[發明專利]一種用于低軌衛星通信的微帶天線

在審

• 申請號: 201510093663.7
• 申請日: 2015-03-03
• 公開（公告）號: CN104701612A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發明（設計）人: 詹華偉;溫弘;楊豪強;張瑜;高金輝;李巧玉;崔恩強;鄭成儀
• 申請（專利權）人: 河南師范大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50
• 代理公司: 新鄉市平原專利有限責任公司 41107
• 代理人: 路寬

技術領域

本發明屬于微帶天線技術領域，具體涉及一種用于低軌衛星通信的微帶天線。

背景技術

低軌衛星是相對于地球同步軌道衛星，主要指運行于大橢圓軌道上并存在明顯近地點的衛星，一般為小重量、短壽命的小型衛星，主要應用于測繪、探測、照相和衛星電話等要求解析精度高、信號衰減小的近地通信、測量場合。低軌道衛星由于存在明顯近地點，此時衛星發射的電磁波到達地面直線距離很短，有利于用天線增益較低、發射功率較小的便攜設備收發，因此常被用做衛星定位系統（GPS）、便攜式衛星電話等低增益天線設備的通信信源或中繼站。

微帶天線因其可共形、重量輕、低成本、易組裝成陣列、易采用微波集成電路加工、易實現圓極化等特點，在衛星通信、航空航天通信和移動通信終端等便攜式通信設備中都有廣泛應用，尤其適合制作成小體積便攜設備的內置天線，但是多數情況下貼片微帶天線技術主要用于厘米波、毫米波頻段。本發明設計了一種適用于低軌衛星通信的特高頻頻段（分米波）的便攜式矩形貼片微帶天線，將多數情況下用于厘米波、毫米波的貼片微帶天線技術應用到微波波段的低頻段，滿足了衛星通信終端性能指標和尺寸參數的要求。

發明內容

本發明為解決低軌衛星通信中機動、分散的便攜通信終端設備收發天線設計問題而提供了一種用于低軌衛星通信的微帶天線，該微帶天線在滿足主要性能指標的前提下盡可能縮減尺寸至可以植入衛星通信中的便攜式終端設備，實現了衛星終端的便攜化和小型化。本微帶天線的主要參數如下：橢圓圓極化場長短軸比dB(Axis?Ratio)不差于4dB，最大線徑（邊長）≤15cm，駐波比ρ≤2，輻射張角≥110°，發射頻率398MHz，發射帶寬4MHz。

本發明為解決上述技術問題采用如下技術方案：一種用于低軌衛星通信的微帶天線，其特征在于包括正方形介質基片和附著于正方形介質基片上且與正方形介質基片同中心的正方形覆銅貼片，正方形覆銅貼片的對角線與正方形介質基片的對角線位置重合，其中正方形介質基片選用介電常數為10.2、厚度為2.54mm的Rogers板材，正方形介質基片的邊長為128.05mm，在正方形介質基片的四個角分別切去直角邊長為3.0mm的直角三角形，正方形覆銅貼片的厚度為70μm，邊長為117.85mm，在正方形覆銅貼片對稱的兩個角分別切去直角邊長為6.90mm的直角三角形，正方形介質基片四邊的中垂線上距離正方形介質基片中心位置26mm處設有貫穿正方形介質基片和正方形覆銅貼片的饋孔，饋孔內導體直徑為1.00mm，饋孔外導體內徑為2.30mm。

本發明是一種適用于低軌衛星通信的特高頻頻段（分米波）的便攜式矩形貼片微帶天線，將多數情況下用于厘米波、毫米波的貼片微帶天線技術應用到微波波段的低頻段，在滿足性能指標的同時實現了該頻段微帶天線的便攜化和小型化。

附圖說明

圖1為理想矩形貼片微帶天線的結構示意圖；

圖2為正方形覆銅貼片的切角尺寸優化曲線；

圖3為正方形覆銅貼片的邊長優化曲線；

圖4為饋孔位置的優化曲線；

圖5為本發明中用于低軌衛星通信的微帶天線的俯視圖；

圖6為本發明中用于低軌衛星通信的微帶天線的側視圖；

圖7為采用矢量網絡分析儀對微帶天線的各個參數進行測試的工作頻帶參數匯總曲線。

圖面說明：1、正方形介質基片，2、正方形覆銅貼片，3、饋孔。

具體實施方式

結合附圖詳細描述本發明的具體內容。

本發明解決了微帶天線的便攜化和小型化的問題，為實現這一特性要充分利用一切可能的技術手段來縮小天線尺寸，這樣既可以更好地滿足設計要求的小尺寸，同時又減少了天線加工材料的面積，進而降低材料成本。

所述的用于低軌衛星通信的微帶天線的設計包括以下步驟：

（1）第一層正方形覆銅貼片的覆銅材料為70μm厚度的黃銅，黃銅的導電率差些，不易加工，但硬度較好，可以長期使用，是制成品的首選材料，這里選擇黃銅作為覆銅材料是因為其擁有遠大于工作頻率趨膚深度的厚度，可以通過激光刻蝕技術克服黃銅的加工難題。