[发明专利]一种ku/ka双频平板天线及其在便携式即时卫星通讯系统中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种ku/ka双频平板天线及其在便携式即时卫星通讯系统中的应用，属于移动卫星通信的技术领域。

背景技术

我国幅员辽阔，通信水平和覆盖还没有到位，尤其在分布辽阔的油田、矿区、金融系统、交通系统、民航系统、边防、海岛、部队等比较偏远地区，传统的通讯网络并不一定能够完全的覆盖。所以在面对灾害等突发事件时，怎样实现便携、即时的通讯成为我们的必须要面对的技术问题。

针对便携的特点，本领域中的卫星通讯系统常采用平板天线进行通讯：平板天线因具有体积小、通信方便等特点，广泛被应用于卫星通信领域。

例如中国专利CN2473765公开了一种接收卫星直播信号的平板天线，其包括一个天线托盘,位于天线托盘上有慢波材料介质层和缝隙阵金属板,缝隙阵金属板有规则分布的缝隙阵,天线托盘下方中部有将接收到的卫星直播信号降频放大并输出的高频头,缝隙阵金属板上面还有将入射的线极化信号转化成相应旋向的圆极化信号的变极化装置。中国专利CN201130714公开了超薄斜波束平板天线，天线馈电部分采用分支波导波导功分器形式,同时辐射单元采用漏波天线形式,在实现天线波束倾斜的同时,保证了天线的匹配带宽和辐射效率,研制出了一种小型化高增益线极化平板天线。中国专利CN 102110902A公开了一种圆极化平板天线，其包括辐射层、馈电网络,辐射层上设有辐射器,馈电网络为线极化平板天线的馈电网络,辐射器向内的一端为缝隙,向外的一端为圆孔。辐射器向外的一端设有十字状的振子,与缝隙成45°角放置。增益和效率大大提升。中国专利CN102255138A公开了圆极化波导平板阵列天线，它在由波导馈电网络激励的矩形开口波导31阵列构成的宽带线极化波导平板阵列天线2上安装圆极化器1实现优良的圆极化波接收与发射能力。所述及的圆极化器1在XY平面上的尺寸与辐射层30完全相同,它由完全相同的两层用导电油墨丝印有斜“十”字图案11的介质薄膜10与ABS材料制作的介质隔框20构成。

但是上述专利并不能同时实现对ku波段线极化和ka波段圆极化的功能，而且不具有较好的ku/ka馈电网络，隔离度较低，因此制约现有的平板天线只能接收ku或ka单一频段的电磁波。只有抛物面天线才能实现对ku/ka双频馈线、并实现ku/ka双频接收，但是抛物天线的体积较大，给移动卫星通信带来诸多不便。

发明内容

针对以上的技术不足，本发明提供一种利用谐振腔的驻波特性，实现高的隔离度、ku波段线极化和ka波段圆极化的ku/ka双频平板天线。

本发明还提供上述平板天线在便携式即时卫星通讯系统中的应用。

术语解释

1.耦合波导：当需要一个波导向另一个波导传输时，中间起到耦合作用的波导叫做耦合波导。

2.馈电波导：在电磁场传输的过程中，向器件馈电的波导叫做馈电波导。

本发明的技术方案在于：

一种ku/ka双频平板天线，其包括依次设置的ku/ka双频辐射器1、ku馈电和ka耦合层2、用于垂直极化的ka馈电层3、极化分离层4和用于水平极化的ka馈电层5；

所述ku/ka双频辐射器1和ku馈电和ka耦合层2之间设置有2排外谐振腔6，每排设置有2个外谐振腔，在每个外谐振腔内同轴设置有1个内谐振腔8，同一排设置的2个外谐振腔6分别通过耦合缝10与T形馈电网络11的两端相连，在所述T形馈电网络11的另一端设置有馈电波导12；在所述ku/ka双频辐射器1的上表面，且与每个内谐振腔8相对的位置水平贯通设置有2个十字形缝隙，即ka辐射缝9；在ku/ka双频辐射器1的上表面，且在外谐振腔6的水平两端分别贯通设置有竖直的缝隙，即为ku辐射缝7；在所述ku馈电和ka耦合层2上设置有与内谐振腔8相对的耦合波导13；

在用于垂直极化的ka馈电层3上设置有4个波导14和1个馈电波导17：所述波导14的位置与所述ku/ka双频辐射器1上的内谐振腔8的位置相对应；所述波导14通过耦合缝15分别与T形馈电网络16的两端相连接，在T形馈电网络16的另一端设置有馈电波导17；所述T形馈电网络16与所述T形馈电网络11的设置方向相差180°；在用于垂直极化的ka馈电层3上还设置有与所述馈电波导12相对的馈电波导12-1；