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1、(10)申请公布号 CN 104247152 A (43)申请公布日 2014.12.24 C N 1 0 4 2 4 7 1 5 2 A (21)申请号 201380017759.4 (22)申请日 2013.02.28 13/448,995 2012.04.17 US H01Q 15/14(2006.01) H01Q 15/00(2006.01) H01Q 1/24(2006.01) (71)申请人安德鲁有限责任公司 地址美国北卡罗来纳州 (72)发明人 JUI赛耶德 A赖特 B罗森 A塔斯克尔 R布兰朵 (74)专利代理机构中国国际贸易促进委员会专 利商标事务所 11038 代理人秦晨 。
2、(54) 发明名称 电介质透镜锥形辐射器次反射器组件 (57) 摘要 本发明提供了一种用于具有波导支撑的次反 射器的反射器天线的电介质锥形辐射器次反射器 组件，作为在远端具有次反射器的单元电介质块。 电介质块的波导过渡部分的尺寸被形成为插入耦 接于波导的端部之内。电介质辐射器部分被设置 于波导过渡部分与次反射器支撑部分之间。电介 质辐射器部分的外径设置有径向向内扩展到比波 导端部的内径小的直径的多个径向向内的凹槽， 并且透镜膛孔从电介质块的近端向电介质块的远 端至少延伸到次反射器支撑部分。单元电介质块 可以经由注射成型制造为单个邻接的单块电介质 材料部分。 (30)优先权数据 (85)PCT国。
3、际申请进入国家阶段日 2014.09.29 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/US2013/028190 2013.02.28 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/158222 EN 2013.10.24 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书4页 附图6页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图6页 (10)申请公布号 CN 104247152 A CN 104247152 A 1/2页 2 1.一种锥形辐射器次反射器组件，用于具有波导支撑的次反射器的反射器天线，包 括： 单元电介质块； 设置于所述电介质块的远。
4、端的次反射器； 所述电介质块的波导过渡部分，其尺寸被形成为插入耦接到所述波导的端部中； 所述电介质块的次反射器支撑部分； 在所述波导过渡部分与所述次反射器支撑部分之间的电介质辐射器部分；所述电介质 辐射器部分的外径设置有多个径向向内的凹槽；以及 从所述电介质块的近端向所述电介质块的所述远端至少延伸到所述次反射器支撑部 分的透镜膛孔； 所述径向向内的凹槽径向向内扩展到比所述波导的所述端部的内径小的直径。 2.根据权利要求1所述的次反射器组件，还包括设置于所述波导过渡部分内的反转阻 抗变换器。 3.根据权利要求1所述的次反射器组件，其中所述单元电介质块的最大材料厚度出现 于所述径向向内的凹槽之一的。
5、侧壁与所述次反射器之间。 4.根据权利要求1所述的次反射器组件，其中所述膛孔和所述径向向内的凹槽是锥形 的。 5.根据权利要求1所述的次反射器组件，其中所述次反射器是在所述电介质块的所述 远端之上的金属涂层。 6.根据权利要求1所述的次反射器组件，其中所述次反射器是座落于所述电介质块的 所述远端之上的单独的金属盘。 7.根据权利要求1所述的次反射器组件，其中所述透镜膛孔穿过所述电介质块延伸到 所述远端。 8.根据权利要求1所述的次反射器组件，其中所述多个径向向内的凹槽是两个。 9.根据权利要求1所述的次反射器组件，其中所述电介质辐射器部分的外径平行于所 述波导的纵轴而设置，并且所述次反射器支撑。
