[實(shí)用新型]一種介質(zhì)加載雙極化天線陣列

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720157859.2
• 申請(qǐng)日: 2017-02-21
• 公開（公告）號(hào): CN206585076U
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙春昊;高健;夏海平;南淑君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 熊貓電子集團(tuán)有限公司;南京熊貓漢達(dá)科技有限公司
• 主分類號(hào): H01Q21/00
• 分類號(hào): H01Q21/00;H01Q21/24;H01Q1/38
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32249
• 代理人: 陳建和

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及衛(wèi)星通信天線設(shè)計(jì)。尤其是航空器使用的衛(wèi)星通信天線。

背景技術(shù)

固定翼飛機(jī)和直升機(jī)的機(jī)載設(shè)備，一般對(duì)其外形尺寸及重量有苛刻的要求，并且其振動(dòng)、沖擊、高低溫等使用環(huán)境也極為嚴(yán)酷。平板陣列天線低輪廓、小損耗、高增益，適應(yīng)了機(jī)載天線的要求，但傳統(tǒng)波導(dǎo)天線電尺寸較大，設(shè)計(jì)輻射陣元時(shí)，排列間距很難滿足柵瓣抑制條件，致使天線柵瓣電平和旁瓣包絡(luò)滿足不了天線入網(wǎng)要求，甚至造成嚴(yán)重鄰星干擾，且波導(dǎo)陣列天線的重量也是制約其使用范圍的一個(gè)重要因素。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型目的是，提出一種適用于機(jī)載使用環(huán)境的衛(wèi)星通信天線，該方案采用介質(zhì)加載天線陣列，降低陣列天線柵瓣損耗以及滿足天線運(yùn)行包絡(luò)的要求。

本實(shí)用新型技術(shù)方案是：介質(zhì)加載雙極化天線陣列，天線陣列由在平面均勻分布的方波導(dǎo)輻射單元以及微帶波導(dǎo)混合饋電網(wǎng)絡(luò)組成，每個(gè)方波導(dǎo)輻射單元的面積為10-280平方毫米的范圍，所述平面的面積在40-500平方厘米范圍內(nèi)；方波導(dǎo)輻射單元內(nèi)充填適當(dāng)介電常數(shù)值的低損耗微波介質(zhì)材料(采用環(huán)氧或PMMA等)。

方波導(dǎo)內(nèi)采取微帶分層正交饋電連接方式。

方波導(dǎo)輻射單元根據(jù)工作頻率進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在其中填充適當(dāng)介電常數(shù)值的低損耗微波介質(zhì)材料，同時(shí)在填有介質(zhì)材料的方波導(dǎo)內(nèi)采取微帶分層正交饋電連接及激勵(lì)方式，實(shí)現(xiàn)輻射單元收發(fā)全頻段雙極化雙通道工作，最后在天線的背部讓出足夠結(jié)構(gòu)空間后，再將合成信號(hào)激勵(lì)到波導(dǎo)中進(jìn)行波導(dǎo)合成。本實(shí)用新型尤其用于衛(wèi)星通信天線。

本實(shí)用新型的有益效果，本實(shí)用新型采用介質(zhì)加載雙極化天線陣列技術(shù)，既保留了波導(dǎo)天線的高增益、低損耗等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)減輕天線重量，實(shí)現(xiàn)天線小型化。本實(shí)用新型輻射單元獨(dú)特，可實(shí)現(xiàn)寬頻帶收發(fā)正交雙極化同時(shí)工作，組成陣列后具備較好的柵瓣抑制能力；方波導(dǎo)內(nèi)采用微帶薄膜雙工連接技術(shù)，有效降低天線平板的厚度，減輕天線重量，并提高天線單元收發(fā)交叉極化隔離度；巧妙的布陣方式，有效減小天線的運(yùn)行包絡(luò)，降低風(fēng)阻，并充分利用流線型天線罩內(nèi)有效空間，增大天線有效面積，提升性能。

目前此實(shí)用新型已使用在大型運(yùn)輸機(jī)、預(yù)警機(jī)等機(jī)載衛(wèi)星通信天線中，實(shí)現(xiàn)了天線整機(jī)的輕量化、一體化、小型化。

附圖說(shuō)明

圖1天線單元子陣布置示意圖；

圖2天線裝配圖。

具體實(shí)施方式

圖1是天線單元子陣布置示意圖，圖2是天線整體裝配圖，天線由天線面和外部波導(dǎo)合成網(wǎng)絡(luò)組成。天線面由方波導(dǎo)輻射單元以及微帶波導(dǎo)混合饋電網(wǎng)絡(luò)組成。

本實(shí)用新型采用方波導(dǎo)輻射單元，根據(jù)頻率要求，合理設(shè)計(jì)輻射單元尺寸，設(shè)計(jì)的輻射單元涵蓋了收發(fā)頻率，即收頻段和發(fā)頻段公用一個(gè)輻射單元，每個(gè)方波導(dǎo)輻射單元的面積為10-280平方毫米的范圍，所述平面的面積在40-500平方厘米范圍內(nèi)；利用介質(zhì)波導(dǎo)波長(zhǎng)相比真空波導(dǎo)波長(zhǎng)較大的原理，在方波導(dǎo)中填充適當(dāng)介電常數(shù)值的低損耗微波介質(zhì)材料，有效減小方波導(dǎo)尺寸，有利于天線小型化的設(shè)計(jì)，同時(shí)在填有介質(zhì)材料的方波導(dǎo)內(nèi)采取微帶分層正交饋電激勵(lì)方式，即同時(shí)實(shí)現(xiàn)天線陣的水平饋電和垂直饋電，實(shí)現(xiàn)輻射單元收發(fā)全頻段雙極化雙通道工作，局部區(qū)域采用低損耗懸置微帶饋電技術(shù)，充分利用了微帶饋電網(wǎng)絡(luò)具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，最后在天線的背部讓出足夠結(jié)構(gòu)空間后，再將合成信號(hào)激勵(lì)到波導(dǎo)中進(jìn)行波導(dǎo)合成，有效減小合成網(wǎng)絡(luò)的損耗。這種采用懸置微帶和波導(dǎo)合成技術(shù)相結(jié)合的方式，可使饋電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)化、緊湊，更有效隔離饋電網(wǎng)絡(luò)之間的串?dāng)_與輻射，降低網(wǎng)絡(luò)合成損耗，提高天線G/T值，并具備大功率輻射能力。

該實(shí)用新型的核心思想是利用波導(dǎo)中的介質(zhì)加載，使波導(dǎo)電尺寸縮小，并輔助微帶分層激勵(lì)技術(shù)，有效縮小了平面陣列天線的結(jié)構(gòu)尺寸、減輕了重量，也因此將天線輻射陣元間距控制在0.65λ(波長(zhǎng))以內(nèi)，天線的柵瓣得到了很好的抑制。在滿足了高增益、高G/T值的同時(shí)，使天線旁瓣包絡(luò)特性滿足入網(wǎng)要求，也提高了鄰星抗干擾能力。