一种双通道Ku波段接收天线制造技术

本发明专利技术公开了一种双通道Ku波段接收天线，包括两个Vivaldi天线接收终端和一个反射阵阵列，两个Vivaldi天线接收终端分别放置于以反射阵阵列中心为原点的x轴负半轴和y轴负半轴上方、偏离z轴方向20°的方位，同时两个Vivaldi天线也都倾斜20°，使其槽线末端指向反射阵阵列中心，两个Vivaldi天线的极化方式为正交极化。本发明专利技术所公开的双通道Ku波段接收天线，针对不同方位、正交极化的Vivaldi天线发射的球面波束，均可将其转化为沿法向反射的高增益波束，也即实现了法向入射正交极化来波的空间分离和独立接收。

【技术实现步骤摘要】
一种双通道Ku波段接收天线
本专利技术属于天线领域，特别涉及该领域中的一种双通道Ku波段、正交线极化来波、不同方位独立接收的接收天线。
技术介绍
反射阵天线，结合了阵列天线与抛物面反射天线的优点，既具有平面结构，能形成高增益的波束，又不需要复杂的馈电网络，因此其具有低剖面、可折叠、低成本等优势。反射阵天线一直吸引着研究人员的兴趣，关于反射阵天线的研究成果也不断的被报道。在关于反射阵天线的研究中，同一反射阵的多功能复用，是一个研究热点，其多功能复用形式包括频率复用、极化复用和时空复用。在这些形式中，极化复用是最基本的复用形式，因为任一极化形式的电磁波可由一对正交极化波来叠加生成，如果同一反射阵阵面可对一对正交极化波具有完全独立可设计的功能，不仅可以大大提高其口面的利用效率、降低成本，理论上还可以对任意极化形式的电磁波设计复杂可变的功能，所以极化复用的反射阵天线是具备极大应用前景的一种反射阵天线。根据光路可逆原理，如果由点源发射的低增益波束通过反射阵天线可以转化为高增益反射波束，那么也即实现了高增益波束方向来波通过反射阵天线转化为点源位置处的聚焦，也即对入射电磁波的接收。而实现对特定方向入射电磁波的正交极化分量的分离、进而独立接收，在工程上具有巨大的意义，因为正交极化的电磁波分量可以携带不同的通信信息，将其分离至不同空间方位，通过放置天线进行独立接收，即实现了双通道独立信号的接收。这种双通道独立接收天线的实现，不仅需要上一段落中介绍的极化复用的反射阵阵列，同时需要宽带且低剖面的小尺寸天线作为接收终端，以保证宽带效果、低遮挡和降低噪声。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种双通道Ku波段接收天线，通过将工作于Ku波段的极化复用的双通道反射阵阵列与作为接收终端(馈源)的两个正交极化的Vivaldi天线相结合，可实现法向入射电磁波的x、y极化分量的空间分离及独立接收。本专利技术采用如下技术方案：一种双通道Ku波段接收天线，其改进之处在于：包括两个Vivaldi天线接收终端和一个反射阵阵列，两个Vivaldi天线接收终端分别放置于以反射阵阵列中心为原点的x轴负半轴和y轴负半轴上方、偏离z轴方向20°的方位，同时两个Vivaldi天线也都倾斜20°，使其槽线末端指向反射阵阵列中心，两个Vivaldi天线的极化方式为正交极化；所述的反射阵阵列由N*N个工作于Ku波段的反射阵单元构成，N为自然数，单元结构为将两层正交交叉的双扇形金属结构的金属贴片分别刻蚀于第一层介质基板的两面，再将该介质基板与一个具有金属背板的第二层介质基板进行压合，在上述的两层正交交叉双扇形金属结构中，顶层的正交交叉双扇形金属结构的臂长为第二层正交交叉双扇形金属结构对应的臂长的0.8倍。进一步的，两个Vivaldi天线的槽线末端距离反射阵阵列中心的距离均为109.6mm，两个Vivaldi天线所激励的正交极化球面波均被反射为法向出射的高增益波束。进一步的，反射阵阵列由30*30个反射单元所构成，单元结构边长均为5mm，阵面尺寸为150×150mm2。进一步的，反射阵单元的两层介质基板均是厚度为2mm，介电常数为3.5的F4b板材。进一步的，反射阵单元中第二层正交交叉双扇形金属结构的臂长调节范围为1.1mm—2.35mm。进一步的，反射阵单元中两层正交交叉双扇形金属结构的交叉点中间均为圆形金属片，且两层圆形金属片的直径相等，均为0.426mm。进一步的，反射阵单元中两层正交交叉双扇形金属结构的扇形结构张角相等，均为30°。进一步的，该接收天线能够在12.5—18GHz频率范围内实现法向反射15dB以上的增益，且在中心频点15.5GHz法向反射的口径效率达25.5％。