本發(fā)明涉及微帶天線技術(shù)，特別涉及的是一種方向圖調(diào)諧的衛(wèi)星數(shù)字廣播天線。

背景技術(shù)：

天狼星衛(wèi)星數(shù)字廣播系統(tǒng)在美國有著廣泛的應(yīng)用，它利用衛(wèi)星廣播與地面廣播相結(jié)合的方式，在城市以及郊區(qū)都有很好的接收效果。但是由于它需要同時(shí)兼顧衛(wèi)星接收和地面站接收，因而對天線提出了很高的要求。最新的SX-9845-0105-03規(guī)格(以下簡稱“規(guī)格”)更是提出了苛刻的帶外要求。

目前的天狼星衛(wèi)星數(shù)字廣播天線主要有陣子型，圓環(huán)型，微帶型，而微帶型由于結(jié)構(gòu)簡單、剖面低、饋電方便，得到了廣泛的應(yīng)用。新的規(guī)格要求更加狹窄的帶寬，以降低對帶外LTE等天線的影響，微帶天線就展現(xiàn)了更大的優(yōu)勢。

天狼星衛(wèi)星數(shù)字廣播接收天線要求在高仰角上有較好的左旋圓極化增益，而在低仰角上有較高的垂直極化增益，以便同時(shí)接受衛(wèi)星信號和地面基站信號。微帶天線本身的增益分布跟天線的尺寸有關(guān)，同時(shí)天線的安裝環(huán)境對天線的增益分布也有極大的影響。

在實(shí)際應(yīng)用中，若要調(diào)整微帶天線的增益分布只能通過改變介電常數(shù)或者蝕刻圖案以期影響其有效輻射尺寸，但是無論哪一種方案都費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且高的介電常數(shù)和復(fù)雜的蝕刻曲線會降低天線本身的輻射效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種方向圖調(diào)諧的衛(wèi)星數(shù)字廣播天線，可以十分有效地對天線方向圖進(jìn)行快速調(diào)諧，平衡其圓極化和垂直極化分布，且不影響微帶天線自身的諧振和效率，更符合對天線的規(guī)格要求。

為解決上述問題，本發(fā)明提出一種方向圖調(diào)諧的衛(wèi)星數(shù)字廣播天線，包括：

微帶天線主體，具有一輻射體；

一寄生枝節(jié)，一端連接在所述輻射體上，寄生枝節(jié)的總長使其工作波長與輻射體的工作波長相同，且其姿態(tài)設(shè)置為能夠產(chǎn)生垂直電流或電流的垂直分量，所述垂直電流或電流的垂直分量垂直于所述輻射體的水平電流，以增強(qiáng)天線的垂直極化增益。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述寄生枝節(jié)為L型枝節(jié)，包括垂直部分和水平部分，所述垂直部分的第一端和所述水平部分的第一端，所述垂直部分的第二端連接所述輻射體，所述垂直部分與所述輻射體之間垂直或存在一定的傾斜角度，以產(chǎn)生所述垂直電流或電流的垂直分量。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，調(diào)節(jié)所述垂直部分和水平部分的長度比例，以改變天線圓極化增益與垂直極化增益的分布，垂直部分越長垂直極化增益越高。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述水平部分正投影到輻射體平面上時(shí)，投影的水平部分不超出輻射體范圍，以減少對輻射體上的水平電流的干擾。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述水平部分的第二端設(shè)置為朝向輻射體的中心線。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，寄生枝節(jié)連接在輻射體的邊緣部位或靠近邊緣部位。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，寄生枝節(jié)連接在輻射體的饋電點(diǎn)上。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述寄生枝節(jié)的總長為所在諧振點(diǎn)的四分之一個(gè)波長。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述微帶天線主體包括：介質(zhì)基板；輻射體，設(shè)置于所述介質(zhì)基板的上表面；及天線地，設(shè)置于所述介質(zhì)基板的下表面。

采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：在微帶天線的主體上設(shè)置寄生枝節(jié)，寄生枝節(jié)的總長使其工作波長與輻射體的工作波長相同，工作于同一諧振點(diǎn)上，電流上流至寄生枝節(jié)中，保證寄生枝節(jié)中的電流為垂直電流或者電流具有垂直分量，即可不同程度地增加垂直極化增益，平衡天線的圓極化與垂直極化增益分布，通過寄生枝節(jié)調(diào)整微帶天線的增益分布，而無需通過改變介電常數(shù)或者蝕刻圖案以期影響其有效輻射尺寸，快速有效，不破壞天線本身的諧振與極化特性，避免了現(xiàn)有技術(shù)費(fèi)時(shí)費(fèi)力、高的介電常數(shù)和復(fù)雜的蝕刻曲線會降低天線本身的輻射效率等問題，有著十分廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的方向圖調(diào)諧的衛(wèi)星數(shù)字廣播天線的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的方向圖調(diào)諧的衛(wèi)星數(shù)字廣播天線的回波損耗對比示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的方向圖調(diào)諧的衛(wèi)星數(shù)字廣播天線的效率對比示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的方向圖調(diào)諧的衛(wèi)星數(shù)字廣播天線在不同角度上的增益對比示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說明。

