[实用新型]一种宽带低剖面高增益卫星天线

说明书

本实用新型提供一种宽带低剖面高增益卫星天线，包括与天线总馈电同轴线相连的初级功率分配层，与初级功率分配层的馈电端口相连的末级功率分配层，在末级功率分配层的另一侧是贴片天线层；所述的初级功率分配层采用波导和宽带波导同轴转换结构完成一分十六的初始功分；所述的末级功率分配层采用每个微带功分单元实现一分四功分的微带功分器。本实用新型的天线中，初级功率分配层采用低损耗的波导实现，末级功率分配层采用微带功分，既兼顾了提高天线馈线效率和辐射功率，同时也使天线体积减小。

技术领域

本发明涉及卫星天线领域，特别涉及一种宽带低剖面高增益卫星天线。

背景技术

现代天线应具有较宽的工作带宽和较低的剖面尺寸以及较高的天线增益。天线工作频带较宽，单面天线可实现雷达、电子对抗、通信等多种功能应用，适用于尺度有限的载具平台空间。低剖面天线具有轮廓低、风阻小、方便与载体共形等优点，因而在现代机载或弹载无线通信中应用广泛。高增益天线适用于远距离通信和雷达探测领域，例如远距离数据链传输、星地数据传输等场合。

通常使用的高增益天线有反射面天线和平板阵列天线两种形式。反射面天线生产成本低、效率高、可以宽角度扫描，其馈电链路多为波导器件，功率容量大、插入损耗低、易于实现宽频应用等优势，在车载、舰载平台上广泛应用。反射面天线的缺点是体积大、剖面高，不仅限制自主跟踪速度，还会影响移动载体的机动性。通常降低反射面天线剖面高度的做法是将天线主反射面作椭圆形切割。由于初级馈源方向图圆形对称，导致初级馈源对切割后的椭圆形主反射面照射电平在长轴和短轴方向上不均衡，导致辐射效率降低。为解决这个问题，反射面天线的主面和副面进行赋形修正，增加了设计难度和加工成本。切割反射面天线能在一定程度上降低天线剖面，但若进一步降低剖面，其设计难度大大增加，辐射效率也很难保证。见：项阳，施伟，杨华，黄德鱼，骆建华.Ku波段低剖面动中通卫星天线技术综述.军事通信技术.2011,35(3):34-39。

平板天线具有低剖面易与载具共形等优点，在机载和弹载射频中大量使用。平板天线采用波导和带状线混合设计的馈电网络，具有小的馈电网络损耗和高效辐射效率。平板天线不存在空间能量漏失，其发射机输入功率通过馈电网络输送至阵面的每一个辐射单元，辐射功率在空间进行合成。平板天线通常由上百个辐射天线单元构成，馈电网络由多级功率分配器级联组成。在高频段，馈电网络若采用微带形式，馈电网络的功率损耗将大大降低平板天线的辐射效率。选用功率容量大的波导作为馈线可降低损耗，但其馈线体积大，加工成本高，不利于天线的低剖面实现。若将微带线和波导馈电技术结合研制混合馈电网络，在损耗与体积之间开展优化设计，降低损耗的同时使馈电网络的体积满足平板天线的低剖面安装要求。因此平板天线研发的关键为波导和微带的混合馈电技术。

目前，切割反射面天线在切割比例适当的情况下，通过主面和副面的赋形设计，天线增益容易达到35dB，但剖面和体积较大，若采用大切割比例压低剖面，赋形设计难度增加，天线辐射效率很难保证；反射面天线通过增大天线口径来提高增益，大的天线口径导致天线剖面厚度同比增加；平板天线馈线全部采用微带馈电，导致馈线损耗大，功率容量不足，天线辐射效率低；平板天线馈线全部采用波导馈电，导致馈电部分体积和重量大，无法实现低剖面设计。

发明内容

本发明针对目前平板天线研发天线所遇到的问题，提供一种宽带低剖面高增益卫星天线，实现天线具有小的天线口径和高的天线辐射效率，采用波导功分和微带功分相结合的方式实现低损耗的馈线网络。

本发明实现其技术目的技术方案是：一种宽带低剖面高增益卫星天线，包括与天线总馈电同轴线相连的初级功率分配层，与初级功率分配层的馈电端口相连的末级功率分配层，在末级功率分配层的另一侧是贴片天线层；所述的初级功率分配层采用波导和宽带波导同轴转换结构完成一分十六的初始功分；所述的末级功率分配层采用每个微带功分单元实现一分四功分的微带功分器。

本发明的天线中，初级功率分配层采用低损耗的波导实现，末级功率分配层采用微带功分，既兼顾了提高天线馈线效率和辐射功率，同时也使天线体积减小。