一种用于低轨卫星通信的微带天线制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于低轨卫星通信的微带天线，包括正方形介质基片和附着于正方形介质基片上且与正方形介质基片同中心的正方形覆铜贴片，正方形覆铜贴片的对角线与正方形介质基片的对角线位置重合，正方形介质基片的四个角分别切去直角边长为3.0mm的直角三角形，正方形覆铜贴片对称的两个角分别切去直角边长为6.90mm的直角三角形，正方形介质基片四边的中垂线上距离正方形介质基片中心位置26mm处设有贯穿正方形介质基片和正方形覆铜贴片的馈孔，馈孔内导体直径为1.00mm，馈孔外导体内径为2.30mm。本实用新型专利技术将用于厘米波、毫米波的贴片微带天线技术应用到微波波段的低频段，在满足性能指标的同时实现了该频段微带天线的便携化和小型化。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于微带天线
，具体设及一种用于低轨卫星通信的微带天 线。
技术介绍
低轨卫星是相对于地球同步轨道卫星，主要指运行于大楠圆轨道上并存在明显近 地点的卫星，一般为小重量、短寿命的小型卫星，主要应用于测绘、探测、照相和卫星电话等 要求解析精度高、信号衰减小的近地通信、测量场合。低轨道卫星由于存在明显近地点，此 时卫星发射的电磁波到达地面直线距离很短，有利于用天线增益较低、发射功率较小的便 携设备收发，因此常被用做卫星定位系统（GPS)、便携式卫星电话等低增益天线设备的通信 信源或中继站。 微带天线因其可共形、重量轻、低成本、易组装成阵列、易采用微波集成电路加工、 易实现圆极化等特点，在卫星通信、航空航天通信和移动通信终端等便携式通信设备中都 有广泛应用，尤其适合制作成小体积便携设备的内置天线，但是多数情况下贴片微带天线 技术主要用于厘米波、毫米波频段。本技术设计了一种适用于低轨卫星通信的特高频 频段(分米波）的便携式矩形贴片微带天线，将多数情况下用于厘米波、毫米波的贴片微带 天线技术应用到微波波段的低频段，满足了卫星通信终端性能指标和尺寸参数的要求。
技术实现思路
本技术为解决低轨卫星通信中机动、分散的便携通信终端设备收发天线设计 问题而提供了一种用于低轨卫星通信的微带天线，该微带天线在满足主要性能指标的前提 下尽可能缩减尺寸至可W植入卫星通信中的便携式终端设备，实现了卫星终端的便携化和 小型化。本微带天线的主要参数如下；楠圆圆极化场长短轴比地(AxisRatio)不差于4地， 最大线径(边长15cm，驻波比P《2,福射张角> 110°，发射频率398MHz，发射带宽 4MHz〇 本技术为解决上述技术问题采用如下技术方案；一种用于低轨卫星通信的 微带天线，其特征在于包括正方形介质基片和附着于正方形介质基片上且与正方形介质基 片同中屯、的正方形覆铜贴片，正方形覆铜贴片的对角线与正方形介质基片的对角线位置重 合，其中正方形介质基片选用介电常数为10. 2、厚度为2. 54mm的Rogers板材，正方形介质 基片的边长为128. 05mm，在正方形介质基片的四个角分别切去直角边长为3. 0mm的直角S 角形，正方形覆铜贴片的厚度为70ym，边长为117. 85mm，在正方形覆铜贴片对称的两个角 分别切去直角边长为6. 90mm的直角S角形，正方形介质基片四边的中垂线上距离正方形 介质基片中屯、位置26mm处设有贯穿正方形介质基片和正方形覆铜贴片的馈孔，馈孔内导 体直径为1. 00mm，馈孔外导体内径为2. 30mm。 本技术是一种适用于低轨卫星通信的特高频频段(分米波）的便携式矩形贴 片微带天线，将多数情况下用于厘米波、毫米波的贴片微带天线技术应用到微波波段的低 频段，在满足性能指标的同时实现了该频段微带天线的便携化和小型化。【附图说明】 图1为理想矩形贴片微带天线的结构示意图； 图2为正方形覆铜贴片的切角尺寸优化曲线； 图3为正方形覆铜贴片的边长优化曲线； 图4为馈孔位置的优化曲线； 图5为本技术中用于低轨卫星通信的微带天线的俯视图； 图6为本技术中用于低轨卫星通信的微带天线的侧视图；图7为采用矢量网络分析仪对微带天线的各个参数进行测试的工作频带参数汇 总曲线。 图面说明；1、正方形介质基片，2、正方形覆铜贴片，3、馈孔。【具体实施方式】 结合附图详细描述本技术的具体内容。 本技术解决了微带天线的便携化和小型化的问题，为实现该一特性要充分利 用一切可能的技术手段来缩小天线尺寸，该样既可W更好地满足设计要求的小尺寸，同时 又减少了天线加工材料的面积，进而降低材料成本。 