平板衛(wèi)星通訊天線及天線系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種平板衛(wèi)星通訊天線及天線系統(tǒng)，包括天線面板、立置于所述天線面板上的初級饋源以及環(huán)焦天線，該環(huán)焦天線具有旋轉(zhuǎn)對稱的副反射面，該副反射面與所述初級饋源的發(fā)射端相對，所述副反射面將初級饋源發(fā)射的電磁波束均勻無遮擋地反射至所述天線面板。通過環(huán)焦天線的副反射面將初級饋源發(fā)射的電磁波束無遮擋、較均勻的反射至天線面板，將波束反射在饋源遮擋區(qū)之外，有效的避免了饋源的遮擋，提高了天線的整體增益。此外，本實用新型還提供了一種與伺服電機搭配的天線系統(tǒng)。
【專利說明】平板衛(wèi)星通訊天線及天線系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于通信領域，尤其涉及一種平板衛(wèi)星通訊天線及天線系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的，如拋物面型衛(wèi)星天線，采用金屬或碳纖維材料作為電磁波反射面，以拋物面作為反射面的物理形態(tài)，采用正饋或偏饋的方式設置饋源饋電形式。在使用正饋方案的時候，若對整體增益和方向圖副瓣有較高要求，則常使用環(huán)焦天線模式作為饋源的設計方案。在設計思路上始終貫徹經(jīng)典光學等效路徑計算的思想，通過計算電磁波通過環(huán)焦天線的副瓣射面反射到拋物面反射面上的有效路程得出副反射面的形狀參數(shù)，從而實現(xiàn)由饋源發(fā)射的電磁波經(jīng)副、主反射面之后能夠在需要的方向上形成等相位面。
[0003]另外，如反射式陣列天線等，通常使用普通饋源通過正饋或偏饋形式進行饋電。副反射面的使用也是存在的，如使用偏饋式卡塞格倫天線，其主要目的在于降低饋源整體高度或提高天線整體相位調(diào)制效果。
[0004]如圖1所示的天線設計會導致天線部分區(qū)域電磁波入射角過大，影響微結(jié)構相位調(diào)制參數(shù)，進而使得天線整體增益受到影響。另外，普通偏饋情形下饋源在大角度照射下能量分布較不均勻，天線外圍大片區(qū)域?qū)嶋H控制能量較小，影響了天線的整體口面效率。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型實施例的目的在于提供一種使用環(huán)焦天線與超材料平板天線相互配合實現(xiàn)信號接收與發(fā)射的功能的平板衛(wèi)星通訊天線，該天線能降低饋源正饋時帶來的遮擋，且可以提高天線整體增益。
[0006]本實用新型提供的一種平板衛(wèi)星通訊天線，包括天線面板、立置于所述天線面板上的初級饋源以及環(huán)焦天線，該環(huán)焦天線具有旋轉(zhuǎn)對稱的副反射面，該副反射面與所述初級饋源的發(fā)射端相對，所述副反射面將初級饋源發(fā)射的電磁波束均勻無遮擋地反射至所述天線面板。
[0007]進一步地，所述初級饋源呈柱形，所述初級饋源與所述副反射面中心同軸線設置，且所述副反射面的旋轉(zhuǎn)對稱軸落在所述軸線上。
[0008]進一步地，所述副反射面呈錐形外凸形，該副反射面的頂端與所述初級饋源的發(fā)射端相對。
[0009]進一步地，所述副反射面錐形外凸的頂端與邊緣之間的面是平面，或是內(nèi)凹的弧面。
[0010]進一步地，所述副反射面在與所述軸線垂直方向上的直徑大于所述初級饋源在與所述軸線垂直方向上的直徑。
[0011]進一步地，所述初級饋源呈柱形。
[0012]進一步地，所述天線面板包括介質(zhì)基板、直接貼附或間隔設置于所述介質(zhì)基板一側(cè)的反射層以及設置在所述介質(zhì)基板另一側(cè)用于調(diào)制電磁波的導電幾何結(jié)構層，所述導電幾何結(jié)構層與所述環(huán)焦天線相向。
[0013]進一步地，導電幾何結(jié)構層包括一種或多種平面設置的導電幾何結(jié)構。
[0014]進一步地，所述天線面板至少還包括兩個保護層，分別設置在所述導電幾何結(jié)構層和所述反射層的上面。
[0015]進一步地，所述天線面板為單層或多層。
[0016]此外，還提供了一種天線系統(tǒng)，與伺服電機連接，包括上述的平板衛(wèi)星通訊天線。
