[发明专利]双极化开口波导阵列天线及通信装置

说明书

本申请提供了一种双极化开口波导阵列天线及通信装置，适用于天线技术领域。该双极化开口波导阵列天线包括多个在第一平面上呈阵列排布的天线单元，天线单元包括4个波导辐射子单元和2个波导功分子单元；4个波导辐射子单元在第一平面上呈2×2阵列排布，每个波导辐射子单元由沿第一方向排列的开口波导和波导正交模耦合器组成；波导正交模耦合器在第一平面上的投影位于开口波导在第一平面上的投影的范围内。由于波导正交模耦合器在第一平面上的投影位于开口波导在第一平面上的投影的范围内，该双极化开口波导阵列天线整体结构变得紧凑，从而可以抑制栅瓣的产生。

技术领域

本申请属于天线技术领域，尤其涉及一种双极化开口波导阵列天线及通信装置。

背景技术

在卫星通信系统中，一条卫星通信链路通常包括发端地球站、上行链路、卫星、下行链路、收端地球站，卫星作为中继器将发端地球站发送的信号，转发给收端地球站，从而实现发端地球站与收端地球站之间的通信。

当卫星通信系统中的两颗卫星相隔较近，且工作频率及覆盖区域相互重叠时，发端地球站天线上行发射的主瓣或旁瓣波束将对邻星所属的卫星通信链路产生干扰，造成卫星通信链路整体性能恶化，其中，在旁瓣波束中，影响最为严重的是一种与主瓣增益相差不大的波束，这种波束称为栅瓣。

现有用于卫星通信的阵列天线包括开口波导和正交模耦合器，其天线之间的间距一般为1.7倍波长左右，设置成此间距的阵列天线栅瓣会非常高，由此，通常会在开口波导上加金属十字框，通过将一个开口波导分成四个小开口波导来解决栅瓣问题，虽然该方法使得开口波导口面能量更均匀，对栅瓣进行了一定程度抑制，但是这种结构还是非常容易产生栅瓣的，且栅瓣波束增益依然较高，相对于主瓣波束增益仅有-20dB左右。

因此，需要设计一种阵列天线，能有效地解决栅瓣增益过高的问题，从而可以解决栅瓣对邻星的干扰问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种双极化开口波导阵列天线及通信装置，可以抑制栅瓣的产生，从而减少栅瓣对邻星的干扰。

第一方面，本申请实施例提供了一种双极化开口波导阵列天线，多个在第一平面上呈阵列排布的天线单元，天线单元包括4个波导辐射子单元和2个波导功分子单元；4个波导辐射子单元在第一平面上呈2×2阵列排布，每个波导辐射子单元由沿第一方向排列的开口波导和波导正交模耦合器组成；波导正交模耦合器在第一平面上的投影位于开口波导在第一平面上的投影的范围内；第一方向垂直于第一平面；2个波导功分子单元沿第一方向排列，且每个波导功分子单元与4个波导辐射子单元中的波导正交模耦合器均相连。

本申请的实施例提供了一种双极化开口波导阵列天线，包括多个在第一平面上呈阵列排布的天线单元，天线单元包括4个波导辐射子单元和2个波导功分子单元；4个波导辐射子单元在第一平面上呈2×2阵列排布，每个波导辐射子单元由沿第一方向排列的开口波导和波导正交模耦合器组成，由于波导正交模耦合器在第一平面上的投影位于开口波导在第一平面上的投影的范围内，使得波导辐射子单元之间的间距可以尽可能的缩小，阵列天线单元的结构就可以变得紧凑，从而可以减少栅瓣的产生，进而可以减少栅瓣对邻星的干扰。

结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，开口波导包括均与第一方向垂直且相对的上开口面和下开口面，以及设置于上开口面和下开口面之间的谐振腔；下开口面的开口呈十字形。在此实现方式中，每个开口波导可以从下开口面的十字形开口处接收信号，然后从上开口面辐射出去；或者，每个开口波导可以从上开口面接收信号，从下开口面的十字形开口处传输给波导正交模耦合器。

结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，波导正交模耦合器为2个耦合腔交叉组成的一体结构，且2个耦合腔在第一平面上的投影呈十字形；波导正交模耦合器中的2个耦合腔在靠近开口波导一侧设置有公共端口，公共端口与开口波导下开口面的开口相连。在此实现方式中，设置有公共端口的波导正交模耦合器可以与开口波导直接组合相接，不需要再添加过渡段，从而使得天线单元结构更紧凑。