脊波導偏置縫耦合微帶振子雙極化天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于平板天線技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種脊波導偏置縫禪合微帶振子雙極化 天線。
【背景技術(shù)】
[0002] 陣列天線廣泛應(yīng)用于機載、艦載、車載等移動通信領(lǐng)域，相比于反射面天線來說， 陣列天線可W便利實現(xiàn)低剖面，效率更高。在制造工藝獲得進一步發(fā)展的今天，陣列天線 的價格已經(jīng)大大下降，但相比反射面天線還是偏高，特別是實現(xiàn)雙極化的平板天線的價格 更高。目前，已有的解決辦法有類似于動中通領(lǐng)域的卿趴陣天線，全波導結(jié)構(gòu)，帶寬寬，效率 高，雙極化斜波束波導縫隙陣列天線，采用兩種不同結(jié)構(gòu)的縫隙行波陣交叉排列，實現(xiàn)雙極 化，且波束傾斜45°，可W實現(xiàn)更低的剖面。國外Raysat和KVH分別有一款雙極化陣列天 線用于Ku頻段衛(wèi)星電視接收，都采用的是微帶貼片型式，為早期的產(chǎn)品，制作成本要高一 個量級。本發(fā)明還是立足于低成本制作，全波導網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，W保證天線的效率。其主要特 點是采用相同的脊波導偏置縫實現(xiàn)雙極化，該就避免了出現(xiàn)需要切割到寬邊的縫隙，不需 要兩個極化的縫隙上下分開布置。偏置直縫也屬于最容易加工的縫隙，極化純度較高。在 衛(wèi)星電視應(yīng)用的場合，根據(jù)天線的增益要求，脊波導諧振陣無需分段，可W在兩層脊波導內(nèi) 實現(xiàn)陣列的合成，該樣雙極化天線的厚度加上微帶振子也只有16mm，相對卿趴陣的厚度是 50.9mm。該種形式也可W采用塑料模具成型，表面金屬化，最后天線的重量可W大大降低。 厚度和重量的降低對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)伺服設(shè)計都有很重要的意義。
[0003] 地球同步衛(wèi)星上的信號多采用線極化傳送方式，既有水平極化也有垂直極化，由 于赤道上空的衛(wèi)星經(jīng)紳度與接收地經(jīng)紳度一般并不相同，所W衛(wèi)星發(fā)出的水平或垂直極化 波到達接收地后極化方向會發(fā)生變化，雙極化天線要實現(xiàn)極化跟蹤，既可W是雙線極化，也 可W是雙圓極化，但其兩個極化的波束指向必須基本一致，該樣才能保證兩個極化接收的 幅度基本一致，可W通過后端的電路實現(xiàn)極化跟蹤。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為突破現(xiàn)有波導縫隙雙極化天線的局限性，本發(fā)明提出一種結(jié)構(gòu)形式簡單、剖面 低、適用于移動衛(wèi)星通信終端的平板天線。
[0005] 脊波導偏置縫禪合微帶振子雙極化天線包括兩個脊波導偏置縫諧振陣天線單元， 所述的脊波導偏置縫諧振陣天線單元由工字形禪合縫連接的福射波導和饋電波導組成，所 述福射波導和饋電波導均為單脊波導；所述福射波導的兩端封閉，福射波導上均布設(shè)有兩 條W上的偏置的福射縫隙，偏置的福射縫隙的福射強度與偏置量有關(guān)，不偏置的縫隙不福 射。工字形禪合縫位于相鄰兩條福射縫隙的對稱中屯、，選擇越靠近福射脊波導的中屯、，諧振 陣的帶寬越寬。
[0006] 所述福射波導和饋電波導均為單脊波導；所述饋電波導的長度小于福射波導的長 度，且一端封閉； 所述兩個脊波導偏置縫諧振陣天線單元并列排列；其中兩個福射波導分別為第一福射 波導1和第二福射波導2,對應(yīng)平行位于一側(cè)；兩個饋電波導分別為第一饋電波導9和第二 饋電波導10,對應(yīng)平行位于另一側(cè)；第一福射波導1和第二福射波導2在長度方向相互錯 開，使二者上的福射縫隙相互錯開；與福射縫隙對應(yīng)的兩個福射波導上方設(shè)有微帶板5,兩 個福射波導和微帶板5之間設(shè)有間隙；微帶板5的外側(cè)面上均布設(shè)有兩塊W上的正45°角 的正金屬貼片6和兩塊W上的負45°角的負金屬貼片7 ; 所述正金屬貼片6是W波導中屯、線為基準順時針轉(zhuǎn)45°角；所述負金屬貼片7是W波 導中屯、線為基準逆時針轉(zhuǎn)45°角；兩塊W上的正金屬貼片6的中屯、與第一福射波導1上的 兩條W上的福射縫隙一一對應(yīng)，兩塊W上的負金屬貼片7的中屯、與第二福射波導2上的兩 條W上的福射縫隙一一對應(yīng)，正金屬貼片6和負金屬貼片7均為禪合微帶振子，實現(xiàn)天線雙 極化。
[0007] 所述正金屬貼片或負金屬貼片均為矩形金屬貼片。
[000引所述兩個福射波導和微帶板5之間的間隙為2~4mm。
[0009] 兩個并列排列脊波導偏置縫諧振陣天線單元的饋電波導的封閉端方向相反。
