一种低剖面圆极化等通量的天线模块制造技术

本发明专利技术公开了一种低剖面圆极化等通量的天线模块，涉及微电子天线领域，针对现有技术中体积和增益矛盾的问题提出本方案。包括依次层叠设置的天线阵列、辐射器、连接板和馈电板；所述馈电板上的馈电网络通过探针穿过连接板和辐射器后与所述天线阵列电性连接；所述的天线阵列包括两圈以上同心分布的天线阵元，每一天线阵元通过馈电控制形成互相独立的同心的圆极化口径。优点在于，实现了良好的圆极化等通量辐射性能。结构组装简单且更易于加工，质量轻，体积小，剖面低。尤其当仅设置两圈天线阵元时，特别适合集成在立方星表面。特别适合集成在立方星表面。特别适合集成在立方星表面。

【技术实现步骤摘要】
一种低剖面圆极化等通量的天线模块


[0001]本专利技术涉及微电子天线领域，尤其涉及一种低剖面圆极化等通量的天线模块。

技术介绍

[0002]相较于昂贵的大卫星而言，小卫星具有制造成本低、开发周期短等优点，发射一颗大卫星的投入可以用来发射多颗小卫星，因此小卫星近年来在各个领域都受到了很多关注。其中，立方星更是以其质量轻、易集成、模块化的优点在低轨卫星领域得到了很多应用。立方星的一个单元具有10厘米
×
10厘米
×
10厘米的正方体体积，被称为1U，多个单元可以组合成nU的卫星，至多可以组合24个单元，结构灵活方便。然而，由于尺寸受限，如何在立方星表面有限的表面上集成符合性能要求的射频器件是个值得研究的重要课题。
[0003]天线作为射频系统的重要前端部件，在不用的领域中必须具备不同的特性。其中，圆极化由于其可以抑制多径效应和极化失配的特点而受到广大研究者的青睐。另外，由于地球为圆形，如果要求卫星信号可以覆盖地球表面的一个特定区域，则会希望卫星采用的天线可以产生等通量方向图，从而使覆盖区域内可以获得相同强度的电场分布，即大致相同的信号强度。另外，对于天线结构而言，因为是集成在体积较小的立方星上，因此还希望天线可以尽量质量轻、剖面低、同时具有一定的结构强度。
[0004]目前已有方案中，J.Fouany et al.,"New concept of telemetry X
‑
band circularly polarized antenna payload for CubeSat,"IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters,vol.16,pp.2987
‑
2991,2017.提出了一种应用于立方星的圆极化贴片天线，可以获得
±
30
°
的角度覆盖范围，边际增益6dBic，轴向增益3.5dBi，覆盖范围内轴比小于3dBic。该方案中天线虽然增益高，但体积大，质量大，剖面高，导致较难应用到立方星上
[0005]X.Ren,S.Liao,and Q.Xue,"A Circularly Polarized Spaceborne Antenna with Shaped Beam for Earth Coverage Applications,"IEEE Transactions on Antennas and Propagation,vol.67,no.4,pp.2235
‑
2242,2019.还提出一种介质加载的贴片天线，介质透镜起到波束赋形的作用，从而得到一个等通量的方向图，实现了
±
50
°
的角度覆盖范围，边际增益3.45dBic，大于
‑
5dBic的轴向增益，覆盖范围内轴比小于3dB。该方案中天线虽然覆盖角度大，但加载的介质块体积大，质量大，剖面高，导致仍然很难应用到立方星上。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的在于提供一种低剖面圆极化等通量的天线模块，以解决上述现有技术存在的问题。
[0007]本专利技术所述低剖面圆极化等通量的天线模块，包括依次层叠设置的天线阵列、辐射器、连接板和馈电板；所述馈电板上的馈电网络通过探针穿过连接板和辐射器后与所述天线阵列电性连接；所述的天线阵列包括两圈以上同心分布的天线阵元，每一天线阵元通
过馈电控制形成互相独立的同心的圆极化口径。
[0008]最内圈的天线阵元是圆形贴片天线，阵元中心点设有短路柱连接至连接板，围绕所述短路柱等弧度设置若干馈电点连接馈电网络。最内圈的天线阵元还可以是环形贴片天线或螺旋贴片天线。
