[發明專利]圓極化高增益諧振腔天線作為饋源的多波束反射面天線

有效

• 申請號: 202110237709.3
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN113036450B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 劉震國;應振楠;陸衛兵
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01Q15/16
• 分類號: H01Q15/16;H01Q1/48;H01Q9/04;H01Q21/00;H01Q21/06;H01Q25/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 沈廉

本發明公開了一種高增益圓極化諧振腔天線作為饋源的多波束反射面天線，該多波束反射面天線包括旋轉拋物反射面(1)，在所述的旋轉拋物反射面的焦平面上放置圓極化高增益諧振天線作為饋源并用支架(5)固定。所述作為饋源的圓極化高增益諧振天線，由線極化轉圓極化的部分反射面(2)、金屬地板(3)和線極化貼片陣列(4)構成；本發明利用諧振腔天線中的部分反射面實現了由線極化到圓極化的轉變，同時實現較高增益，并將此圓極化天線作為饋源布置于反射拋物面的焦平面，從而在反射面的口徑上輻射出多個波束。與傳統的以多喇叭作為饋源的多波束反射面天線相比，本發明的饋源結構簡潔、排列更加緊密，可有效克服波束覆蓋的問題。

技術領域

本發明屬于微波器件技術領域，涉及基于圓極化高增益諧振腔天線作為饋源的多波束反射面天線。

背景技術

現代通信對衛星寬帶通信服務的帶寬需求不斷增加，推動了對高通量衛星技術的大量興趣和投資。目前大多數衛星實施多波束技術，以便在所需覆蓋區域內重復使用頻帶或極化。利用位于焦平面上的多個饋源對反射面而多波束反射面天線照射，從而產生多個波束是目前多波束形成的一種重要機制。但這一方式對饋源有著較高的要求。因為在實際應用中，波束交疊區域會出現增益下降的現象從而造成波束覆蓋不均勻影響系統的性能，為了提高波束交疊區域覆蓋及受到焦平面區域空間的限制，要求饋源具有較大的增益和較小的饋源間距。因此只有提高作為多波束饋源的口徑效率才能有效解決波束交疊區域增益下降及漏失效率的問題。

圓極化波被廣泛應用于衛星通信，射頻識別和全球定位及導航系統中，其擁有以下突出優勢：1)圓極化天線可以接收任意極化方向的線極化波，因此，可以有效地減少因極化失配帶來的損耗；2)圓極化波在經過地面或其它非手性目標反射后，其極化狀態會發生改變，由于不同旋向的圓極化波相互正交，因此圓極化天線可以有效地抑制和克服雨滴霧等氣候因素帶來的多徑效應；3)由于地磁場的存在，電離層表現為雙折射介質，會引起穿過電離層的線極化波的極化面發生旋轉，并且極化面隨著傳播路徑和電離層狀態的變化而改變，這被稱為法拉第旋轉，但法拉第旋轉對圓極化波沒有影響。目前，多波束反射面饋源主要采用在波導中額外插入圓極化器來實現線極化到圓極化的轉換，這一方面增加了結構復雜度，同時也增加了饋源的剖面高度，不利于結構的簡化。

發明內容

技術問題：為了解決現有技術存在的問題，本發明提供了基于圓極化高增益諧振腔天線作為饋源的多波束反射面天線，它具有結構設計簡單、高定向性和高覆蓋率等優點。

技術方案：為了實現上述發明目的，本發明的一種基于圓極化高增益諧振腔天線作為饋源的多波束反射面天線采用如下技術方案：

該多波束反射面天線包括旋轉拋物反射面，在所述的旋轉拋物反射面的焦平面上放置圓極化高增益諧振天線作為饋源并用支架固定。

所述作為饋源的圓極化高增益諧振天線，由線極化轉圓極化的部分反射面、金屬地板和線極化貼片陣列構成；金屬地板固定在支架上，支架的另一端固定在旋轉拋物反射面的邊上，線極化貼片陣列設置在金屬地板上，線極化轉圓極化的部分反射面平行于金屬地板且設置一定的距離共同構成諧振腔。

所述的線極化轉圓極化的部分反射面由分別設置于介質基板兩側的金屬圖案陣列構成，其中一側的陣列由十字型圖案單元通過周期排列形成17*17的等間距陣列構成；而另一側的陣列由反Z字型圖案單元形成34*34的等間距陣列構成。

所述的線極化貼片陣列由2*2相互正交的貼片單元構成，貼片單元由同軸線饋電。

所述多波束反射面天線的中心頻率由線極化轉圓極化的部分反射面與金屬地板之間的距離決定，天線的圓極化性能由線極化轉圓極化的部分反射面的十字型單元和反Z字型單元的尺寸仿真得到，十字型單元水平長度a為5.8mm，垂直長度b為5.9mm，寬度c為0.5mm；反Z字型單元的上端長度d為2.45mm，高度e為1.5mm，下端長度f為0.95mm。