[0017]上述平板衛(wèi)星通訊天線通過環(huán)焦天線的副反射面將初級饋源發(fā)射的電磁波束無遮擋、較均勻的反射至天線面板，面板上的導電幾何結(jié)構通過合理排布將入射電磁波相位調(diào)節(jié)至需要的出射數(shù)值，進而實現(xiàn)信號的指定形式出射，實現(xiàn)天線基本功能；而且，旋轉(zhuǎn)對稱的副反射面能夠?qū)⒛芰枯^為均勻的分配到天線的外圍面積上，提高板面利用率。另外，環(huán)焦天線的波束調(diào)整功能能夠?qū)⒉ㄊ瓷湓陴佋凑趽鯀^(qū)之外，有效的避免了饋源的遮擋，提高了天線的整體增益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為一種傳統(tǒng)的偏饋式平板天線示意圖；
[0019]圖2為本實用新型實施例提供的平板衛(wèi)星通訊天線示意圖；
[0020]圖3為本實用新型實施例提供的天線面板的結(jié)構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]為了使本實用新型要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具帶實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0022]如圖2所示，平板衛(wèi)星通訊天線包括天線面板110、初級饋源120和具有副反射面131的環(huán)焦天線130。
[0023]天線面板110為平板型超材料輻射基板。優(yōu)選地，天線面板110上設置有用于調(diào)制電磁波的導電幾何結(jié)構。具體地，該導電幾何結(jié)構包括但不限于天線面、吸波材料、透波材料、頻率選擇器件等；天線面板110具有由陶瓷材料、高分子材料、鐵電材料、鐵氧材料或鐵磁材料制成的單層或多層導電幾何結(jié)構。
[0024]初級饋源120用于與外部信號處理電路連接。本實施例中，初級饋源120垂直立置于天線面板110上；初級饋源120的發(fā)射端122的橫截面積較其他位置大。優(yōu)選地，初級饋源120應設置于天線面板110的中心或中心附近位置。再進一步地，初級饋源120呈柱形。在其他實施方式中，初級饋源120可以是方形、梯形等。
[0025]副反射面131為旋轉(zhuǎn)對稱的，副反射面131與初級饋源120的發(fā)射端122相對，副反射面131將初級饋源120發(fā)射的能量波束均勻無遮擋地反射至天線面板110。
[0026]進一步地，副反射面131呈錐形外凸，初級饋源120與副反射面131中心同軸線(Y軸)設置，且副反射面131的旋轉(zhuǎn)對稱軸落在軸線(Y軸)上，即錐形外凸的頂端132與初級饋源120的中心相對，此有利于能量波束均勻地，不會被初級饋源120遮擋地反射至天線面板110。特別地，副反射面131錐形外凸的頂端132與其邊緣之間的面是內(nèi)凹的弧面，當然，錐形外凸的頂端132與其邊緣之間的面也可以是使用超材料技術設計的平面。[0027]再進一步地，副反射面131在與軸線Y垂直方向上的直徑大于初級饋源120在與軸線Y垂直方向上的直徑。如此，本實用新型提供的平板衛(wèi)星通訊天線能夠?qū)⒛芰枯^為均勻的分配到天線面板110的外圍面積上，提高板面利用率。另外，環(huán)焦天線130的副反射面131的波束調(diào)整功能能夠?qū)㈦姶挪ㄊ瓷湓陴佋凑趽鯀^(qū)之外，有效的避免了初級饋源120的遮擋。
[0028]更詳細的實施例中，參照圖3，天線面板110包括介質(zhì)基板111、反射層112和導電幾何結(jié)構層113。反射層112直接貼附或間隔設置于介質(zhì)基板111 一側(cè)，反射層200與介質(zhì)基板111之間以間隔層相隔，間隔層可以是泡沫壓制而成。導電幾何結(jié)構層113用于調(diào)制電磁波，其與環(huán)焦天線130相向地設置在介質(zhì)基板111的另一側(cè)的。優(yōu)選地，導電幾何結(jié)構層113包括一種或多種平面設置的導電幾何結(jié)構。
