[发明专利]低剖面高增益双频双极化卫星通信天线

说明书

技术领域

本发明属于卫星通信天线技术领域，特别是一种低剖面高增益双频双极化天线。

背景技术

随着卫星通信技术、特别是“动中通”技术的不断发展，对高增益天线的要求不断 增长。传统上一般是采用反射面天线，然而反射面天线一般体积较大，不利于与移动车 辆的集成安装。因此出现了对低剖面高增益卫星通信天线的迫切需求。除此之外，卫星 的上行和下行一般工作于不同的频段和极化，因此为了能够尽量减小天线所占的体积， 还要求卫星通信天线具有双频双极化收发共用的能力。

能够实现低剖面高增益的天线有很多，比如波导缝隙阵列、径向线缝隙阵列等等。 波导和径向线波导都是中空结构，能量在空气中传播的损耗非常小，所以能够实现高增 益。然而这种结构却不容易实现双频双极化。

微带天线是卫星通信中的重要类型，它是通过在微波介质板上刻蚀图形实现不同的 功能，具有设计自由度大、功能灵活的特点。然而微带天线由于功率是在介质板中传播， 会伴随较大的欧姆损耗，表面波损耗和馈电辐射损耗，当天线阵列规模较小时，该问题 并不明显，随着规模的增大，该问题成为阻碍微带天线获得高增益的主要难题。如果设 计不当，网络的损耗甚至抵消了天线单元数的增加所带来的增益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增益高、结构简单、便于实现的低剖面高增益双频双极 化天线。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种低剖面高增益双频双极化卫星通信天线， 该装置包括微带天线阵、外置馈电网络以及固定所述微带天线阵和外置馈电网络的支撑 板，微带天线阵和外置馈电网络分别置于支撑板的两侧；所述微带天线阵由2^m×2ⁿ个相 同的微带天线子阵在平面上拼接而成，且所有微带天线子阵均匀分布，m、n均为自然 数；所述外置馈电网络由功分器和同轴半钢缆连接而成；所述每个微带天线子阵的中心 均设有通孔，支撑板上与通孔对应的位置开设有圆孔，通孔与圆孔同轴；

所述每个微带天线子阵的中心均依次通过通孔、圆孔与支撑板另一侧外置馈电网络 中的同轴半钢缆连接；在外置馈电网络一侧，每相邻的四个圆孔通过同轴半钢缆接入同 一个初级功分器，每相邻的四个初级功分器再通过同轴半钢缆汇聚至上级同一功分器， 依次逐级汇聚直至顶级功分器，使得馈电点的能量均匀的分成2^m×2ⁿ份，然后对2^m×2ⁿ个微带天线子阵进行馈电。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：(1)利用低剖面结构实现了具有35dB高 增益的双频双极化收发共用卫星通信天线，同时采用外置的低损耗馈电网络，避免了大 型微带天线阵过高的馈线损耗；(2)采用具有极低损耗特性的圆柱谐振腔功分器，同时 满足了低剖面、低损耗、高增益以及双频双极化的要求；(3)具有便携的优点，当不使 用时可以拆卸存放或运输，而当使用时可以很方便的组装在一起。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明实施例32×32阵元天线结构的正视图。

图2为本发明实施例16×32阵元天线结构的正视图。

图3为本发明实施例8×8阵元微带天线子阵结构的正视图。

图4为本发明实施例32×32阵元天线结构的背视图。

图5为本发明实施例32×32阵元天线的外置网络连接示意图。

图6为本发明实施例圆柱谐振腔功分器的原理示意图。

图7为本发明实施例圆柱谐振腔的仿真和实测S参数曲线图，其中(a)为S₁₁曲线图、 (b)为S₂₁曲线图。

图8为本发明实施例32×32阵元天线的实测S参数曲线图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。