6、部分被设置为向外与所述电介质块的外围成 角度。 10.一种用于制造根据权利要求1的锥形辐射器次反射器组件的方法，该锥形辐射器 次反射器组件用于具有波导支撑的次反射器的反射器天线，该方法包括以下步骤： 将所述电介质块注射成型；以及 将所述次反射器耦接至所述电介质块的所述远端。 11.根据权利要求10所述的方法，其中所述次反射器的耦接经由在所述电介质块的所 述远端之上的金属沉积来进行。 12.根据权利要求10所述的方法，还包括将反转阻抗变换器设置于所述波导过渡部分 内。 13.根据权利要求10所述的方法，其中所述单元电介质块的最大材料厚度出现于所述 径向向内的凹槽之一的侧壁与所述次反射器之间。 1。
7、4.根据权利要求10所述的方法，其中所述膛孔和所述径向向内的凹槽是锥形的。 15.根据权利要求10所述的方法，其中所述透镜膛孔穿过所述电介质块延伸到所述远 权 利 要 求 书CN 104247152 A 2/2页 3 端。 16.根据权利要求10所述的方法，其中所述多个径向向内的凹槽是两个。 17.根据权利要求10所述的方法，其中所述电介质辐射器部分的外径平行于所述波导 的纵轴而设置，并且所述次反射器支撑部分被设置为向外与所述电介质块的外围成角度。 18.根据权利要求10所述的方法，其中所述次反射器的耦接经由将单独的金属次反射 器定位于所述电介质块的所述远端之上来进行。 19.根据权利要求18。
8、所述的方法，其中所述次反射器的耦接包括在所述透镜膛孔的远 端之内插入所述次反射器的键部分。 20.根据权利要求19所述的方法，其中所述透镜膛孔的所述远端朝向所述电介质块的 所述远端逐渐变小，并且所述透镜膛孔的近端朝向所述电介质块的所述近端逐渐变小。 权 利 要 求 书CN 104247152 A 1/4页 4 电介质透镜锥形辐射器次反射器组件 技术领域 0001 本发明涉及微波双反射器天线。更特别地，本发明为此类适合于经由注射成型进 行的有成本效益的制造的天线提供自支撑馈电锥形辐射器。 背景技术 0002 采用自支撑馈电的双反射器天线将入射到主反射器上的信号引导到安装于主反 射器的焦点区域的相。
9、邻处的次反射器上，该次反射器进而典型地经由接收器的第一级的馈 电喇叭或孔口将信号引导到波导传输线之内。当双反射器天线被用来传输信号时，信号经 由波导从发射系统的末级传播到馈电孔口、次反射器和主反射器以释放空间。 0003 反射器天线的电性能的特征典型地在于其增益、辐射图、交叉极化和回波损耗性 能-效率增益、辐射图及交叉极化特性对于高效的微波链路规划和协调是必需的，然而良 好的回波损耗对于高效的无线电操作是必要的。 0004 这些主要特性由结合主反射器轮廓而设计的馈电系统确定。 0005 在2000年8月22日颁发的、题目为“Dual-Reflector Microwave Antenna”的共。
10、 同所有的美国专利6,107,973示出了一种馈电组件，在该馈电组件中次反射器由与支撑波 导的端部耦接的电介质漏斗支撑。仅起着支撑结构的作用，电介质漏斗变得阻抗不连续，该 阻抗不连续必须要进行补偿，因为次反射器及反射器圆盘的表面轮廓和直径单独地被用来 使RF路径成形，从而导致次反射器和/或反射器圆盘的增大直径。随着次反射器尺寸增加， 由沿着反射器天线的视轴的次反射器引起的RF信号路径堵塞变得显著。此外，所产生的反 射器天线的增大的整体尺寸需要对反射器天线以及反射器天线可以安装于其上的支撑结 构进行的附加的增强结构考虑。 0006 深圆盘型反射器是其中使反射器焦距(F)与反射器直径(D)之比变得。
11、小于或等于 0.25(与典型地见于更常规的圆盘设计中的0.35的F/D相反)的反射器圆盘。配置用于与 深圆盘型反射器一起使用的电介质锥形馈电次反射器组件的实例被公开于在2005年7月 19日颁发给Hills的、题目为“Tuned Perturbation Cone Feed for Reflector Antenna” 的共同所有的美国专利6,919,855中，该专利全文以提及方式并入本文。US 6,919,855使 用具有次反射器表面和导入锥表面的电介质块锥形馈电，该前导锥表面具有关于电介质块 的纵轴同心的多个向下倾斜的非周期性扰动。但是，在电介质块中的该多个成角的特征和 /或台阶需要可能增。
