用于抛物面反射器的多极化馈源天线

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1B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：

二、第二种多极化馈源天线 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：

当然，馈源振子要准确位于抛物面的焦点。

三个辐射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：

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）

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）。

该文中所有有用的数据，本人都尽量提炼出来了，相信没有遗漏。如有错误，实属本人水平有限，理解有误。望广大坛友批评指正。

激情无线（lijiqing） 2009年11月