[0009]最内圈以外的天线阵元是环形贴片天线或螺旋贴片天线或若干绕阵元中心点旋转且等弧度分布的天线。
[0010]所述若干绕阵元中心点旋转且等弧度分布的天线是平面倒F天线。
[0011]所述平面倒F天线的馈电点在该平面倒F天线的几何中心。
[0012]所述平面倒F天线绕自身馈电点旋转以调整所在天线阵元的圆极化口径。
[0013]所述天线阵列包括两圈天线阵元，内圈天线阵元的圆极化口径位于所在天线阵元的边缘上，外圈天线阵元的圆极化口径位于所在天线阵元各馈电点的环形连线上。
[0014]本专利技术所述低剖面圆极化等通量的天线模块，其优点在于，实现了良好的圆极化等通量辐射性能。结构组装简单且更易于加工，质量轻，体积小，剖面低。尤其当仅设置两圈天线阵元时，特别适合集成在立方星表面。
附图说明
[0015]图1是本专利技术所述天线模块的结构示意图。
[0016]图2是本专利技术所述天线模块圆极化口径的结构示意图。
[0017]图3是本专利技术所述天线模块应用在立方星上一种具体的天线阵列分布示意图。
[0018]图4是图3所示天线阵列对应的圆极化口径结构示意图。
[0019]图5是图3所示天线阵列对应的馈电网络结构示意图。
[0020]图6是图3所示天线阵列对应的S11仿真和测试数据曲线。
[0021]图7是图3所示天线阵列对应的左旋圆极化增益仿真和测试数据曲线。
[0022]图8是图3所示天线阵列对应的右旋圆极化增益仿真和测试数据曲线。
[0023]图9是图3所示天线阵列对应的轴比仿真和测试数据曲线。
[0024]附图标记：10
‑
天线阵列、1a
‑
第一圆极化口径、1b
‑
第二圆极化口径、1n
‑
第n圆极化口径、11
‑
圆形贴片天线、12
‑
平面倒F天线；20
‑
辐射器；30
‑
连接板；40
‑
馈电板。
具体实施方式
[0025]如图1所示，本专利技术所述低剖面圆极化等通量的天线模块包括依次层叠设置的天线阵列10、辐射器20、连接板30和馈电板40；所述馈电板40上的馈电网络通过探针穿过连接板30和辐射器20后与所述天线阵列10电性连接。如图2所示，所述的天线阵列10包括两圈以上同心分布的天线阵元，每一天线阵元通过馈电控制形成互相独立的同心的圆极化口径。实现了良好的圆极化等通量辐射性能。结构组装简单且更易于加工，质量轻，体积小，剖面低等优点。所述的连接板30可以是铝板，用于加固天线以及安装连通上下各层的探针。
[0026]为了更加适合应用在立方星上，本实施例以两圈天线阵元的设计为例进行说明，并对其进行了仿真和实物测试。
[0027]如图3
‑
5所示，内圈的天线阵元是圆形贴片天线11或环形贴片天线或螺旋贴片天线。本实施例以圆形贴片天线11为例进行技术方案说明，阵元中心点设有短路柱连接至连
接板30，围绕所述短路柱等弧度设置若干馈电点连接馈电网络，例如设置4个馈电点。
[0028]外圈的天线阵元是环形贴片天线或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低剖面圆极化等通量的天线模块，包括依次层叠设置的天线阵列(10)、辐射器(20)、连接板(30)和馈电板(40)；所述馈电板(40)上的馈电网络通过探针穿过连接板(30)和辐射器(20)后与所述天线阵列(10)电性连接；其特征在于，所述的天线阵列(10)包括两圈以上同心分布的天线阵元，每一天线阵元通过馈电控制形成互相独立的同心的圆极化口径。2.根据权利要求1所述低剖面圆极化等通量的天线模块，其特征在于，最内圈的天线阵元是圆形贴片天线(11)，阵元中心点设有短路柱连接至连接板(30)，围绕所述短路柱等弧度设置若干馈电点连接馈电网络。3.根据权利要求1所述低剖面圆极化等通量的天线模块，其特征在于，最内圈的天线阵元是环形贴片天线或螺旋贴片天线。4.根据权利要求2或3所述低剖面圆极化等通量的天线模块，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖绍伟，李思禹，薛泉，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：