[发明专利]S波段动中通双频圆极化微带天线及其阵列

说明书

技术领域

本发明涉及一种S波段动中通双频圆极化微带天线及其阵列。

背景技术

动中通是“移动中的卫星地面站通信系统”的简称。在卫星通信天线系统中，多频天线可以提高通信的容量、降低地面站的搭建成本，因此被广泛应用。相对于传统的抛物面天线，微带天线具有低剖面、重量轻、易加工、易组阵、成本低等诸多优点，可以通过合理地设计辐射单元结构和馈电方式实现多极化工作模式；然而，通常情况下，微带天线的阻抗带宽很窄（2-4%）,这严重限制了其在多频/宽带通信领域的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种引入寄生单元的S波段双频圆极化微带天线及其阵列结构。

本发明解决其技术问题提出了一种S波段双频圆极化微带天线，包括三层PTFE板和单层PTFE板，所述三层PTFE板的顶层设置有辐射金属片，所述三层PTFE板的中间层设置有金属地板，所述三层PTFE板的底层设置有微带馈线，所述三层PTFE板上设置有金属过孔，所述微带馈线和辐射金属片通过金属过孔电气连接，所述单层PTFE板的顶层设置有寄生金属片，所述辐射金属片和寄生金属片的中心轴重合，所述三层PTFE板和单层PTFE板之间利用尼龙柱销支撑。

本发明解决其技术问题同时提出了一种S波段双频圆极化微带天线阵列，包括三层PTFE板和单层PTFE板，所述三层PTFE板的顶层设置有8个辐射金属片，所述三层PTFE板的中间层设置有金属地板，所述三层PTFE板的底层设置有馈电网络，所述单层PTFE板上设置有金属过孔，所述微带馈线和辐射金属片通过金属过孔电气连接，所述单层PTFE板的顶层设置有8个寄生金属片，所述辐射金属片和寄生金属片的中心轴分别重合，所述三层PTFE板和单层PTFE板之间利用尼龙柱销支撑。

作为优选，所述金属地板上对应金属过孔中心轴位置开孔，所述开孔的孔径大于金属过孔孔径。

作为优选，所述辐射金属片和寄生金属片可以为圆形或方形金属片，其几何参数有如下两种：

（1）、金属片为圆形：辐射金属片半径R1=29mm，寄生金属片半径R2=28.5mm；

（2）、金属片为方形：辐射金属片边长a1=47.2mm，寄生金属片边长a2=45.2mm。

作为优选，所述三层PTFE板中设置有介质基板，所述介质基板的介电常数均为2.2，所述辐射金属片与金属地板间设置有介质基板，所述介质基板的厚度为3.175mm，所述金属底板与微带馈线之间设置有介质基板，所述介质基板的厚度为0.508mm，所述单层PTFE板中设置有介质基板，所述介质基板的介电常数为2.2，厚度为3.175mm。

作为优选，所述金属过孔的半径为0.8mm，所述开孔的半径为1.2mm。

本发明的有益效果是，本发明所述的一种S波段双频圆极化微带天线及其阵列，通过引入寄生单元，可以极大地拓宽微带天线及其阵列的阻抗带宽，以覆盖发射和接收频带。经过仿真优化测试等环节，得到的天线阵列性能结果如下：在1.9-2.3GHz频率范围内，驻波比VSWR小于1.3，轴比AR小于3dB，俯仰面±20°波束范围内增益大于10dB，方位面±10°波束范围内增益大于10dB，可满足S波段上行1.98-2.01GHz和下行2.17-2.20GHz“动中通”卫星通信地面站传输要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一种S波段动中通双频圆极化微带天线及其阵列的辐射金属片和寄生金属片均为圆片的立体结构示意图；

图2是本发明的一种S波段动中通双频圆极化微带天线及其阵列的辐射金属片和寄生金属片均为方片的立体结构示意图。

图3是本发明的一种S波段动中通双频圆极化微带天线及其阵列的微带馈线图。

图4是本发明的一种S波段动中通双频圆极化微带天线及其阵列的金属地板图。

图5是本发明的一种S波段动中通双频圆极化微带天线及其阵列的介质基板结构图。

图6是本发明的一种S波段动中通双频圆极化微带天线及其阵列的金属过孔图。

图7是本发明的一种S波段动中通双频圆极化微带天线及其阵列的辐射金属片和寄生金属片均为圆片的驻波比VSWR图。