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。

本發(fā)明實(shí)施例的方向圖調(diào)諧的衛(wèi)星數(shù)字廣播天線，為對現(xiàn)有微帶天線的改進(jìn)，包括：微帶天線主體1和一寄生枝節(jié)2。在天線不需要增設(shè)功能、或改善其他性能的情況下，在微帶天線主體1上可以僅設(shè)本發(fā)明實(shí)施例所描述的一個(gè)寄生枝節(jié)，以此實(shí)現(xiàn)天線方向圖的快速調(diào)諧，而無需設(shè)置高的介電常數(shù)或復(fù)雜的刻蝕曲線，當(dāng)然不作為限制，也可以在微帶天線主體1上設(shè)置其他部件，或者對微帶天線主體1做改動。

微帶天線主體1具有一輻射體11，該輻射體11可以是任意用于實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星數(shù)字廣播天線的微帶天線的輻射體。參看圖1，在一個(gè)實(shí)施例中，微帶天線主體1包括：介質(zhì)基板12、輻射體11和天線地(圖中未示出)。輻射體11設(shè)置于介質(zhì)基板12的上表面，天線地設(shè)置于介質(zhì)基板12的下表面。在輻射體11上設(shè)有饋電點(diǎn)111。介質(zhì)基板12可以是普通的介質(zhì)基板，例如可以是陶瓷基板，但不限制于此。

寄生枝節(jié)2的一端連接在輻射體11上，本發(fā)明實(shí)施例對于輻射體11的描述是指包含了饋電點(diǎn)111的輻射體11。寄生枝節(jié)2的總長使寄生枝節(jié)2的工作波長與輻射體11的工作波長相同，工作在同一諧振點(diǎn)上。寄生枝節(jié)2的姿態(tài)設(shè)置為能夠產(chǎn)生垂直電流或電流的垂直分量，垂直電流或電流的垂直分量垂直于輻射體的水平電流，以增強(qiáng)天線的垂直極化增益，從而調(diào)諧天線的方向圖上的分布，使其更符合規(guī)格要求。寄生枝節(jié)2的姿態(tài)包括寄生枝節(jié)2本身的形狀、及相對于輻射體11的位置設(shè)置、布置朝向等。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，寄生枝節(jié)2為L型枝節(jié)，包括相互垂直連接的垂直部分21和水平部分22。當(dāng)然也不作為限制，可以是L型枝節(jié)的變形枝節(jié)，例如垂直部分21與水平部分22之間的夾角不為直角等，或者其他形狀的枝節(jié)，只要保證從輻射體11上流至寄生枝節(jié)2的電流具有垂直于輻射體水平電流的垂直分量即可。但是L型直接可以保證寄生枝節(jié)2的垂直部分21的電流完全垂直于輻射體11的水平電流(形成在輻射體11上的環(huán)電流)的同時(shí)，水平部分22的電流完全平行于輻射體11的水平電流(平面)，得到平衡最佳的圓極化增益與垂直極化增益的分布調(diào)整。

參看圖1，L型枝節(jié)中，垂直部分21的第一端和水平部分22的第一端，垂直部分21的第二端連接輻射體11，水平部分22的第二端自由無連接。L型枝節(jié)除垂直部分21的第二端接觸輻射體11之外，其余均位于輻射體11的上方，優(yōu)選為正上方。垂直部分21與輻射體11之間垂直或存在一定的傾斜角，以產(chǎn)生垂直電流或電流的垂直分量。L型枝節(jié)加載在輻射體11上，輻射體11上的電流分流至L型枝節(jié)中，在垂直部分21中往上流。寄生枝節(jié)2的基材為導(dǎo)體，例如可以是金屬枝節(jié)或者其他導(dǎo)體枝節(jié)。

