一種海事衛(wèi)星通信終端寬波束天線裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種海事衛(wèi)星通信終端寬波束天線裝置，包括上層寄生貼片、下層電路、微波基板、饋電接口、導(dǎo)電墻、反射板以及介質(zhì)螺柱；微波基板的下表面與反射板連接，上表面設(shè)置下層電路，介質(zhì)螺柱穿過(guò)微波基板固定在反射板上；上層寄生貼片通過(guò)介質(zhì)螺柱架設(shè)在下層電路的上方，饋電接口的內(nèi)導(dǎo)體與下層電路連接，外導(dǎo)體與反射板連接，導(dǎo)電墻設(shè)置在反射板上微波基板的四周。下層電路由下層激勵(lì)貼片、阻抗匹配支節(jié)、移相器和功分器組成；阻抗匹配支節(jié)連接在下層激勵(lì)貼片與功分器以及與移相器之間。本發(fā)明基于層疊結(jié)構(gòu)的微帶天線，并引入垂直導(dǎo)電墻設(shè)計(jì)了具有低剖面、寬波束、寬頻帶特點(diǎn)的圓極化海事衛(wèi)星天線，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于生產(chǎn)，成本低廉。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種海事衛(wèi)星通信終端寬波束天線裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于天線【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種海事衛(wèi)星通信應(yīng)用的低剖面、寬波束、寬頻帶、圓極化微帶天線。

【背景技術(shù)】
[0002]在海事衛(wèi)星通信應(yīng)用中，通常要求地面移動(dòng)通信終端天線具有寬波束、寬頻帶、圓極化性能特點(diǎn)，以滿(mǎn)足通信要求。目前海事衛(wèi)星通信應(yīng)用較多的是軸向模螺旋天線，該天線具有增益高、頻帶寬的特點(diǎn)，但是其波束寬度窄，半功率波束寬度通常在80度左右，為了彌補(bǔ)低仰角增益通常設(shè)計(jì)為有源天線，大大提高了產(chǎn)品成本。四臂螺旋天線是一種寬波束天線，其半功率波束寬度通常能達(dá)到150度，但四臂螺旋天線比較高，為了實(shí)現(xiàn)較寬的頻帶高度都超過(guò)0.8 λ (λ為天線的工作波長(zhǎng))，不滿(mǎn)足高度受限的使用環(huán)境，而且這種天線結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易于生產(chǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有海事衛(wèi)星通信終端天線的不足，提供一種具有低剖面、寬波束、寬頻帶、高阻抗帶寬特點(diǎn)的，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于生產(chǎn)，成本低廉的海事衛(wèi)星通信終端寬波束天線裝置。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]一種海事衛(wèi)星通信終端寬波束天線裝置，包括上層寄生貼片、下層電路、微波基板、饋電接口、導(dǎo)電墻、反射板以及介質(zhì)螺柱；所述微波基板為雙層電路結(jié)構(gòu)，其下表面與反射板連接，其上表面設(shè)置下層電路，介質(zhì)螺柱穿過(guò)微波基板固定在反射板上；所述上層寄生貼片通過(guò)介質(zhì)螺柱架設(shè)在下層電路的上方；所述饋電接口的內(nèi)導(dǎo)體與下層電路連接，外導(dǎo)體與反射板連接；所述導(dǎo)電墻設(shè)置在反射板上微波基板的四周，將上層寄生貼片和下層電路包圍。
[0006]所述下層電路由下層激勵(lì)貼片、阻抗匹配支節(jié)、移相器和功分器組成；所述功分器的輸入端與饋電接口連接，所述移相器連接在功分器的一個(gè)輸出端上，所述阻抗匹配支節(jié)連接在下層激勵(lì)貼片與功分器的另一個(gè)輸出端之間，以及下層激勵(lì)貼片與移相器之間。
[0007]所述下層激勵(lì)貼片、阻抗匹配支節(jié)、移相器和功分器位于同一平面。
[0008]所述上層寄生貼片與下層激勵(lì)貼片為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的金屬貼片，并加工為正方形貼片。
[0009]所述功分器米用威爾金森功分器構(gòu)成輸出信號(hào)等幅同相的一分二功分器。
[0010]所述移相器采用長(zhǎng)為1/4λ的微帶線構(gòu)成90°移相網(wǎng)絡(luò)。
[0011]所述阻抗匹配支節(jié)由調(diào)節(jié)微帶線和微帶傳輸線以T型連接構(gòu)成，所述微帶傳輸線連接下層激勵(lì)貼片的饋電輸入。
[0012]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:
