一种提高对称双镜天线信噪比的设计方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种提高对称双镜天线信噪比的设计方法，能够实现减少副镜遮挡影响、提高主镜截获效率、降低天线噪声温度、提高天线信噪比的目的，适用于卡塞格伦天线、格利高里天线和环焦天线等各种标准和赋形的对称双镜天线。
【背景技术】
[0002]双镜天线是典型的高增益天线形式，在卫星通信、射电天文、雷达、无线电监测等众多领域具有广泛的应用。
[0003]目前，双镜天线的设计主要基于射线寻迹，其主镜和副镜一般设计为光路完全对应的，即由馈源发出的射线，经副镜反射后，均会被主镜截获，再经主镜反射后沿天线轴向射出。由该方法设计出的天线能够充分利用主副镜的面积，具有良好的性能。但因为该方法未考虑天线具体的工作频段，副镜直径一般选为主镜直径的1/10，所以当双镜天线的最低工作平率较高时，引入了不必要的遮挡，引起天线增益下降和旁瓣升高。而当双镜天线最低工作频率较低、副镜尺寸仅有十几个甚至不到十个最低工作波长时，天线的性能下降比较明显。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于避免【背景技术】中的不足之处而提供一种能在宽频带内提高对称双镜天线信噪比的设计方法。
[0005]本发明所采取的技术方案为:
[0006]一种提高对称双镜天线信噪比的设计方法，其特征在于包括如下步骤:
[0007](I)选取双镜天线的几何参数，确定照射角Θ、主镜直径D、主镜焦径比f/D和副镜直径Ds，其中副镜直径Ds为双镜天线最低工作频率对应波长的6-12倍；
[0008](2)根据双镜天线的最低工作频率，确定主镜与副镜不对应的环形区域的宽度d，即:
[0009]d = k* λ 0
[0010]λ ^为天线最低工作频率对应的工作波长，k为实数，取值范围为0.01?3 ;
[0011](3)由主镜直径D和环形区域宽度d，得到主镜与副镜对应区域的直径Dc，即:
[0012]Dc = D-2d ；
[0013](4)由双镜天线的照射角Θ、主镜焦径比f/D、主镜与副镜对应区域的直径Dc，按照几何关系，得到与副镜对应区域的主镜母线曲线；
[0014](5)保持馈源与副镜不变，将与副镜对应区域的主镜母线曲线沿垂直于旋转对称轴方向延伸d，得到主镜母线；
[0015]完成提尚对称双镜天线?目噪比的设计。
[0016]其中，步骤(4)中还包括对与副镜对应区域的主镜母线曲线进行赋形。
[0017]本发明与【背景技术】相比具有如下优点:
[0018]1.在天线设计中引入了具体的工作频率，考虑了反射镜电尺寸随频率变化对辐射性能的影响。
[0019]2.减小了副镜的直径，从而降低了副镜遮挡对天线性能的影响。
[0020]3.通过延伸主镜母线曲线，提高了主镜的截获效率，保证了主镜边缘电流的连续，降低了主镜边缘的绕射，进而降低了天线的噪声温度。
[0021]4.主镜直径不发生变化，不影响天线的制造成本。
[0022]5.本发明适合于卡塞格伦天线、格利高里天线、环焦天线等各型对称双镜天线。
【附图说明】
[0023]图1是本发明提及的双镜天线几何参数标注。
[0024]图2是本发明的剖面示意图。
[0025]图3是本发明沿口径面投影示意图。
【具体实施方式】
[0026]参照图1、图2和图3，一种提高对称双镜天线信噪比的设计方法，其特征在于包括如下步骤:
[0027](I)选取双镜天线的几何参数，参照图1，双镜天线的几何参数包括照射角Θ、主镜直径D、主镜焦径比f/D和副镜直径Ds ；