12、加总制造成本的复杂的机床制造过程。 0007 因此，本发明的目的是提供用于克服现有技术的局限的装置，并且在这样做时给 出允许这样的馈电设计提供满足在用于典型的微波通信链路的整个工作频段之上的最严 格的电气规范的反射器天线特性的解决方案。 附图说明 0008 并入并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，其中相同的附图标 记在附图中指的是同一特征或元件并且可以不针对它们出现于其中的每个附图进行详细 说 明 书CN 104247152 A 2/4页 5 描述，并且连同以上给出的关于本发明的一般描述以及以下给出的关于实施例的详细描述 一起用来解释本发明的原理。 0009 图1是示例性的可注射。
13、成型的电介质锥形辐射器组件的示意性剖切面等轴视图。 0010 图2是图1的可注射成型的电介质锥形辐射器组件的示意性正视图。 0011 图3是沿图2的直线A-A截取的图1的可注射成型的电介质锥形辐射器组件的示 意性剖切面视图。 0012 图4是具有分离的次反射器盘的可替换的示例性可注射成型的电介质锥形辐射 器组件的示意性剖切面等轴视图。 0013 图5是图4的可注射成型的电介质锥形辐射器组件的示意性正视图。 0014 图6是沿图5的直线A-A截取的图4的可注射成型的电介质锥形辐射器组件的示 意性剖切面视图。 具体实施方式 0015 本发明人已经认识到，利用单元电介质块进行的锥形辐射器次反射器组件。
14、设计的 改进典型地由于这些设计的增加的尺寸和复杂性而需要通过机械加工来制造电介质块。 0016 当在现有的电介质块类型的锥形辐射器次反射器组件设计上尝试制造的注射成 型和/或铸造法时，增大的尺寸会产生电介质聚合物材料的凝结方面的问题，例如，空洞、 裂纹、表面缩凹、维度弯曲和/或流挂(sagging)。此外，在设计使用用于抑制模具分离的特 征(例如，悬突于相对边之上和/或与它们紧密靠近)的情形中，所需要的模型，如果有可 能，可能会变得太过复杂以致没有成本效益。 0017 如图1-6所示，锥形辐射器次反射器组件1可以被配置用于在用于在远端20 处支撑次反射器15的单元电介质块10的波导过渡部分5处。
15、与馈电臂波导(feed boom waveguide)的端部耦接。次反射器15和支撑次反射器的支撑部分30为了降低次反射器溢 失(spill-over)而设置有放大的直径。 0018 电介质辐射器部分25位于波导过渡部分5与次反射器支撑部分30之间。多个褶 皱沿着电介质辐射器部分的外径而设置，作为径向向内的凹槽35。在本实施例中，该多个凹 槽为两个凹槽35。电介质辐射器部分25的远端凹槽40可以设置有用于发起次反射器支撑 部分30的远端侧壁45。为了能够使模具分离变得顺利，凹槽40可以设置有锥度，该锥度使 凹槽宽度朝着电介质辐射器部分25的外径而增大。 0019 次反射器组件1的波导过渡部分5。
16、可以适合于与所期望的圆形波导内直径匹配， 使得次反射器组件1可以适配于波导端部之内并由其保持，该波导端部支撑在反射器天线 的圆盘反射器内的紧邻圆盘反射器的焦点的次反射器组件1。波导过渡部分5可以插入波 导3之内，直到波导的端部邻接波导过渡部分5的肩部55。 0020 肩部55可以将尺寸形成为使电介质辐射器部分25与波导端部间隔开。 0021 在波导过渡部分5的近端65处的一个或多个阶梯60可以应用于电介质块10的 透镜膛孔70，以为了在波导与电介质块10的电介质材料之间的阻抗匹配目的而形成反转 阻抗变换器(inverted impedance transformer)75。 0022 透镜膛孔。