所述的用于低轨卫星通信的微带天线的设计包括W下步骤： (1)第一层正方形覆铜贴片的覆铜材料为70ym厚度的黄铜，黄铜的导电率差些， 不易加工，但硬度较好，可W长期使用，是制成品的首选材料，该里选择黄铜作为覆铜材料 是因为其拥有远大于工作频率趋肤深度的厚度，可W通过激光刻蚀技术克服黄铜的加工难 题。 (2)最主要的缩小尺寸的方法无疑是采用高介电常数材料，通过缩波技术缩小波 导波长来减小半波尺寸。提高介电常数的做法是有效的，但是是有条件的、受限制的，通过 优选平衡各方面性能，将介电常数取值范围限定为10-25,太低缩波不明显，依据施奈德经 验公式，太高如Ef= 49只比& = 25时缩短不到S分之一却要付出近一半的带宽，本实用 新型的正方形介质基片选用介电常数￡"^ =10. 2、厚度h=2. 54mm的Rogers3010板材。 (3)便携设备的移动性使其长时间保持线极化方向匹配是不现实的，低轨卫星摩 擦大气产生的旋转(也是卫星轨道稳定的需要）导致多数低轨通卫星本身对地通信多采用 圆极化波，该些因素都客观上要求低轨卫星通信系统地面站(端）天线的圆极化设计，W保 证随时随地保持地面设备和卫星之间的有效通信。标准的矩形微带天线是线极化天线，但 是通过特殊的技术处理在微带天线上可W方便地实现圆极化设计，为避免设计和布置复杂 的多馈点网络，更适合于天线的小尺寸化设计，本技术采用单馈点圆极化设计。 (4)馈电方式也影响天线的实际加工尺寸，因为边馈直接扩大了贴片的物理尺寸， 其阻抗匹配网络也会间接地加大基片的面积，所W本技术选定同轴底馈馈电。 (5)微扰形式在微带天线的设计过程中是多种多样的，为了减小天线的尺寸尽可 能采用内切、对称的微扰形式。 (6)在场分布较弱的矩形顶角处切去部分尖角，既可W减少天线的金属尖端效应， 又可W-定程度上缩短实际对角线长度，降低最大线径。 表1用于低轨卫星通信的微带天线的设计参数【主权项】1. 一种用于低轨卫星通信的微带天线，其特征在于包括正方形介质基片和附着于正 方形介质基片上且与正方形介质基片同中心的正方形覆铜贴片，正方形覆铜贴片的对角 线与正方形介质基片的对角线位置重合，其中正方形介质基片选用介电常数为10. 2、厚度 为2. 54mm的Rogers板材，正方形介质基片的边长为128. 05mm，在正方形介质基片的四 个角分别切去直角边长为3. 0mm的直角三角形，正方形覆铜贴片的厚度为70ym，边长为 117. 85mm，在正方形覆铜贴片对称的两个角分别切去直角边长为6. 90mm的直角三角形，正 方形介质基片四边的中垂线上距离正方形介质基片中心位置26mm处设有贯穿正方形介质 基片和正方形覆铜贴片的馈孔，馈孔内导体直径为1. 〇〇mm，馈孔外导体内径为2. 30mm。【专利摘要】本技术公开了一种用于低轨卫星通信的微带天线，包括正方形介质基片和附着于正方形介质基片上且与正方形介质基片同中心的正方形覆铜贴片，正方形覆铜贴片的对角线与正方形介质基片的对角线位置重合，正方形介质基片的四个角分别切去直角边长为3.0mm的直角三角形，正方形覆铜贴片对称的两个角分别切去直角边长为6.90mm的直角三角形，正方形介质基片四边的中垂线上距离正方形介质基片中心位置26mm处设有贯穿正方形介质基片和正方形覆铜贴片的馈孔，馈孔内导体直径为1.00mm，馈孔外导体内径为2.30mm。本技术将用于厘米波、毫米波的贴片微带天线技术应用到微波波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于低轨卫星通信的微带天线，其特征在于包括正方形介质基片和附着于正方形介质基片上且与正方形介质基片同中心的正方形覆铜贴片，正方形覆铜贴片的对角线与正方形介质基片的对角线位置重合，其中正方形介质基片选用介电常数为10.2、厚度为2.54mm的Rogers板材，正方形介质基片的边长为128.05mm，在正方形介质基片的四个角分别切去直角边长为3.0mm的直角三角形，正方形覆铜贴片的厚度为70μm，边长为117.85mm，在正方形覆铜贴片对称的两个角分别切去直角边长为6.90mm的直角三角形，正方形介质基片四边的中垂线上距离正方形介质基片中心位置26mm处设有贯穿正方形介质基片和正方形覆铜贴片的馈孔，馈孔内导体直径为1.00mm，馈孔外导体内径为2.30mm。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：詹华伟，温弘，杨豪强，张瑜，高金辉，李巧玉，崔恩强，郑成仪，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：新型
国别省市：河南;41