[发明专利]一种波束独立可控的双频双圆极化透射阵天线

说明书

本发明涉及无线通信系统电子器件领域，公开了一种波束独立可控的双频双圆极化透射阵天线，包括平面宽带圆极化馈源阵列和平面透射阵，平面宽带圆极化馈源阵列放置于平面透射阵的焦平面附近，平面宽带圆极化馈源阵列包括集成在同一个平面上的K波段左/右旋圆极化馈源、Ka波段左/右旋圆极化馈源，平面透射阵包括呈共口径周期性交错排布的基于接收天线‑移相带状线‑发射天线架构的K波段和Ka波段双圆极化相移单元。本发明能够在K波段和Ka波段实现对右旋圆极化和左旋圆极化透射相位的独立调控，具有小型化、低剖面、易集成等优势，在卫星通信等领域具有重要的应用前景。

技术领域

本发明属于无线通信系统电子器件领域，具体涉及一种波束独立可控的双频双圆极化透射阵天线。

背景技术

面向下一代的无线通信系统已经不仅仅局限于地面间通信，天地一体化通信进程已然成为了必然趋势，卫星通信技术在这一进程中扮演着不可或缺的角色。相比于频率较低的X波段、Ku波段等卫星通信，Ka/K波段卫星通信因其宽带、高增益、小尺寸等优势越来越受到关注。因为工作于Ka/K波段的线极化波经过电离层时会受到影响，所以通常需要天线具备圆极化特性。因此，设计满足卫星上下行通信需求的双频双圆极化天线已然成为了必然趋势。

从已公开的文献来看，满足上述双频双圆极化要求的天线少之又少。反射阵/透射阵天线得益于其平面化结构、高增益、加工简单等优势常用于实现多频段多极化特性。反射阵/透射阵天线都是由其经典的曲面反射面/曲面透镜天线演进而来，通过在反射阵/透射阵天线口面上合理的排布相位调制单元，便可以将馈源的球面波转换为均匀平面波实现高增益。现有文献已公开了三类双频双圆极化的反射阵天线。第一类是基于单功能层实现的，即通过组合动态相位调控、旋转相位调控以及共口径排布的形式实现单功能层的双频双圆极化反射阵。第二类是基于双功能层形式实现的，即通过组合放置于底部的双频双线极化反射阵天线功能层和放置于顶部的双频线-圆极化转换器功能层实现双频双圆极化反射阵。第三类是基于三功能层实现的，即将放置于底部的Ku波段双圆极化反射阵功能层、放置于顶部的Ka波段双圆极化反射阵功能层、以及放置于中间用于隔开两个频段的频率选择表面功能层。

相比于反射阵天线，透射阵天线不存在馈源遮挡问题，可以更好的服务于卫星通信。目前已有相关文献公开了双频透射阵天线、双圆极化透射阵天线，多数是基于双频单元共口径的形式实现双频透射阵天线、基于双线极化透射阵和线圆极化转换器、组合动态相位调控和旋转相位调控形式实现双圆极化透射阵天线。但是为了满足高通量卫星通信的需求，需要对双频双圆极化透射阵天线加以深入的研究。

发明内容

技术目的：面向高通量卫星通信的需求，本发明公开了一种波束独立可控的双频双圆极化透射阵天线，该透射阵天线具备剖面低、单元间距小等优势，并且能够提供双频双圆极化、低轴比、高增益、波束指向独立可控的功能。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：

一种波束独立可控的双频双圆极化透射阵天线，其特征在于：包括相对平行设置的平面宽带圆极化馈源阵列和平面透射阵；所述平面宽带圆极化馈源阵列包括设置于同一平面上的K波段左旋圆极化馈源天线、K波段右旋圆极化馈源天线、Ka波段左旋圆极化馈源天线和Ka波段右旋圆极化馈源天线。

优选地，所述K波段左旋圆极化馈源天线、K波段右旋圆极化馈源天线、Ka波段左旋圆极化馈源天线和Ka波段右旋圆极化馈源天线均为采用微带线缝隙耦合叠层贴片的形式构建的宽带圆极化天线，且集成在同一块平面馈源阵列上。

优选地，所述K波段左旋圆极化馈源天线、K波段右旋圆极化馈源天线、Ka波段左旋圆极化馈源天线、以及Ka波段右旋圆极化馈源天线均包括四层金属层，即自下至上设置的馈源微带电路层、馈源金属地板层、馈源第一切角圆形贴片层和馈源第二切角圆形贴片层。