在该电路板上形成变频器电路及其他。接收的信号(其频率由变频 器电路转换)从以突出方式自外壳部分M起向下设置的输出端(F型连接器插座)25输出。主体部分沈容纳在由合成树脂制成的合成树脂外壳观中。合成树脂外壳观保 护主体部分26，以便不允许雨水从喇叭22进入外壳部分M内。将支撑臂10配置成由金属制成的管子。在初级辐射器20的主体部分沈中，在喇 叭22的下面以突出方式设置固定部分四。固定部分四从支撑臂10的末端插入到管子，以 从外面用螺钉旋拧并固定。因此，通过将固定部分四插入支撑臂10内并用螺钉旋拧来固定固定部分四，将初 级辐射器20牢固地固定到支撑臂10，并且因此固定到抛物面反射器1。而且，还将在支撑 臂10的方向范围内接收强度最大的轴线(换句话说，初级辐射器20的波束中心轴)固定 在预定方向上。因此，初级辐射器20的波束中心轴线指向抛物面反射器1的镜面的位置由支撑臂 10的末端的位置和固定部分四关于初级辐射器20的主体部分沈的突出角限定。在设计偏置抛物面天线时确定这些参数中的每一个。在常规设计方法中，通常使 以下两个位置相互一致镜面上的位置(即，抛物面反射器1的口径面的中心点)，其由当 从在焦点位置处待收集的电波的到达方向观看抛物面反射器1时穿过口径面中心的轴线 指示，以及位置，在该位置处初级辐射器20的波束中轴线指向抛物面反射器1的镜面。在 该情况下，存在抛物面反射器1的使用效率降低和由溢出引起的接收噪声增加的问题。因此，在本实施方式中，如下说明那样设置初级辐射器20的特性和波束中轴线的 方向，由此提高抛物面反射器1的使用效率并减少溢出，因此，提高了偏置抛物面天线的天 线增益对噪声温度比(G/T)。下面，将详细说明根据本实施方式的偏置抛物面天线的设计方法。图3A和图;3B是示出了当依照正常设计方法将初级辐射器20固定到抛物面反射 器1的焦点F时，初级辐射器20和抛物面反射器1之间位置关系的说明性视图。图3A是 沿穿过初级辐射器的接收点(即，抛物面反射器1的焦点F)的垂直方向，在)(Z平面内获得 的抛物面反射器1的剖面图。图3B是当从在抛物面反射器的焦点F位置处待收集的电波的到达方向观看时，抛物面反射器1在XY平面内的投影视图。并且，在上面说明的图8A和图8B，图9A和图9B，下面说明的图5A和图5B以及图 6A和图6B中，㈧和⑶分别是像图3A中那样的)(Z平面内的剖面图和像图;3B中那样的 XY平面内的投影视图。如图;3B中所示，偏置抛物面天线中的抛物面反射器1的镜面来自于从抛物面的旋 转轴线起偏置的一部分，以这种方式裁切抛物面反射器，使得当从在焦点F处待收集的电 波的到达方向观看时，口径面的投影视图具有半径为r的圆形形状。由穿过半径为r的圆 的中心的轴线指示的镜面上的点是抛物面反射器1的口径面的中心点。在图3A中，标号A指示抛物面反射器1的下边缘，并且标号B指示抛物面反射器1 的上边缘。并且，在图3A中的标号P指示由二等分线(FP)指示的镜面上的点(即，抛物面 反射器1的口径张角的中心点)，该二等分线二等分由线BF和线AF形成的角2 θ (即，抛物 面反射器1的口径张角)。线BF是连接抛物面反射器1的上边缘B和焦点F的线。线AF 是连接抛物面反射器1的下边缘A和焦点F的线。如从图3Α和图;3Β中理解的，在构成偏置抛物面天线的抛物面反射器1中，口径面 的中心点0的位置不同于口径张角的中心点P的位置。因此，如图3Α和图;3Β中所示，在向 上偏置的抛物面反射器1中，口径面的中心点0位于口径张角的中心点P的上方。在抛物面反射器具有45厘米的天线有效直径(短径尺寸)的情况下，该差值为几 厘米。然而，该差值的量可能依赖于抛物面反射器1的有效直径或者偏置角而改变。