[0010] W所述脊波導偏置縫禪合微帶振子雙極化天線為天線單元，由兩個W上的天線單 元并列排列組成脊波導偏置縫禪合微帶振子雙極化天線陣；相鄰天線單元的第一饋電波導 9的饋電端通過饋電網(wǎng)絡(luò)連接著第一出口波導13,相鄰天線單元的第二饋電波導10的饋電 端通過饋電網(wǎng)絡(luò)連接著第二出口波導14。
[0011] 所述饋電網(wǎng)絡(luò)包括一個W上的T形功分器11和一根W上的脊波導構(gòu)成；同種極化 的饋電波導通過T形功分器11合成在一起。
[0012] 相鄰兩根脊波導之間通過禪合縫連接形成兩層W上的饋電網(wǎng)絡(luò)；所述T形功分器 11的輸出端通過一層脊波導將網(wǎng)絡(luò)過渡到另一層脊波導，最終同一種極化的兩層W上的饋 電網(wǎng)絡(luò)只有一個合成端口。
[0013] 兩個脊波導諧振陣天線單元在福射波導方向錯開一段距離，W避免金屬貼片的相 互干設(shè)。
[0014] 兩個并列排列的脊波導偏置縫諧振陣天線單元的福射波導的總寬度小于一個波 長，因此可W保證陣列天線不出現(xiàn)柵瓣。
[0015]目前卿趴陣的單元間距在22-23mm之間。波導縫隙之間的間距由選擇的脊波導的 波導波長決定，目前的間距是19. 5mm(縫隙之間)，波導單元之間的間距為20mm(波導之間 壁厚2mm)，該樣若要達到原來16*8單元的口徑（367mm*174. 4mm)，波導需要18根，縫隙需 要9個。而9個縫諧振陣如果不分段，帶寬很難達到IGHz。相對而言，車載衛(wèi)星電視接收 天線希望更小的高度，因此垂直面采用6個縫，其寬度為117mm，為保持原有的增益，天線長 度要達到547mm，波導之間的間距可W擴大到22. 8mm，波導數(shù)目24根。也可W采用12根波 導，273. 6mm*234mm?？蒞根據(jù)實際情況來選擇，例如16根波導，長度364. 8mm，增益下降約 1. 8地。
[0016] 本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在W下方面： 1.本發(fā)明兩種極化采用同一種脊波導偏置縫諧振陣天線單元，福射縫隙均布在福射波 導寬邊上，福射波導和饋電波導均采用脊波導結(jié)構(gòu)；與傳統(tǒng)雙極化波導縫隙天線采用兩種 不同偏置縫形式(一種波導寬邊偏置縫隙，另一種波導窄邊偏置縫，兩種波導存在高度差） 相比，結(jié)構(gòu)簡單，可w實現(xiàn)更低的剖面； 2. 本發(fā)明通過工字形禪合縫直接禪合饋電，全波導結(jié)構(gòu)實現(xiàn)天線及饋線一體化設(shè)計； 3. W所述脊波導偏置縫禪合微帶振子雙極化天線為單元，可W任意組成大型平面陣 列。根據(jù)陣列的規(guī)模和帶寬的要求，可W將脊波導偏置縫諧振陣天線單元的福射波導分段， 為避免與旁邊線陣的干設(shè)，饋電網(wǎng)絡(luò)可W通過禪合縫分層，分層規(guī)模由福射波導分段的數(shù) 量決定。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1俯視圖； 圖3為脊波導偏置縫諧振陣天線單元結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為脊波導偏置縫諧振陣天線單元饋電結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為由兩個天線單元組陣示意圖； 圖6為圖5的后視示意圖； 圖7為由兩個W上天線單元線陣組陣示意圖； 圖8為圖7的后視示意圖； 圖9為饋電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖10為本發(fā)明雙極化天線駐波； 圖11本發(fā)明雙極化天線極化隔離； 圖12為本發(fā)明雙極化天線+45°極化方向圖； 圖13為本發(fā)明雙極化天線-45°極化方向圖。
[0018] 上圖中序號；第一福射波導1、第二福射波導2、第一福射縫隙3、第二福射縫隙4、 微帶板5、正金屬貼片6、負金屬貼片7、工字形禪合縫8、第一饋電波導9、第二饋電波導10、 T形功分器11、功分禪合縫12、第一出口波導13、第二出口波導14。
【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖，通過實施例對本發(fā)明作進一步地說明。
[0020] 實施例1 參見圖1和圖2,脊波導偏置縫禪合微帶振子雙極化天線，包括兩個并列排列的脊波導 偏置縫諧振陣天線單元；參見圖3和圖4,由第一福射波導1和第一饋電波導9通過工字形 禪合縫8連接組成一個單元，第一福射波導1的寬邊上均布設(shè)有六條偏置的第一福射縫隙 3 ;由第二福射波導2和第二饋電波導10通過工字形禪合縫8連接組成另一個單元，第二福 射波導2的寬邊上均布設(shè)有六條偏置的第二福射縫隙4。第一福射縫隙3和第二福射縫隙 4的寬度、長度、偏離福射波導中屯、線的距離相同，偏置的福射縫隙的福射強度與偏置量有 關(guān)，不偏置的縫隙不福射。工字形禪合縫8位于相鄰兩條福射縫隙的對稱中屯、，選擇越靠近 福射脊波導的中屯、，諧振陣的帶寬越寬。第一福射波導1和第二福射波導2均為單脊波導， 且兩端封閉，對應(yīng)平行位于一側(cè)；第一饋電波導9和第二饋電波導10均為單脊波導，且一