[發明專利]雙極化開口波導陣列天線及通信裝置

有效

• 申請號: 202010822424.1
• 申請日: 2020-08-17
• 公開（公告）號: CN111740233B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 李冰
• 申請（專利權）人: 星展測控科技股份有限公司
• 主分類號: H01Q21/06
• 分類號: H01Q21/06;H01Q1/36;H01Q1/50;H01Q13/06;H01Q21/00;H01Q23/00
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 楊志強

本申請提供了一種雙極化開口波導陣列天線及通信裝置，適用于天線技術領域。該雙極化開口波導陣列天線包括多個在第一平面上呈陣列排布的天線單元，天線單元包括4個波導輻射子單元和2個波導功分子單元；4個波導輻射子單元在第一平面上呈2×2陣列排布，每個波導輻射子單元由沿第一方向排列的開口波導和波導正交模耦合器組成；波導正交模耦合器在第一平面上的投影位于開口波導在第一平面上的投影的范圍內。由于波導正交模耦合器在第一平面上的投影位于開口波導在第一平面上的投影的范圍內，該雙極化開口波導陣列天線整體結構變得緊湊，從而可以抑制柵瓣的產生。

技術領域

本申請屬于天線技術領域，尤其涉及一種雙極化開口波導陣列天線及通信裝置。

背景技術

在衛星通信系統中，一條衛星通信鏈路通常包括發端地球站、上行鏈路、衛星、下行鏈路、收端地球站，衛星作為中繼器將發端地球站發送的信號，轉發給收端地球站，從而實現發端地球站與收端地球站之間的通信。

當衛星通信系統中的兩顆衛星相隔較近，且工作頻率及覆蓋區域相互重疊時，發端地球站天線上行發射的主瓣或旁瓣波束將對鄰星所屬的衛星通信鏈路產生干擾，造成衛星通信鏈路整體性能惡化，其中，在旁瓣波束中，影響最為嚴重的是一種與主瓣增益相差不大的波束，這種波束稱為柵瓣。

現有用于衛星通信的陣列天線包括開口波導和正交模耦合器，其天線之間的間距一般為1.7倍波長左右，設置成此間距的陣列天線柵瓣會非常高，由此，通常會在開口波導上加金屬十字框，通過將一個開口波導分成四個小開口波導來解決柵瓣問題，雖然該方法使得開口波導口面能量更均勻，對柵瓣進行了一定程度抑制，但是這種結構還是非常容易產生柵瓣的，且柵瓣波束增益依然較高，相對于主瓣波束增益僅有-20dB左右。

因此，需要設計一種陣列天線，能有效地解決柵瓣增益過高的問題，從而可以解決柵瓣對鄰星的干擾問題。

發明內容

本申請實施例提供了一種雙極化開口波導陣列天線及通信裝置，可以抑制柵瓣的產生，從而減少柵瓣對鄰星的干擾。

第一方面，本申請實施例提供了一種雙極化開口波導陣列天線，多個在第一平面上呈陣列排布的天線單元，天線單元包括4個波導輻射子單元和2個波導功分子單元；4個波導輻射子單元在第一平面上呈2×2陣列排布，每個波導輻射子單元由沿第一方向排列的開口波導和波導正交模耦合器組成；波導正交模耦合器在第一平面上的投影位于開口波導在第一平面上的投影的范圍內；第一方向垂直于第一平面；2個波導功分子單元沿第一方向排列，且每個波導功分子單元與4個波導輻射子單元中的波導正交模耦合器均相連。

本申請的實施例提供了一種雙極化開口波導陣列天線，包括多個在第一平面上呈陣列排布的天線單元，天線單元包括4個波導輻射子單元和2個波導功分子單元；4個波導輻射子單元在第一平面上呈2×2陣列排布，每個波導輻射子單元由沿第一方向排列的開口波導和波導正交模耦合器組成，由于波導正交模耦合器在第一平面上的投影位于開口波導在第一平面上的投影的范圍內，使得波導輻射子單元之間的間距可以盡可能的縮小，陣列天線單元的結構就可以變得緊湊，從而可以減少柵瓣的產生，進而可以減少柵瓣對鄰星的干擾。

結合第一方面，在第一方面的一種可能的實現方式中，開口波導包括均與第一方向垂直且相對的上開口面和下開口面，以及設置于上開口面和下開口面之間的諧振腔；下開口面的開口呈十字形。在此實現方式中，每個開口波導可以從下開口面的十字形開口處接收信號，然后從上開口面輻射出去；或者，每個開口波導可以從上開口面接收信號，從下開口面的十字形開口處傳輸給波導正交模耦合器。

結合第一方面，在第一方面的一種可能的實現方式中，波導正交模耦合器為2個耦合腔交叉組成的一體結構，且2個耦合腔在第一平面上的投影呈十字形；波導正交模耦合器中的2個耦合腔在靠近開口波導一側設置有公共端口，公共端口與開口波導下開口面的開口相連。在此實現方式中，設置有公共端口的波導正交模耦合器可以與開口波導直接組合相接，不需要再添加過渡段，從而使得天線單元結構更緊湊。