[0029]天線面板110至少還包括兩個保護層114，分別設置在導電幾何結(jié)構層113和反射層112的上面。設置保護層114 (保護膜)的具體作用為在應用平板衛(wèi)星通訊天線的時候能起到保護導電幾何結(jié)構層113和反射層112的作用。優(yōu)選地，天線面板110為單層或多層，當其為多層時，兩個保護層114分別設置在最外層的導電幾何結(jié)構層113和反射層112的上面。
[0030]在環(huán)焦天線130的副反射面131的設計上，平板天線系統(tǒng)與拋物面天線系統(tǒng)存在著一定的差異。這主要體現(xiàn)在平板天線系統(tǒng)的環(huán)焦天線130的副反射面131僅需要考慮防遮擋和能量分布，而不需要像拋物面系統(tǒng)一樣遵守嚴格的光程相等原則(參考圖1所示，饋源12和天線基板11)。這給環(huán)焦天線130的初級饋源120的設計帶來了更大的自由度，使其幾何外形能夠向著其他必要的方向靠攏。決定這一特點的原因來源于平板天線的設計原理。通過人造微結(jié)構的合理排布，超材料天線面能夠?qū)缀跞我庑问饺肷洳ㄞD(zhuǎn)化為平面波出射，這就從原理上拋棄了光程近似要求，釋放了饋源設計上的自由度。
[0031]在該設計中，環(huán)焦天線130副反射面131將初級饋源120發(fā)射的電磁波束無遮擋、較均勻的反射至超材料天線面板110，天線面板110上的導電幾何結(jié)構通過合理排布將入射電磁波相位調(diào)節(jié)至需要的出射數(shù)值，進而實現(xiàn)信號的指定形式出射，實現(xiàn)天線基本功能，提升平板天線的增益、優(yōu)化了輻射方向圖。
[0032]此外，還提供了一種與伺服電機搭配的天線系統(tǒng)，天線系統(tǒng)與伺服電機連接，包括上述的平板衛(wèi)星通訊天線。
[0033]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種平板衛(wèi)星通訊天線，其特征在于，包括天線面板、立置于所述天線面板上的初級饋源以及環(huán)焦天線，該環(huán)焦天線具有旋轉(zhuǎn)對稱的副反射面，該副反射面與所述初級饋源的發(fā)射端相對，所述副反射面將初級饋源發(fā)射的電磁波束均勻無遮擋地反射至所述天線面板。
2.如權利要求1所述的平板衛(wèi)星通訊天線，其特征在于，所述初級饋源與所述副反射面中心同軸線設置，且所述副反射面的旋轉(zhuǎn)對稱軸落在所述軸線上。
3.如權利要求1所述的平板衛(wèi)星通訊天線，其特征在于，所述副反射面呈錐形外凸形，該副反射面的頂端與所述初級饋源的發(fā)射端相對。
4.如權利要求1或2所述的平板衛(wèi)星通訊天線，其特征在于，所述副反射面錐形外凸的頂端與邊緣之間的面是平面，或是內(nèi)凹的弧面。
5.如權利要求2所述的平板衛(wèi)星通訊天線，其特征在于，所述副反射面在與所述軸線垂直方向上的直徑大于所述初級饋源在與所述軸線垂直方向上的直徑。
6.如權利要求2或5所述的平板衛(wèi)星通訊天線，其特征在于，所述初級饋源呈柱形。
7.如權利要求1所述的平板衛(wèi)星通訊天線，其特征在于，所述天線面板包括介質(zhì)基板、直接貼附或間隔設置于所述介質(zhì)基板一側(cè)的反射層以及設置在所述介質(zhì)基板另一側(cè)用于調(diào)制電磁波的導電幾何結(jié)構層，所述導電幾何結(jié)構層與所述環(huán)焦天線相向。
8.如權利要求7所述的平板衛(wèi)星通訊天線，其特征在于，導電幾何結(jié)構層包括一種或多種平面設置的導電幾何結(jié)構。
9.如權利要求7或8所述的平板衛(wèi)星通訊天線，其特征在于，所述天線面板至少還包括兩個保護層，分別設置在所述導電幾何結(jié)構層和所述反射層的上面。
10.如權利要求7或8所述的平板衛(wèi)星通訊天線，其特征在于，所述天線面板為單層或多層。
11.一種天線系統(tǒng)，與伺服電機連接，其特征在于，包括如權利要求1至10任一項所述的平板衛(wèi)星通訊天線。
【文檔編號】H01Q19/185GK203574109SQ201320717755
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年11月13日 優(yōu)先權日:2013年11月13日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:深圳光啟創(chuàng)新技術有限公司