[發明專利]一種采用輻射交錯排布開口諧振環的寬帶FSS結構及雙S形探針饋電的寬波束導航天線

有效

• 申請號: 201710579478.8
• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN107565211B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 張巖;賈詩童;董濤;殷杰;王立偉
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;航天恒星科技有限公司
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/52
• 代理公司: 11251 北京科迪生專利代理有限責任公司
• 代理人: 楊學明;顧煒

本發明公開了一種采用輻射交錯排布開口諧振環的寬帶FSS結構及雙S形探針饋電的寬波束導航天線，有效展寬天線帶寬和波束寬度，拓展應用場景。該天線包括輻射交錯排布開口諧振環的寬帶FSS結構、燈罩形輻射結構以及雙S形探針饋電結構。將兩種開口諧振環呈輻射交錯狀均勻排布于介質基板上表面；圓臺輻射面上邊緣和介質圓柱上邊緣齊平，下邊緣與帶有波浪形結構的金屬圓柱側面相連，圓錐形輻射體位于介質圓柱內部；四個雙S形饋電探針，均勻置于金屬地板上，按照0°、90°、180°、270°相位依次饋電。通過輻射交錯排布開口諧振環的寬帶FSS結構和燈罩形輻射結構，展寬了天線3dB波束寬度；通過雙S形探針饋電結構，拓展天線工作帶寬，增強了天線的應用范圍。

技術領域

本發明涉及寬帶寬波束導航天線的技術領域，特別涉及一種采用輻射交錯排布開口諧振環的寬帶FSS結構及雙S形探針饋電的寬波束導航天線。

背景技術

寬波束導航天線是一種主要用于接收衛星導航信號的天線，這種天線的波束覆蓋范圍寬(方位角0°～360°、仰角5°～90°)，即寬波束導航天線要求在方位角0°～360°、仰角5°～90°范圍內保持良好覆蓋。此外，導航天線要求較寬的3dB波束寬度、較高的低仰角增益和較寬的工作頻帶。普通微帶天線饋電結構簡單，但受表面波的影響，低仰角增益不高，3dB波束寬度和天線帶寬也不夠寬，很難滿足衛星導航的要求。采用輻射交錯排布開口諧振環的寬帶FSS結構及雙S形探針饋電的寬波束導航天線，具有更寬的天線帶寬、3dB波束寬度以及更高的低仰角增益。

根據檢索發現，2015年，劉紅喜等將方形開口諧振環嵌套結構應用于端射Vivaldi天線，在C、X頻段有效提高了天線增益。2015年，Dau-Chyrh Chang等人提出了一種斜T形探針饋電的寬帶寬波束天線，通過采用20°彎折結構，減少耦合線和天線頂部圓形貼片的耦合，從而達到展寬波束寬度的目的。2016年，Hao Liu等人將FSS應用于卡塞格倫反射面天線，實現在某些頻率的寬波束輻射。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種采用輻射交錯排布開口諧振環的寬帶FSS結構、燈罩輻射結構以及雙S形探針饋電的寬波束導航天線，展寬了天線的3dB波束寬度，拓展了工作頻帶，提高了低仰角增益。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：一種采用輻射交錯排布開口諧振環的寬帶FSS結構及雙S形探針饋電的寬波束導航天線，包括：具有輻射交錯排布開口諧振環的寬帶FSS結構，燈罩形輻射結構以及雙S形探針饋電結構，其中：

輻射交錯排布開口諧振環的寬帶FSS結構具有：介質基板和8個開口諧振環。四個半徑較大的開口諧振環位于介質基板上表面，兩兩相隔90°中心對稱分布；另有四個半徑較小的開口諧振環交錯排布于大環內部，形成輻射交錯狀排布結構。帶有開口諧振環結構的介質基板位于介質圓柱的正上方，并用圓形泡沫板進行支撐。

燈罩形輻射結構具有：圓錐形金屬輻射體和燈罩形輻射面。圓錐形金屬輻射體位于介質圓柱內部；燈罩形輻射面包括圓臺輻射面和帶有波浪形結構的金屬圓柱側面，圓臺輻射面上邊緣與介質圓柱上邊緣齊平，下邊緣與帶有波浪形結構的金屬圓柱側面相連，構成燈罩形輻射面結構。

雙S形探針饋電結構具有：四個雙S形饋電探針，均勻置于金屬地板上，關于圓心中心對稱，按照0°、90°、180°、270°相位依次饋電。雙S形探針饋電結構位于介質圓柱內部，且在圓錐形金屬輻射體下方。探針支撐柱為金屬圓柱，與同軸線內導體相連，同軸線外導體與金屬地板相連。雙S形探針由兩個英文字母“S”首尾相連。