有效 直径或者偏置角变得越大，差值变得越大。在抛物面反射器1的焦点F处，经由支撑臂10布置初级辐射器20。通常将初级辐 射器20配置成对于方向范围内来自中央方向的电波具有最高的灵敏度。通过方向范围和方向特性表示初级辐射器20的方向性能。初级辐射器20的方向范围指示方向性的范围。为了有效地接收来自抛物面反射 器1的反射波，优选的配置是使初级辐射器20的方向范围基本上等于抛物面反射器1的口 径张角。这是因为，如果方向范围大于口径张角，那么来自抛物面反射器1后面的电波中 的一些在没有被抛物面反射器1屏蔽的情况下，直接入射在初级辐射器上，由此导致接收 噪声。另一方面，如果方向范围小于口径张角，那么不能有效地接收来自抛物面反射器1反 射波。为此，例如，初级辐射器20的方向范围可被设置为如图3Α中所示的抛物面反射器 1的口径张角BFA( = 2 θ )。同样在本实施方式中，以这种方式设置初级辐射器20的方向 范围。初级辐射器20的方向特性指示方向性的锐度。在本实施方式中，为了抑制从方向范围的边界附近和外部处接收的接收电功率的 影响，配置方向特性使得在方向范围的边界和外部处的接收电功率比最大接收电功率低设置值。换句话说，如果在方向范围的边界和外部处的屏蔽量很大，那么能够使接收噪声 的影响最小。由上可知，在本实施方式中，如图4中所示，初级辐射器20的方向范围被设置为在从作为中心轴的波束起加θ或减θ的范围内，在该波束处的接收电功率最大。由此，使初 级辐射器20的方向范围等于抛物面反射器1的口径张角。因此，设置初级辐射器20的方 向特性，使得在方向范围的边界和外部处的接收电功率比最大接收电功率仅低15dB。由上述构成，可能抑制从方向范围的外部直接进入初级辐射器20的电波和围绕 抛物面反射器1的边缘衍射的电波的影响。为了提高如上说明的天线增益，通常固定具有上述方向性能的初级辐射器20，使 得初级辐射器20波束中心轴(S卩，位于接收的电功率最大的位置上的中心轴)指向抛物面 反射器1的口径面的中心点0。参照图5A和图5B详细说明这种状态。图5A和图5B是使用正常抛物面反射器说 明溢出的视图。图5A是抛物面反射器在)(Z平面内的剖面图。图5B是抛物面反射器投影 到XY平面上的投影视图。在图5A和图5B中，标号3是在布置初级辐射器20使得波束中心轴指向抛物面反 射器1的口径面的中心点0的情况下，当从电波的到达方向观看时，指示初级辐射器20的 方向范围的投影视图。投影视图具有X方向尺寸大于Y方向尺寸的椭圆形形状。如从这些图中清楚可见的，配置初级辐射器20使得方向范围等于抛物面反射器1 的口径张角BFA。因此，如果使波束中心轴指向口径面的中心点0，同时保持初级辐射器20 的方向范围的大小，那么方向范围的上边界超出抛物面反射器1的上边缘B，由此产生延伸 至点C的延伸部分5。另一方面，方向范围的下边界向上超过抛物面反射器1的下边缘A，由此产生位于 抛物面反射器1内部的部分6。也就是说，当附接初级辐射器20使得初级辐射器20的波束中心轴指向抛物面反 射器1的口径面的中心点0时，能够提高接收增益。然而，由于对于延伸部分5不能预期抛 物面反射器1的屏蔽，所以由于在延伸部分5处发生的溢出的原因，增加了接收噪声。为了更有效地使用反射器，可以延伸初级辐射器20的方向范围的边界以便基本 上等于抛物面反射器1的下边缘A。然而，延伸超过抛物面反射器1的上边缘B的延伸部分 5也进一步延伸，由此增加了溢出。虽然由天空发出的噪声小于由地面等产生的来自水平方向等的噪声，但是由增加 的溢出产生的接收噪声的影响不是微不足道的。另一方面，当附接初级辐射器20使得初级辐射器20的波束中心轴指向抛物面反 射器1的口径张角的中心点P时，溢出变得更小。