[發明專利]用于低軌衛星通信的低成本平板相控陣天線及利用其實現相控陣掃描的方法

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• 申請號: 202010268569.1
• 申請日: 2020-04-07
• 公開（公告）號: CN111430898A
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 楊鵬;尹璐
• 申請（專利權）人: 成都環宇遠景科技有限責任公司
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q3/34;H01Q15/24;H01Q21/00
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 劉興亮

1.一種用于低軌衛星通信的低成本平板相控陣天線，包括N_x×N_y個陣元(1)，每個陣元(1)包括輻射貼片(2)、方位可切換的饋電結構(3)和金屬地板(4)，其特征在于，陣元結構上往下依次為輻射貼片(2)、羅杰斯4350B介質板(5)，方位可切換的饋電結構(3)，羅杰斯4350B介質板(5)和金屬地板(4)，FR4介質板(6)位于金屬地板(4)下方，其下表面可用于PIN二極管(8)的直流偏置電路設計。

2.根據權利要求1所述的用于低軌衛星通信的低成本平板相控陣天線，其特征在于，輻射貼片(2)具有極化可重構特性，采用PIN二極管(8)控制方形切角的通斷使天線的輻射電磁波極化模式發生變化，能夠得到不同極化模式的輻射電磁波，包括水平極化、垂直極化、左旋極化和右旋極化。

3.根據權利要求1所述的用于低軌衛星通信的低成本平板相控陣天線，其特征在于，方位可切換的饋電結構(3)可以實現圓極化輻射波的相位變化，具體的，當單元水平旋轉時，其輻射場的相位會根據其旋轉方向發生滯后或延遲，輻射場相位變化量為

4.根據權利要求3所述的用于低軌衛星通信的低成本平板相控陣天線，其特征在于，所述的饋電結構(3)為十字型，同樣利用電可控的PIN二極管(8)開關控制，通過直流電的通斷實現不同方位的饋電，實現2-bit數字移相器效果，其量化相位間隔為90°，相移量越小，移相精度越高，意味著需要在更多的方位上添加饋電結構，十字型饋電結構實現2-bit移相，但不受該結構和移相位數的限制，也可采用米字型結構實現3-bit移相。

5.一種利用如權利要求1-4任一項所述的用于低軌衛星通信的低成本平板相控陣天線實現相控陣掃描的方法，其特征在于，該天線單元既是輻射體，也可作為移相器工作，將這種天線單元按一定間隔進行布陣，利用直流電控制PIN二極管開關導通/斷開，可以實現相控陣的二維掃描特性，具體實施步驟為：

S1.為相控陣天線設置N_x×N_y個陣元，則相應具有N_x×N_y個饋電點，將所述的N_x×N_y個饋電點以矩形柵格狀規則排布：水平方向上相鄰2個饋電點之間的間距為dx，垂直方向上相鄰2個饋電點之間的間距為dy；

S2.控制PIN二極管的通斷分別對各陣元進行不同方位上的饋電，實現陣元的等效空間旋轉；

S3.當相控陣正常工作輻射電磁波時，對N_x×N_y個陣元進行饋電，量化后的陣元激勵相位計算公式為其中Δφ表示量化相位間隔：k代表k-bit量化，通過直流電控制天線單元上的PIN二極管的導通/斷開，得到不同的相位分布實現相控陣的二維掃描。