[发明专利]一种三频一体化天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种天线，特别是一种三频一体化天线。

背景技术

随着泛星测量技术的发展，要求天线能工作在宽频带甚至多个频段，以接收或发射不同频段的信号，同时在限定的口径内，对天线的尺寸、重量方面等通常都提出了比较苛刻的要求，并且为了保证测量精度，还要求天线具有较高的相位中心稳定度。因此，高性能、结构紧凑的三频或多频天线技术已成为当前急需解决的问题。

而目前的三频或多频天线一般采用基于介质加载的微带叠层天线，如专利“一种三频圆极化层叠微带天线”(申请号：CN201020274629.2)，以及专利“一种三频双圆极化GPS微带贴片天线的设计”(申请号：CN200710099068.X)，这类天线在满足多频段工作需求情况下，减小了天线体积且降低了成本，但是这类天线辐射效率较低，各频点间互耦严重，调试困难，同时由于采用探针直接馈电，每个频带覆盖带宽较窄，并且相位中心稳定性较差。而专利“平面三频天线”(申请号：CN200620068895.3)及专利“新型三频平面倒F天线”(申请号：CN200910199589.1)采用的是平面微带开槽、增加寄生单元的形式，也能够耦合出多个频率，但这类天线一般只能辐射线极化电磁波，而且在UHF频段时所占安装面积很大。同时，上述的三频或多频天线一般采用微波介质材料作为基板，其介电常数对天线性能影响较大，并且在空间冷热交变的环境下，金属覆铜与微波介质板问可能出现翘起脱落等现象，可靠性较低，不适合做为星载天线。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种三频一体化的天线，该天线具有较高的相位中心稳定度、可覆盖UHF、L和S频段、结构紧凑、尺寸小、能够满足星载或机载要求。

一种三频一体化天线，包括：反射腔、支撑柱、辐射上贴片、辐射下贴片、多个金属套筒馈电探针、L/S馈电网络、多根螺旋线、支撑套筒、馈电连接部分、UHF馈电网络、天线底座、L/S电连接器及UHF电连接器；反射腔是一个底面封闭的金属空心圆柱体或圆锥体，金属支撑柱安装在反射腔的内腔底面圆心位置，多个金属套筒馈电探针安装在反射腔的内腔底面上且均匀分布在同一圆周上；辐射上贴片、辐射下贴片分别安装在金属支撑柱上；每个金属套筒馈电探针一端与辐射下贴片相连，另一端与L/S馈电网络的输出端口相连；L/S电连接器与L/S馈电网络的输入端口相连；反射腔安装于支撑套筒上；多根螺旋线绕于支撑套筒上，每根螺旋线的顶端安装于反射腔上，每根螺旋线的底端通过馈电连接部分与UHF馈电网络的输出端口相连；UHF馈电网络的输入端口与UHF电连接器相连；支撑套筒固定于底座上，UHF馈电网络安装于底座内部。

辐射上贴片为圆形金属片，辐射上贴片与支撑柱同心；辐射下贴片为圆形金属片，辐射下贴片与支撑柱同心。

所述天线还包括阻抗调配支，馈电连接部分通过阻抗调配支与底座(12)相连。

支撑套筒采用蜂窝结构。

所述多个金属套筒馈电探针为4个。

所述多根螺旋线为4个。

所述L/S馈电网络为带状线一分四网络功分器，包括1个L/S馈电网络的输入端口和4个L/S馈电网络的输出端口，各输出端口相位依次相差90度。

所述UHF馈电网络为矩形同轴一分四环形功分器，包括1个UHF馈电网络的输入端口和4个UHF馈电网络的输出端口，各输出端口相位依次相差90度。

每个金属套筒馈电探针包括探针、绝缘子和金属套筒，探针和金属套筒通过绝缘子进行隔离，探针和金属套筒之间形成耦合电容。

所述探针与所述辐射下贴片固定连接，所述金属套筒与L/S馈电网络的输出端口相接触。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明采用金属套筒馈电探针对辐射下贴片进行耦合馈电，与传统探针直接连接馈电相比，由于金属套筒馈电探针的电容耦合作用，改善了输入端口的阻抗特性，使其能够覆盖L和S频段；

(2)本发明通过多点耦合馈电形式形成圆极化，与现有的一点自圆极化和两点馈电形成圆极化相比，多点馈电形式结构对称，能够有效抑制非对称馈电结构带来的不必要的高次模式，提高天线单元传输主模的纯度，在拓展天线单元匹配特性的同时，有效改善天线单元在宽角域范围内的辐射特性，提高天线单元在宽角域范围内的轴比特性及相位中心稳定性(≤2mm)；

(3)本发明采用上下结构形式使天线结构更为紧凑，尺寸能减小到Φ180mm×230mm，相比传统三频天线尺寸减少40％以上，同时采用这种结构可以使天线在各频段性能最优，并互不影响，便于独立调试。