由此，能够减小接收噪声的影响。然而， 不能够期望提高增益。由上可知，本实施方式不仅聚焦于提高天线增益和减少溢出，而且聚焦于天线增 益对噪声温度比(G/T)。因此，即使在常规抛物面反射器的情况下，通过最大效率地使用常 规抛物面反射器，本实施方式能够提供具有极好天线增益对噪声温度比(G/T)的偏置抛物 面天线。下文中，参照图6A、图6B和图7详细说明上述点。图6A和图6B是示出了根据本 实施方式的抛物面反射器1和初级辐射器20之间位置关系的说明性视图。图6A是抛物面 反射器1在)(Z平面内的剖面图。图6B是抛物面反射器1投影到XY平面上的投影视图。图 7是示出了根据本实施方式的偏置抛物面天线的电性能的说明性视图。
在本实施方式中，初级辐射器20的方向性能与图4中示出的方向性能相同。方向 范围是2 θ，其等于作为本发明的实施方式的示例示出的抛物面反射器1的口径张角BFA。 配置方向特性使得在方向范围的边界和外部处的接收电功率比最大接收电功率低设置值 (例如，15dB)。图6A和图6B中的标号R是指示口径张角的中心点P和口径面的中心点0之间的 基本上中间位置的点。这个中间位置可以是位于沿着抛物面反射器1的抛物面的位置处的中间点，或者 可以是连接口径张角的中心点P和口径面的中心点0的线的中间点。本实施方式的特征是初级辐射器20的波束中心轴(方向范围的中心轴，或者位于 接收电功率最大的位置处的中心轴)指向性能原点以使天线性能最优。性能原点是上面的 点R。在图6A和图6B中，标号3示出了投影视图，其指示了在附接初级辐射器20使得 初级辐射器20的波束中心轴指向抛物面反射器1的性能原点R的情况下当从电波到达的 方向观看时初级辐射器20的方向范围。投影视图具有X方向尺寸大于Y方向尺寸的椭圆 形形状。在上述状态中，如图6A和图6B中所示，确定方向范围，使得延伸超过抛物面反射 器1的上边缘B的延伸部分7比图5A中示出的部分5更窄，由此减少溢出。同时，位于抛 物面反射器1的下边缘A内部的部分8比图5A中示出的部分6更窄，由此允许有效地使用 反射器。也就是说，根据本实施方式，布置具有上面说明的方向性能(换句话说，与常规的 方向性能相同的方向性能)的初级辐射器20使得波束中心轴(位于所接收的电功率最大 的位置处的轴线)指向性能原点R。由此，考虑到所接收的电功率和接收噪声，抛物面反射 器1能够被优化以便尽可能有效地利用抛物面反射器1。因此，能够提供具有非常出色的天 线增益对噪声温度比(G/T)的偏置抛物面天线。图7示出了测量的以证实上述效果的数据。数据示出了当使具有上面说明的方向 性能的初级辐射器20的波束中心轴指向的方向从口径张角的中心点P移动至口径面的中 心点0(或朝着相反方向)时，偏置抛物面天线的多个性能特征的变化。在本实施方式中，测量下面三个参数作为偏置抛物面天线的多个性能天线增益 (dB)、天线噪声温度(K)以及天线增益对噪声温度比(G/T( = dB/K))。天线噪声温度(K) 指示噪声水平，噪声包括可能在地面、天空等处产生的接收噪声和空间噪声的多余电波。根据数据，当初级辐射器20的波束中心轴指向口径张角的中心点P时，来自抛物 面反射器1后面的接收噪声由抛物面反射器1屏蔽。因此，在多个性能之中，天线噪声温度 示出了基本上最小值。当初级辐射器20的波束中心轴以点P为中心向上和向下移动时，各 自的天线噪声温度开始降低。同样，由于初级辐射器20的波束中心轴不指向初级辐射器20有效地接收反射波 的方向，所以天线增益不展示最大值。下面，当初级辐射器20的波束中心轴从口径张角的中心点P逐渐向上翘起至口径 面的中心点0时，围绕初级辐射器20的方向范围的外部边界的部分逐渐向上延伸超过抛物 面反射器1的上边缘B。