[0013]1、本發(fā)明通過(guò)在天線四周加入導(dǎo)電墻，調(diào)節(jié)導(dǎo)電墻高度、導(dǎo)電墻側(cè)壁與輻射貼片的距離以及地板尺寸來(lái)控制天線的波束寬度，通過(guò)優(yōu)化本發(fā)明可以將天線高度設(shè)計(jì)為工作波長(zhǎng)的五分之一，同時(shí)實(shí)現(xiàn)半功率波束寬度140°，較好地適應(yīng)海事衛(wèi)星通信需求，并實(shí)現(xiàn)了低剖面設(shè)計(jì)，易于產(chǎn)品集成。
[0014]2、本發(fā)明利用阻抗匹配支節(jié)優(yōu)化層疊結(jié)構(gòu)阻抗帶寬，可以不依賴(lài)于層疊結(jié)構(gòu)天線的高度來(lái)優(yōu)化阻抗，從而可以保證天線的低剖面特性，本發(fā)明內(nèi)置的層疊結(jié)構(gòu)天線高度僅為0.045 λ (λ為天線工作波長(zhǎng))，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了 12.5%的阻抗帶寬(1.5GHz?1.7GHz)，較好地覆蓋了海事衛(wèi)星收發(fā)頻段。
[0015]3、本發(fā)明采用雙點(diǎn)饋電實(shí)現(xiàn)圓極化工作，引入導(dǎo)電墻后天線圓極化輻射方向圖不受影響，對(duì)稱(chēng)性較好，而且圓極化軸比小于2dB，性能優(yōu)越。
[0016]4、本發(fā)明天線結(jié)構(gòu)緊湊，易于加工生產(chǎn)，且天線成本低廉。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將在下面【具體實(shí)施方式】部分的描述中給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本發(fā)明的天線結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是下層電路的組成框圖。
[0020]圖3是阻抗匹配支節(jié)的示意圖。
[0021]附圖標(biāo)記說(shuō)明:1、上層寄生貼片，2、下層電路，3、微波基板，4、饋電接口，5、導(dǎo)電墻，6、反射板，7、介質(zhì)螺柱，8、阻抗匹配支節(jié)，9、移相器，10、功分器，11、下層激勵(lì)貼片，12、調(diào)節(jié)微帶線，13、微帶傳輸線。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明的天線裝置在結(jié)構(gòu)上包括上層寄生貼片1、下層電路2、微波基板3、饋電接口 4、導(dǎo)電墻5、反射板6以及介質(zhì)螺柱7。其中，下層電路2如圖2所示，由下層激勵(lì)貼片11、阻抗匹配支節(jié)8、移相器9和功分器10組成。上層寄生貼片I與下層激勵(lì)貼片11為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的金屬貼片，上層寄生貼片I通過(guò)介質(zhì)螺柱7架設(shè)在下層激勵(lì)貼片11的正上方。為縮小尺寸并簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，上層寄生貼片I與下層激勵(lì)貼片11加工為正方形貼片。微波基板3為雙層電路結(jié)構(gòu)，其下表面為平面導(dǎo)體作為天線地與反射板6連接，其上表面設(shè)置下層電路2，介質(zhì)螺柱7穿過(guò)微波基板3固定在反射板6上。饋電接口 4為微波饋電接口，其內(nèi)導(dǎo)體與下層電路2的功分器10輸入端連接，其外導(dǎo)體與反射板6連接。反射板6用于固定支撐導(dǎo)電墻5與微波基板3。導(dǎo)電墻5設(shè)置在反射板6上微波基板3的四周，其將上層寄生貼片I和下層電路2包圍起來(lái)，本發(fā)明通過(guò)在天線單元四周加入導(dǎo)電墻5實(shí)現(xiàn)了展寬天線波束寬度的目的，通過(guò)調(diào)整導(dǎo)電墻5高度和反射板6直徑的比例可以對(duì)天線進(jìn)行波束賦形，實(shí)踐中可調(diào)節(jié)出最優(yōu)比例使得帶寬內(nèi)天線半功率波束寬度均大于140度。
[0024]如圖2所示，在下層電路2中，下層激勵(lì)貼片11、阻抗匹配支節(jié)8、移相器9和功分器10在同一平面上。功分器10為一分二功分器，輸出信號(hào)等幅同相，為滿(mǎn)足帶寬要求，本發(fā)明中采用威爾金森功分器。移相器9為90°移相網(wǎng)絡(luò)，為功分器10輸出的其中一路信號(hào)進(jìn)行移相，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)圓極化工作，本發(fā)明使用一段長(zhǎng)為1/4λ (λ為天線中心頻率對(duì)應(yīng)波長(zhǎng))的微帶線作為90°移相網(wǎng)絡(luò)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且滿(mǎn)足帶寬要求。阻抗匹配支節(jié)8用于調(diào)節(jié)天線阻抗匹配，位于下層激勵(lì)貼片11與功分器10之間，以及下層激勵(lì)貼片11與移相器9之間。為易于調(diào)節(jié)優(yōu)化，本發(fā)明中的阻抗匹配支節(jié)8采用T型支節(jié)。阻抗匹配支節(jié)8的結(jié)構(gòu)如圖3所示，由一段調(diào)節(jié)微帶線12和一段微帶傳輸線13以T型連接構(gòu)成，微帶傳輸線13用于下層激勵(lì)貼片11的饋電輸入，調(diào)節(jié)微帶線12為一段開(kāi)路微帶線，調(diào)節(jié)其長(zhǎng)度、寬度以及與下層激勵(lì)貼片11的距離可以?xún)?yōu)化阻抗匹配，這樣，在保持上層寄生貼片I與下層激勵(lì)貼片11距離不變的情況下亦實(shí)現(xiàn)了阻抗匹配，達(dá)到縮小天線尺寸的目的。
