阅读说明：本技术 一种全方位扫描的反射面天线 (All-directional scanning reflector antenna ) 是由 李鹏 李增科 刘兴隆 牛耕 于 2020-08-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种全方位扫描的反射面天线,属于通信技术领域。其包括反射面、馈源、馈源支撑结构以及反射面旋转机构。该天线不需要转动反射面天线的馈源,不需要旋转关节等部件,只需转动天线反射面即可实现全方位波束扫描,具有结构简单、系统组成简单的特点,适合用作小型地面站、车载站天线。(The invention discloses a reflector antenna capable of omni-directionally scanning, and belongs to the technical field of communication. The feed source comprises a reflecting surface, a feed source supporting structure and a reflecting surface rotating mechanism. The antenna does not need to rotate a feed source of a reflector antenna, does not need parts such as a rotary joint and the like, can realize all-dimensional beam scanning by only rotating the reflector of the antenna, has the characteristics of simple structure and simple system composition, and is suitable for being used as small ground station and vehicle-mounted station antennas.)

一种全方位扫描的反射面天线

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是指一种全方位扫描的反射面天线。

背景技术

在通信领域中，可实现波束扫描的反射面天线有以下几种形式，它们在性能上虽各有特点，但均存在某种不足：

1）常规反射面天线加两维的机械转台。可实现全空域波束扫描，但需要二维机械转动结构，结构复杂。

2）常规反射面天线加一维方位的机械转台。可实现全方位波束扫描，但仍需要天线反射面与馈源一起转动，连续转动时需要旋转关节等部件，结构仍旧复杂。

3）馈源阵列照射反射面天线。通过开关控制其中的馈源是否馈电实现自动波束扫描，但扫描范围有限，通常在10°之内。

发明内容

本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种全方位扫描的反射面天线，该天线不需要转动反射面天线的馈源，不需要旋转关节等部件，只转动天线反射面即可实现全方位波束扫描，具有结构简单、系统组成简单的特点，适合用作小型地面站、车载站天线。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种全方位扫描的反射面天线，包括反射面、馈源以及馈源支撑结构，馈源固定在馈源支撑结构上；还包括反射面旋转机构，所述反射面为单偏置抛物面形状，且单偏置抛物面的偏置角为90°，所述馈源竖直设置并与反射面呈偏置关系，馈源的中轴线与反射面的轴线方向垂直，所述反射面固定在反射面旋转机构上，并在反射面旋转机构的带动下，以馈源的中轴线为旋转轴旋转。

进一步的，所述反射面旋转机构包括中心轴和旋转盘，所述馈源支撑结构设置于中心轴上，所述反射面通过支架与旋转盘固定。

本发明与背景技术相比具有如下有益效果：

1）本发明设置了反射面旋转机构，当反射面在方位面连续旋转时，可实现天线波束的全方位扫描。

2）本发明的馈源支撑结构无需转动，可直接固定在地面或车体上，不需要转动与馈电线缆相连接的馈源，也不需要设置旋转关节等部件，因此结构大大简化，尤其当馈源系统非常复杂时，馈源不转动则更加简化结构设计。

附图说明

图1是本发明实施例中反射面天线的结构示意图。

图2是图1中单偏置反射面天线的抛物面在XZ平面的投影示意图。

图3是常规单偏置反射面天线的抛物面在XZ平面的投影示意图。

图中：1，反射面；2，馈源；3，馈源支撑结构；4，反射面旋转机构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。

参照图1，一种全方位扫描的反射面天线，包括反射面1、馈源2、馈源支撑结构3、反射面旋转机构4。其中，反射面1采用单偏置抛物面形状，安装在反射面旋转机构4上，反射面旋转机构4固定在地面或车体上。反射面旋转机构4的转动部分带动反射面1绕中心轴转动。馈源2采用常规反射面天线馈源，固定在馈源支撑结构3上，馈源支撑结构直接固定在地面或车体上。馈源与反射面为偏置关系、且馈源轴线与反射面轴线方向（即Z轴方向）呈垂直关系。馈源2通过电缆线与外接收发设备连接。

进一步的，参照图2，反射面采用单偏置抛物面。单偏置抛物面的主要参数有：天线口径D，抛物面焦距f，偏置角ψ₀，半照射角ψ_a，净距角ψ_c，净距H，焦距直径比τ=f/D。抛物面在XZ平面的投影为抛物线，抛物线方程为：x² = 4fz。ψ=ψ₀为馈源中心轴，即馈源口的指向，ψ₀是馈源口指向与波束方向的夹角，结构上ψ₀就是馈源轴线与反射面轴线夹角。

图3为常规单偏置反射面天线的抛物面投影，其抛物线参数偏置角ψ₀一般在35°～45°之间，此时馈源口指向与波束方向的夹角在35°～45°之间。

与图3不同，本例中的反射面天线也是采用单偏置抛物面，但抛物线参数偏置角ψ₀为90°，此时馈源口指向与波束方向的夹角为90°，当反射面绕馈源中心轴旋转时，馈源中心轴与反射面的交点不变，始终保持馈源与反射面之间的单偏置结构，因此反射面旋转时，天线波束方向在方位面扫描且天线性能不变。

进一步的，参照图2，单偏置抛物面主要参数取值为：天线口径D=2042.6mm，抛物面焦距f=1500mm，偏置角ψ₀=90°，半照射角ψ_a=18.8°，净距角ψ_c=71.2°，净距H=2147.8mm，焦距直径比τ=f/D=0.7344。该天线工作频率为1200MHz，经计算，天线增益为27.08dB，波束宽度为8°。

本发明的工作原理如下：当发射信号时，发射设备发出的信号通过馈源2发射到空间，经反射面1反射到自由空间，形成高增益波束，反射面旋转机构4的转动部分转动，带动反射面1绕中心轴转动，高增益波束发射到指定方位方向。天线的接收和发射为互易过程，反射面旋转机构4的转动部分带动反射面1绕中心轴转动，使天线波束对准某一方位，来自该方位的自由空间信号经反射面1反射到馈源2，经馈源2转换后把信号输出到外接接收设备。

总之，本发明反射面天线的馈源支撑结构直接固定在地面或车体上，不需要转动，反射面与反射面旋转机构连接，旋转结构在方位面连续旋转，从而带动反射面在方位面连续旋转。馈源与反射面为偏置关系，且馈源轴线与反射面轴线呈垂直关系，当反射面在方位面连续旋转时，可实现天线波束的全方位扫描。该反射面天线具有结构简单、系统组成简单的特点，适合用作小型地面站、车载站天线。