因此，屏蔽来自抛物面反射器1后面的接收噪声中的一些变得不可能，由此导致天线噪声温度逐渐增加。然而，由于初级辐射器20逐渐地以良好的效率接收反射波变得可能，因此天线增 益逐渐地提高。当初级辐射器20的波束中心轴指向口径面的中心点0时，初级辐射器20有效地 接收反射波变得可能。由此，天线增益展示基本上最大值。当波束中心轴进一步向上指向时，天线增益迅速地降低。下面，焦点转向天线增益对噪声温度比(G/T)。当初级辐射器20的波束中心轴从口径张角的中心点P起朝着口径面的中心点0 逐渐翘起，发现天线增益对噪声温度比(G/T)首先逐渐提高，然后逐渐降低。更具体地，发现当初级辐射器20的波束中心轴指向性能原点R附近(包括性能原 点R)时，天线增益对噪声温度比(G/T)展示最大值。性能原点R是口径张角的中心点P和 口径面的中心点0之间的基本上中间的位置。基于上述实验结果，发现当初级辐射器20的波束中心轴指向上面说明的位置时， 与其他情况相比，天线增益对噪声温度比(G/T)提高约0. 5dB到ldB。也就是说，根据本实施方式的偏置抛物面天线，提供最适合的方法来构成天线是 可能的，该天线通过以下配置允许有效使用抛物面反射器1 初级辐射器20的波束中心轴 (具体地，在初级辐射器20的方向范围中接收的电功率最大的位置处(通常是方向范围的 中心)的中心轴)指向性能原点R ；性能原点R是在抛物面反射器1的口径面的中心点0和 抛物面反射器1的口径张角的中心点P之间的基本上中间的位置。而且，还可能容易地且 低成本地提供具有出色的天线增益对噪声温度比(G/T)的偏置抛物面天线。如上所述，优化的方法是简单的。因此，即使在已经商业化的天线的情况下，通过 简单地使现有的初级辐射器20的波束中心轴指向使用中的抛物面反射器1的性能原点R， 能够实现天线增益对噪声温度比(G/T)的提高。因此，甚至现有产品能够容易且低成本地 关于产品特征而提高。而且，能够在不改变常规天线的尺寸和重量的情况下配置根据本实施方式的偏置 抛物面天线。因此，在不显著地改变用户可用性的情况下，能够实现具有出色的天线增益对 噪声温度比(G/T)的偏置抛物面天线。如上，可能提供用于抛物面反射器和初级辐射器20 的非常实用的优化方法。此外，在根据本实施方式的偏置抛物面天线中，在初级辐射器20的方向性能之 中，将方向范围配置为基本上等于抛物面反射器1的口径张角。而且，配置方向特性使得在 方向范围的边界和外部处的接收电功率比初级辐射器20接收的最大接收电功率低至少设 置值。如上，可能抑制来自抛物面反射器1后面的电波中的一些直接入射到初级辐射器20 上的现象(即，溢出)，由此减少由溢出导致的接收噪声。因此，可能提供具有特别出色的天 线增益对噪声温度比(G/T)的不受接收噪声影响的偏置抛物面天线。本发明不限于上面的实施方式。如下所示，只要不偏离本发明的精神，通过适当地 修改每个部分中的配置可以实施本发明。配置根据上面实施方式的初级辐射器20的方向性能，使得方向范围基本上等于 抛物面反射器1的口径张角。而且，配置方向特性使得在方向范围的边界和外部处的接收 电功率比初级辐射器20接收的最大接收电功率低设置值。虽然如上所述设置值被优选地设置为15dB，但是该设置值可以在某种程度上高于15dB，并且考虑到大规模生产力可以在 IOdB至15dB的范围内。上面的实施方式描述了初级辐射器20的波束中心轴指向性能原点R的构成示例。 然而，波束中心轴可以指向，例如，具有性能原点R作为中心的预定大小范围(例如，具有约 5mm半径的圆形图)内的任意点。通过如上构成，制造具有高尺寸精度的零件变得不必要，并且能够减少装配步骤 数量。因此，当保持优选的天线增益对噪声温度比(G/T)时，能够实现产品成本的降低。