進(jìn)一步的，調(diào)節(jié)垂直部分21和水平部分22的長度比例，以改變天線圓極化增益與垂直極化增益的分布，垂直部分21越長垂直極化增益越高，垂直部分21和水平部分22的總長不變。在一個(gè)實(shí)施例中，可以將L型枝節(jié)設(shè)置為垂直部分21與水平部分22的彎折部位可調(diào)，從而調(diào)節(jié)垂直部分21的長度，實(shí)現(xiàn)方向圖的快速可調(diào)諧。或者，L型枝節(jié)可以在成型后形狀不可改變，而在需要重新調(diào)諧方向圖時(shí)，更換不同長度比例的L型枝節(jié)。

較佳的，水平部分22正投影到輻射體11平面上時(shí)，投影的水平部分不超出輻射體11范圍，也就是說，水平部分22完全位于輻射體11的正上方，以減少對輻射體11上的水平電流的干擾。水平部分22上的電流也是水平的，當(dāng)水平部分22超出輻射體11正上方范圍時(shí)，會一定程度地干擾輻射體11上的水平電流。優(yōu)選的，水平部分22的第二端設(shè)置為朝向輻射體11的中心線，如此可以騰出較大的輻射體11正上方空間，來設(shè)置水平部分22，避免水平部分22超出輻射體11正上方范圍。當(dāng)然，當(dāng)垂直部分21的第二端位于輻射體11的中心位置時(shí)，水平部分的朝向任意。

為了使得天線具有更大范圍的方向圖可調(diào)諧空間，并保證水平部分22不超出輻射體11正上方范圍，寄生枝節(jié)2連接在輻射體11的邊緣部位或靠近邊緣部位，因而水平部分22有更長的空間展開，長度的可調(diào)范圍更廣。

較佳的，參看圖1，寄生枝節(jié)2可以連接在輻射體11的饋電點(diǎn)111上，為便于實(shí)際生產(chǎn)加工，寄生的L型枝節(jié)位置與微帶天線主體1本身的饋電位置一致，可以通過焊接等方式連接，但不作為限制。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，寄生枝節(jié)2的總長為所在諧振點(diǎn)的四分之一個(gè)波長，即四分之一個(gè)諧振波長，當(dāng)然可以存在一定的誤差范圍，寄生枝節(jié)2與輻射體11工作在同一個(gè)諧振頻率上。如此總長更符合現(xiàn)有常規(guī)方向圖調(diào)諧的衛(wèi)星數(shù)字廣播天線微帶天線的諧振頻率(或工作波長)，但不限制于此，在微帶天線主體1的工作頻率改變時(shí)寄生枝節(jié)2總長隨之變化。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，以寄生枝節(jié)2垂直部分21的長度為15mm和長度為20mm、及不加寄生枝節(jié)2為例，給出相應(yīng)的回波損耗和增益變化。參看圖2，波形A為垂直部分21的長度為20mm時(shí)的回波損耗，波形B為垂直部分21的長度為15mm時(shí)的回波損耗，波形C為無寄生枝節(jié)加載情況下的回波損耗，可見垂直部分21長度越長回波損耗越小，且增設(shè)寄生枝節(jié)2與不設(shè)寄生枝節(jié)情況相比回波損耗更低。參看圖3，從上至下依次為垂直部分21長度為20mm、不加寄生枝節(jié)、垂直部分21長度為15mm時(shí)的天線輻射效率，輻射效率基本相同。從圖2和圖3中可以看出，加入不同垂直長度的寄生枝節(jié)和沒有加入枝節(jié)的天線諧振以及輻射效率基本一致。

參看圖4，坐標(biāo)系中，0～20°為低仰角部分，20～90°為高仰角部分，兩者之間以劃分線S分割，低仰角部分的波形為垂直極化增益，高仰角部分的波形為圓極化增益。在低仰角部分中，沒有寄生枝節(jié)2加載的情況下，垂直極化增益在不設(shè)寄生枝節(jié)2的情況下最低，加設(shè)寄生枝節(jié)2的情況中，垂直部分21長度20mm的垂直極化增益高于垂直部分21長度15mm的垂直極化增益，可見，垂直極化增益隨垂直部分21的長度的增加而增加，更符合指標(biāo)規(guī)格要求值。在高仰角部分中，隨著垂直部分21長度的增加，雖然圓極化增益在減小，但是仍舊是超過指標(biāo)規(guī)格要求值的。因此，可以看出加入寄生枝節(jié)2以后，天線低仰角部分的垂直極化(線極化)增益明顯提升，且隨著垂直部分21高度的增加而上升，高仰角部分的圓極化增益隨之下降，但是總體來說更符合規(guī)格要求，寄生枝節(jié)2起到了調(diào)諧天線方向圖，并平衡垂直極化與圓極化分布的作用。實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)需求通過調(diào)整垂直部分21高度(或者稱為長度)快速滿足指標(biāo)。

本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定權(quán)利要求，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。