[0025]綜上所述，本發(fā)明基于層疊結(jié)構(gòu)的微帶天線，并引入垂直導(dǎo)電墻設(shè)計(jì)了具有低剖面、寬波束、寬頻帶特點(diǎn)的圓極化海事衛(wèi)星天線。本發(fā)明是一種雙點(diǎn)饋電層疊結(jié)構(gòu)的圓極化微帶天線，下層激勵(lì)貼片采用側(cè)饋形式，功分網(wǎng)絡(luò)與下層貼片做于同一層，通過(guò)引入阻抗調(diào)諧支優(yōu)化阻抗匹配，阻抗帶寬達(dá)到13% ;通過(guò)在天線單元四周加入導(dǎo)電墻擴(kuò)展天線波束寬度，帶寬內(nèi)天線半功率波束寬度大于140度；天線高度得到了降低，高度僅為0.2 λ ;而且該天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于生產(chǎn)，成本低廉。
[0026]以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例?？梢岳斫?，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的基本構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進(jìn)和變化，均應(yīng)認(rèn)為包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種海事衛(wèi)星通信終端寬波束天線裝置，其特征在于:包括上層寄生貼片(I)、下層電路⑵、微波基板(3)、饋電接口(4)、導(dǎo)電墻(5)、反射板(6)以及介質(zhì)螺柱(7);所述微波基板(3)為雙層電路結(jié)構(gòu)，其下表面與反射板(6)連接，其上表面設(shè)置下層電路(2)，介質(zhì)螺柱(7)穿過(guò)微波基板(3)固定在反射板(6)上；所述上層寄生貼片(I)通過(guò)介質(zhì)螺柱(7)架設(shè)在下層電路(2)的上方；所述饋電接口(4)的內(nèi)導(dǎo)體與下層電路(2)連接，外導(dǎo)體與反射板(6)連接；所述導(dǎo)電墻(5)設(shè)置在反射板(6)上微波基板(3)的四周，將上層寄生貼片⑴和下層電路⑵包圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種海事衛(wèi)星通信終端寬波束天線裝置，其特征在于:所述下層電路(2)由下層激勵(lì)貼片(11)、阻抗匹配支節(jié)(8)、移相器(9)和功分器(10)組成；所述功分器(10)的輸入端與饋電接口(4)連接，所述移相器(9)連接在功分器(10)的一個(gè)輸出端上，所述阻抗匹配支節(jié)(8)連接在下層激勵(lì)貼片(11)與功分器(10)的另一個(gè)輸出端之間，以及下層激勵(lì)貼片(11)與移相器(9)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種海事衛(wèi)星通信終端寬波束天線裝置，其特征在于:所述下層激勵(lì)貼片(11)、阻抗匹配支節(jié)(8)、移相器(9)和功分器(10)位于同一平面。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種海事衛(wèi)星通信終端寬波束天線裝置，其特征在于:所述上層寄生貼片(I)與下層激勵(lì)貼片(11)為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的金屬貼片，并加工為正方形貼片。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種海事衛(wèi)星通信終端寬波束天線裝置，其特征在于:所述功分器(10)米用威爾金森功分器構(gòu)成輸出信號(hào)等幅同相的一分二功分器。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種海事衛(wèi)星通信終端寬波束天線裝置，其特征在于:所述移相器(9)采用長(zhǎng)為1/4 λ的微帶線構(gòu)成90°移相網(wǎng)絡(luò)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種海事衛(wèi)星通信終端寬波束天線裝置，其特征在于:所述阻抗匹配支節(jié)(8)由調(diào)節(jié)微帶線(12)和微帶傳輸線(13)以T型連接構(gòu)成，所述微帶傳輸線(13)連接下層激勵(lì)貼片(11)的饋電輸入。
【文檔編號(hào)】H01Q1/50GK104241842SQ201410539990
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】張生玥, 李洪彬, 曹江, 房少軍 申請(qǐng)人:李洪彬, 張生玥, 曹江