[0028]其中副镜直径Ds为双镜天线最低工作频率对应波长的6-12倍；主镜直径D根据使用要求确定，主镜焦径比f/D以结构合理性为标准确定，照射角Θ可根据现有馈源的照射角及结构合理性来确定；
[0029](2)根据双镜天线的最低工作频率，确定主镜与副镜不对应的环形区域的宽度d，即:
[0030]d = k* λ 0
[0031]式中λ ^为天线最低工作频率对应的工作波长，k为实数，取值范围为0.01?3 ;
[0032]参照图2和图3，本发明一种提高双镜天线增益的副镜设计，缩小了副镜与主镜存在光路对应关系的区域的尺寸，增加了一个与主镜不存在光路对应关系的环形区域，用于保证主镜与副镜对应区域的边缘电流连续，并提高主镜的截获效率。所述的环形延伸区域母线与对应区域母线曲线函数相同，旋转对称轴重合，宽度为天线最低工作波长的0.01-3倍；
[0033](3)由主镜直径D和环形区域宽度d，得到主镜与副镜对应区域的直径Dc，即:
[0034]Dc = D_2d ；
[0035](4)由双镜天线的照射角Θ、主镜焦径比f/D、主镜与副镜对应区域的直径Dc，按照几何关系，得到与副镜对应区域的主镜母线曲线；
[0036]r2= 4Xf/DXDcXz r| ^ Dc/2 ；
[0037]式中r为主镜母线上一点到主镜旋转对称轴的距离，z为该点距主镜母线顶点的距离沿主镜旋转对称轴的分量；
[0038]对于赋形天线，步骤(4)中还包括对与副镜母线曲线及副镜对应区域的主镜母线曲线进行赋形；
[0039](5)保持馈源与副镜不变，将与副镜对应区域的主镜母线曲线沿垂直于旋转对称轴方向延伸d，得到主镜母线；
[0040]完成提高对称双镜天线信噪比的设计。
【主权项】
1.一种提高对称双镜天线信噪比的设计方法，其特征在于包括如下步骤: (1)选取对称双镜天线的几何参数，对称双镜天线的几何参数包括照射角Θ、主镜直径D、主镜焦径比f/D和副镜直径Ds，其中副镜直径Ds为对称双镜天线最低工作频率对应波长的6-12倍； (2)根据对称双镜天线的最低工作频率，确定主镜与副镜不对应的环形区域的宽度d，即: d = k* λ 0 λ C1为天线最低工作频率对应的工作波长，k为实数，取值范围为0.0l?3 ; (3)由主镜直径D和环形区域宽度d，得到主镜与副镜对应区域的直径Dc，即:Dc = D_2d ； (4)由对称双镜天线的照射角Θ、主镜焦径比f/D、主镜与副镜对应区域的直径Dc，按照几何关系，得到与副镜对应区域的主镜母线曲线； (5)保持馈源与副镜不变，将与副镜对应区域的主镜母线曲线沿垂直于旋转对称轴方向延伸d，得到主镜母线； 完成对称双镜天线的优化设计。
2.根据权利要求1所述一种提高对称双镜天线信噪比的设计方法，其特征在于:步骤(4)中还包括对与副镜对应区域的主镜母线曲线进行赋形。
【专利摘要】本发明涉及一种提高对称双镜天线信噪比的设计方法，其特征在于：用所述方法设计的对称双镜天线与一般设计的相比，主镜除与副镜存在光路对应关系的部分外，主镜沿母线延伸一定尺寸，形成一个与副镜不存在光路对应关系的环形区域，该环形区域的宽度为天线最长工作波长的0.01-3倍，且副镜直径选为天线最低工作频率对应波长的6-12倍，与双镜天线的最低工作频率相关。从而实现提高主镜截获效率、提高天线增益、降低天线噪声温度的目的，适用于卡塞格伦天线、格利高里天线和环焦天线等各种标准和赋形的双镜天线。
【IPC分类】H01Q15-16
【公开号】CN104852155
【申请号】CN201510220889
【发明人】伍洋, 杜彪, 刘胜文
【申请人】中国电子科技集团公司第五十四研究所
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月5日