17、70从电介质块10的近端65向电介质块10的远端20至少延伸到次反 射器支撑部分30。由此，形成在波导3与电介质辐射器部分25之间的直接路径，从而允许 说 明 书CN 104247152 A 3/4页 6 通过例如应用于凹槽35的深度和/或电介质辐射器部分25的直径来调整经由该直接路径 发射出的辐射图。优选地，如同图3和6最佳示出的，凹槽35径向向内扩展到比波导端部 的内径小的直径。 0023 本领域技术人员应当理解，电介质辐射器部分25与穿过其中的透镜膛孔70结合 产生了电介质透镜效果，在该电介质透镜效果中电介质辐射器部分25的尺寸增强了穿过 电介质辐射器部分25从次反射器组件1安装于其内的。
18、反射器圆盘投射到次反射器15的或 者从次反射器15投射到反射器圆盘的主辐射图，由此帮助次反射器组件1的RF辐射图的 成形并减小次反射器15的直径。 0024 如图4-6所示，可以设置完全延伸穿过在近端65与远端20之间的电介质块10的 透镜膛孔70。 0025 如同图3最佳示出的，次反射器15可以通过将金属沉积、膜、板或其他RF反射涂 层施加于电介质块10的远端20而形成。作为选择，如图4和6所示，次反射器15可以单 独地形成为例如座落于电介质块10的远端上的金属圆盘80。圆盘80可以包含用于与透镜 膛孔70键锁在一起以将次反射器15同轴定位于电介质块10的远端20之上的键部分85。 0026。
19、 作为在电介质块10的截面的边界之内的潜在最大直径的内切圆M而示出的，该圆 的中心点一般是距电介质块10的边缘最远的点，最大的材料厚度。因而，中心点是电介质 材料在电介质块10的注射成型的过程中通常将最后固化/凝固的位置。最大的材料厚度 在当前的实施例中出现于远端侧壁45与远端20之间的位置。相比之下，单块电介质块锥 的先前实施例的最大材料厚度大得多，典型为至少波导端部的整个内径。本领域技术人员 应当理解，透镜膛孔70与加深的凹槽35的结合显著减小了电介质块10的最大材料厚度， 从而能够经由注射成型来制造具有减少的空洞、裂纹、表面缩凹、维度弯曲和/或流挂缺陷 的电介质块10。作为选择，电介质块。
20、10可以通过铸造和/或机械加工来制造，所述铸造和 /或机械加工方法类似地获益于所需要的较浅边缘角和/或表面过渡数量。 0027 根据上文，应当清楚，本发明为本技术领域带来了用于具有显著有制造成本效益 的潜力(potiential)的反射器天线的次反射器组件1。根据本发明的次反射器组件1是坚 固的、重量轻的并且可以经由例如注射成型技术以很高的精度水平来重复地、有成本效益 地制造。 0028 部件表 0029 1次反射器组件 5波导过渡部分 10电介质块 15次反射器 20远端 25电介质辐射器部分 说 明 书CN 104247152 A 4/4页 7 30次反射器支撑部分 35凹槽 40远端凹槽。
21、 45远端侧壁 55肩部 60阶梯 0030 65近端 70透镜膛孔 75阻抗变换器 80盘 85键部分 0031 在前述描述已经参照了具有已知的等效形式的材料、比率、整数或构件的情况下， 则这样的等效形式就如同单独阐述那样并入此处。 0032 虽然本发明已经通过关于其实施例的描述进行了说明，并且虽然这些实施例已经 进行了相当详细的描述，但是本申请人的目的并不是要将所附权利要求书的范围约束于或 以任何形式限制于这样的细节。另外的优点和修改对本领域技术人员而言将是显而易见 的。因此，本发明在其更宽泛的方面中并不限制于所示出的及所描述的具体的细节、有代表 性的装置、方法和说明性的实例。因此，在不脱。
22、离本申请人的总体发明概念的精神或范围的 情况下，可以对这样的细节进行更改。此外，应当理解，在不脱离由所附权利要求书所限定 的本发明的范围或精神的情况下，可以对本发明进行改进和/或修改。 说 明 书CN 104247152 A 1/6页 8 图1 说 明 书 附 图CN 104247152 A 2/6页 9 图2 说 明 书 附 图CN 104247152 A 3/6页 10 图3 说 明 书 附 图CN 104247152 A 10 4/6页 11 图4 说 明 书 附 图CN 104247152 A 11 5/6页 12 图5 说 明 书 附 图CN 104247152 A 12 6/6页 13 图6 说 明 书 附 图CN 104247152 A 13 。