[發(fā)明專利]一種低剖面圓極化等通量的天線模塊

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110105038.5
• 申請(qǐng)日: 2021-01-26
• 公開（公告）號(hào): CN112909580B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖紹偉;李思禹;薛泉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q21/06
• 分類號(hào): H01Q21/06;H01Q21/00;H01Q9/04;H01Q1/28
• 代理公司: 廣州海心聯(lián)合專利代理事務(wù)所(普通合伙) 44295
• 代理人: 黃為;冼俊鵬

本發(fā)明公開了一種低剖面圓極化等通量的天線模塊，涉及微電子天線領(lǐng)域，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中體積和增益矛盾的問題提出本方案。包括依次層疊設(shè)置的天線陣列、基板、連接板和饋電板；所述饋電板上的饋電網(wǎng)絡(luò)通過探針穿過連接板和基板后與所述天線陣列電性連接；所述的天線陣列包括兩圈以上同心分布的天線陣元，每一天線陣元通過饋電控制形成互相獨(dú)立的同心的圓極化口徑。優(yōu)點(diǎn)在于，實(shí)現(xiàn)了良好的圓極化等通量輻射性能。結(jié)構(gòu)組裝簡單且更易于加工，質(zhì)量輕，體積小，剖面低。尤其當(dāng)僅設(shè)置兩圈天線陣元時(shí)，特別適合集成在立方星表面。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電子天線領(lǐng)域，尤其涉及一種低剖面圓極化等通量的天線模塊。

背景技術(shù)

相較于昂貴的大衛(wèi)星而言，小衛(wèi)星具有制造成本低、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)射一顆大衛(wèi)星的投入可以用來發(fā)射多顆小衛(wèi)星，因此小衛(wèi)星近年來在各個(gè)領(lǐng)域都受到了很多關(guān)注。其中，立方星更是以其質(zhì)量輕、易集成、模塊化的優(yōu)點(diǎn)在低軌衛(wèi)星領(lǐng)域得到了很多應(yīng)用。立方星的一個(gè)單元具有10厘米×10厘米×10厘米的正方體體積，被稱為1U，多個(gè)單元可以組合成nU的衛(wèi)星，至多可以組合24個(gè)單元，結(jié)構(gòu)靈活方便。然而，由于尺寸受限，如何在立方星表面有限的表面上集成符合性能要求的射頻器件是個(gè)值得研究的重要課題。

天線作為射頻系統(tǒng)的重要前端部件，在不用的領(lǐng)域中必須具備不同的特性。其中，圓極化由于其可以抑制多徑效應(yīng)和極化失配的特點(diǎn)而受到廣大研究者的青睞。另外，由于地球?yàn)閳A形，如果要求衛(wèi)星信號(hào)可以覆蓋地球表面的一個(gè)特定區(qū)域，則會(huì)希望衛(wèi)星采用的天線可以產(chǎn)生等通量方向圖，從而使覆蓋區(qū)域內(nèi)可以獲得相同強(qiáng)度的電場分布，即大致相同的信號(hào)強(qiáng)度。另外，對(duì)于天線結(jié)構(gòu)而言，因?yàn)槭羌稍隗w積較小的立方星上，因此還希望天線可以盡量質(zhì)量輕、剖面低、同時(shí)具有一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

目前已有方案中，J. Fouany et al., New concept of telemetry X-bandcircularly polarized antenna payload for CubeSat, IEEE Antennas and WirelessPropagation Letters, vol. 16, pp. 2987-2991, 2017.提出了一種應(yīng)用于立方星的圓極化貼片天線，可以獲得±30°的角度覆蓋范圍，邊際增益6 dBic，軸向增益3.5 dBi，覆蓋范圍內(nèi)軸比小于3dBic。該方案中天線雖然增益高，但體積大，質(zhì)量大，剖面高，導(dǎo)致較難應(yīng)用到立方星上

X. Ren, S. Liao, and Q. Xue, A Circularly Polarized SpaceborneAntenna with Shaped Beam for Earth Coverage Applications, IEEE Transactionson Antennas and Propagation, vol. 67, no. 4, pp. 2235-2242, 2019.還提出一種介質(zhì)加載的貼片天線，介質(zhì)透鏡起到波束賦形的作用，從而得到一個(gè)等通量的方向圖，實(shí)現(xiàn)了±50°的角度覆蓋范圍，邊際增益3.45 dBic，大于-5dBic的軸向增益，覆蓋范圍內(nèi)軸比小于3dB。該方案中天線雖然覆蓋角度大，但加載的介質(zhì)塊體積大，質(zhì)量大，剖面高，導(dǎo)致仍然很難應(yīng)用到立方星上。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種低剖面圓極化等通量的天線模塊，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

本發(fā)明所述低剖面圓極化等通量的天線模塊，包括依次層疊設(shè)置的天線陣列、基板、連接板和饋電板；所述饋電板上的饋電網(wǎng)絡(luò)通過探針穿過連接板和基板后與所述天線陣列電性連接；所述的天線陣列包括兩圈以上同心分布的天線陣元，每一天線陣元通過饋電控制形成互相獨(dú)立的同心的圓極化口徑。

最內(nèi)圈的天線陣元是圓形貼片天線，陣元中心點(diǎn)設(shè)有短路柱連接至連接板，圍繞所述短路柱等弧度設(shè)置若干饋電點(diǎn)連接饋電網(wǎng)絡(luò)。最內(nèi)圈的天線陣元還可以是環(huán)形貼片天線或螺旋貼片天線。

最內(nèi)圈以外的天線陣元是環(huán)形貼片天線或螺旋貼片天線或若干繞陣元中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)且等弧度分布的天線。