[發(fā)明專利]星載收發(fā)一體雙頻雙圓極化天線

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710260600.5
• 申請日: 2017-04-20
• 公開（公告）號: CN107086368A
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀連星;王劍;李世舉;梁廣;尹增山
• 申請（專利權(quán)）人: 上海微小衛(wèi)星工程中心
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q19/10;H01Q5/35
• 代理公司: 上海邦德專利代理事務(wù)所(普通合伙)31312
• 代理人: 李陽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及天線，特別涉及星載收發(fā)一體雙頻雙圓極化天線。

背景技術(shù)

衛(wèi)星低成本、小型化、輕量化及一箭多星發(fā)射的大趁勢，對星載天線提出了更高的要求。傳統(tǒng)金屬螺旋天線在體積、重量、成本及衛(wèi)星外包絡(luò)方面的局限性在微小衛(wèi)星的應(yīng)用中越來越突出。微小衛(wèi)星對低成本、小尺寸、高性能的星載天線十分期待。例如,衛(wèi)星上常用的測控天線，通常要求波束實(shí)現(xiàn)360度球狀全覆蓋,當(dāng)前的主流的實(shí)現(xiàn)方式是采用收發(fā)各二副螺旋天線來實(shí)現(xiàn),在微納衛(wèi)星較小的外包絡(luò)空間內(nèi),安裝四副螺旋天線,局限性越來越明顯。再如，作為通信主載荷的多波束相控陣天線,銥星及全球星等大衛(wèi)星主要采用的仍是收發(fā)分離的兩副相控陣來實(shí)現(xiàn)雙頻雙圓極化工作,而二副相控陣多波束天線的體積、重量及安裝空間要求對體積、重量及功耗嚴(yán)重受限的微納衛(wèi)星無疑是一個巨大的挑戰(zhàn)。

通信載荷天線或測控天線通常工作在頻率極接近的高低兩個頻段，接收與發(fā)射分別采用左旋及右旋兩種不同的極化方式，收發(fā)高低頻率之比往往低于1.1。[1]Naimian B等人發(fā)表在2011年Electrical Engineering(ICEE),.IEEE,2011:1-4的“A new novel dual-band circularly-polarized microstrip antenna”和Li T W等人發(fā)表在2005.IEEE/ACES International Conference on.IEEE,2005:930-933的“Dual-band circularly polarized microstrip antenna”均提供了單片雙圓極化方案，但均難以滿足1.1這樣低頻比的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是現(xiàn)有天線無法滿足微小衛(wèi)星低成本、小尺寸、高性能的要求；為解決所述問題，本發(fā)明提供一種星載收發(fā)一體雙頻雙圓極化天線。

本發(fā)明提供星載收發(fā)一體化雙頻雙圓極化天線，包括：天線單元和反射鋁板；所述天線單元包括：上層輻射陶瓷基片，貼在所述上層輻射陶瓷基片朝向空間上表面的上層高頻輻射貼片，所述上層高頻輻射貼片一個對角線的兩端各形成一個圓極化切角；下層輻射陶瓷基片，貼在所述下層輻射陶瓷基片朝向上層輻射陶瓷基片上表面的下層低頻輻射貼片，所述下層低頻輻射貼片一個對角線的兩端各形成一個圓極化切角；所述下層輻射陶瓷基片四個側(cè)面分別有拓展輻射條帶，所述拓展輻射條帶與下層低頻輻射貼片連接形成傘狀結(jié)構(gòu)；所述下層低頻輻射貼片與上層高頻輻射貼片的兩條對角線分別平行；形成圓極化切角的兩條對角線不平行,通過上下層輻射貼片分別實(shí)現(xiàn)右旋及左旋雙圓極化；所述上層高頻輻射貼片與下層低頻輻射貼片之間有高頻天線饋針；所述下層低頻輻射貼片與反射鋁板之間有低頻天線饋針。

進(jìn)一步，所述上層高頻輻射貼片、下層低頻輻射貼片、拓展輻射條帶為厚度為0.03～0.15mm；所述上層輻射陶瓷基片為介電常數(shù)為8～80的微波介質(zhì)材料；所述下層輻射陶瓷基片為介電常數(shù)為6～40的微波介質(zhì)材料，高頻天線饋針與低頻天線饋針為鈹青銅。

進(jìn)一步，所述天線用于S頻段測控天線，下層輻射陶瓷基片的幾何尺寸為：長х寬х高＝31.5mmх31.5mmх2mm；基片材料的介電常數(shù)為8，介電損耗為0.001，上層輻射陶瓷基片的幾何尺寸為：長х寬х高＝20mmх20mmх2mm，基片材料的介電常數(shù)為15，介電損耗為0.001，上層高頻輻射貼片的尺寸為18mmх18mm；上層高頻輻射貼片的圓極化切角的長度為1.5mm，下層低頻輻射貼片的尺寸為31.5mmх31.5mm，下層低頻輻射貼片的圓極化切角的長度為2.9mm，側(cè)面的拓展輻射條帶的尺寸為16mmх1mm，位置居中。

進(jìn)一步，所述天線用于L頻段收發(fā)一體共口徑通信載荷天線，包括：19個天線單元和反射鋁板；所述19個天線單元按1，6及12由內(nèi)而外分三層在反射鋁板上按圓環(huán)形布局；每個天線單元中下層輻射陶瓷基片的幾何尺寸為：長х寬х高＝39.4mmх39.4mmх4mm；基片材料的介電常數(shù)為8，介電損耗為0.001，上層輻射陶瓷基片的幾何尺寸為：長х寬х高＝26mmх26mmх4mm，基片材料的介電常數(shù)為15，介電損耗為0.001.上層高頻輻射貼片的尺寸為23mmх23mm；上層高頻輻射貼片的圓極化切角的長度為2.4mm，下層低頻輻射貼片的尺寸為39.4mmх39.4mm，下層低頻輻射貼片的圓極化切角的長度為5.3mm,側(cè)面的拓展輻射條帶的尺寸為24mmх1.6mm，位置居中；每個天線單元與反射鋁板組成一個多波束載荷天線。