另外，上面的实施方式描述了轴线处于以下位置，在该位置处，在初级辐射器20 的预定方向范围内的接收电功率最大或者初级辐射器20的波束中心轴指向性能原点R。性 能原点R在抛物面反射器1的口径面的中心点0和抛物面反射器1的口径张角的中心点P 之间的基本上中间的位置。然而，如上面的数据所指示的，口径面的中心点0可以由“天线 增益最大处的点”替换，并且口径张角的中心点P可以由“天线噪声温度最小处的点”替换。也就是说，可以描述，将初级辐射器20固定到支撑臂10，使得处于在预定方向范 围内的接收电功率的位置上的轴线指向性能原点R，性能原点R是在“增益最大处的点”和 “天线噪声温度最小处的点”之间的基本上中间的位置。而且，在抛物面反射器的口径面的投影图像具有圆形形状的椭圆反射器情况下， 说明了上面实施方式。然而，本发明不限于上述实施方式。例如，只要天线使用了包含偏 置抛物面天线的抛物面的反射器，那么天线可以是口径面的投影图像不具有圆形形状的天 线。上述实施方式描述了与用于接收卫星广播的偏置抛物面天线对应的示例。然而， 本发明不限于这个实施方式，并且可以应用于用于发射的偏置抛物面天线。由此，能够提供效率更高的天线。
权利要求
1.一种偏置抛物面天线，包括椭圆抛物面反射器，具有呈从抛物面中部分地裁切的形状的镜面； 初级辐射器；以及支撑臂，支撑所述初级辐射器，以将所述初级辐射器固定在所述抛物面反射器的焦点处，其中，将所述初级辐射器固定到所述支撑臂，使得波束中心轴指向所述抛物面反射器 的口径面的中心点和所述抛物面反射器的口径张角的中心点之间的基本上中间的位置，在 所述初级辐射器的方向范围内，在所述波束中心轴处的接收的电功率是最大的，所述口径 面的中心点是在所述抛物面反射器的所述镜面上的点，当从在所述抛物面反射器的所述焦 点位置处待收集电波的到达方向观看所述抛物面反射器时，穿过所述口径面中心的轴线指 示所述口径面的中心点，并且所述口径张角的中心点是在所述抛物面反射器的所述镜面上 的点，所述口径张角的中心点由二等分线指示，所述二等分线二等分由分别连接所述抛物 面反射器在长径方向上的两端和所述抛物面反射器的所述焦点的两条线形成的口径张角。
2.如权利要求1所述的偏置抛物面天线，其中，所述初级辐射器的方向性能被配置为使得所述方向范围基本上等于所述抛物面反射 器的所述口径张角，以及方向特性使得在所述方向范围的边界和外部处的接收电功率比在所述方向范围内的 最大接收电功率低设置值。
全文摘要
偏置抛物面天线包括具有椭圆抛物面反射器、初级辐射器以及支撑臂，椭圆抛物面反射器具有呈从抛物面中部分地裁切的形状的镜面，支撑臂支撑初级辐射器，以将初级辐射器固定在抛物面反射器的焦点处。将初级辐射器固定到支撑臂，使得波束中心轴指向抛物面反射器的口径面的中心点和抛物面反射器的口径张角的中心点之间的基本上中间的位置，在初级辐射器的方向范围内，在波束中心轴处接收的电功率是最大的。口径面的中心点是抛物面反射器的镜面上的点，当从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，穿过口径面中心的轴线指示口径面的中心点。口径张角的中心点是在抛物面反射器的镜面上的点，口径张角的中心点由二等分线指示，二等分线二线等分由分别连接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。
文档编号H01Q15/16GK102138253SQ20098011442
公开日2011年7月27日 申请日期2009年4月23日 优先权日2008年4月23日
发明者中根亲彦, 松原宽至 申请人:马斯普罗电工株式会社