本专利技术的有益效果是：本专利技术所公开的双通道Ku波段接收天线，针对不同方位、正交极化的Vivaldi天线发射的球面波束，均可将其转化为沿法向反射的高增益波束，也即实现了法向入射正交极化来波的空间分离和独立接收。具体的说，通过设计反射阵阵列每个单元的正交交叉双扇形金属结构的臂长，来分别实现对Vivaldi天线发射的正交极化的球面波的相位补偿，进而均转化为沿法向反射的高增益的波束，根据光路可逆原理，也即实现了法向入射x、y极化电磁波的空间分离、聚焦及独立接收。Vivaldi天线采用微带线转槽线的结构，能够在Ku波段有效辐射球面波。并且Vivaldi天线既有效的降低了遮挡，又降低了整体接收天线的剖面尺寸。附图说明图1是本专利技术实施例1所公开接收天线的整体结构示意图；图2(a)是本专利技术实施例1所公开接收天线中Vivaldi天线接收终端10发射x极化电磁波的示意图；图2(b)是本专利技术实施例1所公开接收天线中Vivaldi天线接收终端20发射y极化电磁波的示意图；图3是本专利技术实施例1所公开接收天线中反射阵阵列的结构示意图；图4(a)是本专利技术实施例1所公开接收天线中反射阵阵列的单元结构示意图；图4(b)是本专利技术实施例1所公开接收天线反射阵阵列单元中第二层正交交叉双扇形金属结构的示意图；图5(a)是本专利技术实施例1所公开接收天线中反射阵阵列单元在x极化入射波激励下x极化反射波的幅度随lx和ly的变化示意图；图5(b)是本专利技术实施例1所公开接收天线中反射阵阵列单元在x极化入射波激励下x极化反射波的相位随lx和ly的变化示意图；图6(a)是本专利技术实施例1所公开接收天线中8种lx尺寸的单元对x极化入射波同极化的反射幅度调制的曲线图；图6(b)是本专利技术实施例1所公开接收天线中8种lx尺寸的单元对x极化入射波同极化的3比特反射相位调制的曲线图；图7(a)是本专利技术实施例1所公开接收天线中针对Vivaldi天线接收终端10激励的x极化入射波的3比特补偿相位分布图；图7(b)是本专利技术实施例1所公开接收天线中针对Vivaldi天线接收终端20激励的y极化入射波的3比特补偿相位分布图；图8(a)是本专利技术实施例1所公开接收天线中Vivaldi天线接收终端10激励x极化入射波时15.5GHz频率处的三维远场分布图；图8(b)是本专利技术实施例1所公开接收天线中Vivaldi天线接收终端20激励y极化入射波时15.5GHz频率处的三维远场分布图；图9(a)为对应于图8(a)的三维远场图的xoz、yoz面的二维远场分布图；图9(b)为对应于图8(b)的三维远场图的xoz、yoz面的二维远场分布图；图10为针对Vivaldi天线接收终端10激励x极化入射波时，接收天线在宽带范围内所实现的沿法向反射的增益及对应的口径效率图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。Vivaldi天线是一种由槽线进行激励的小尺寸天线，一般通过同轴馈电、进而微带线转槽线的结构来辐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双通道Ku波段接收天线，其特征在于：包括两个Vivaldi天线接收终端和一个反射阵阵列，两个Vivaldi天线接收终端分别放置于以反射阵阵列中心为原点的x轴负半轴和y轴负半轴上方、偏离z轴方向20°的方位，同时两个Vivaldi天线也都倾斜20°，使其槽线末端指向反射阵阵列中心，两个Vivaldi天线的极化方式为正交极化；所述的反射阵阵列由N*N个工作于Ku波段的反射阵单元构成，N为自然数，单元结构为将两层正交交叉的双扇形金属结构的金属贴片分别刻蚀于第一层介质基板的两面，再将该介质基板与一个具有金属背板的第二层介质基板进行压合，在上述的两层正交交叉双扇形金属结构中，顶层的正交交叉双扇形金属结构的臂长为第二层正交交叉双扇形金属结构对应的臂长的0.8倍。/n

【技术特征摘要】
1.一种双通道Ku波段接收天线，其特征在于：包括两个Vivaldi天线接收终端和一个反射阵阵列，两个Vivaldi天线接收终端分别放置于以反射阵阵列中心为原点的x轴负半轴和y轴负半轴上方、偏离z轴方向20°的方位，同时两个Vivaldi天线也都倾斜20°，使其槽线末端指向反射阵阵列中心，两个Vivaldi天线的极化方式为正交极化；所述的反射阵阵列由N*N个工作于Ku波段的反射阵单元构成，N为自然数，单元结构为将两层正交交叉的双扇形金属结构的金属贴片分别刻蚀于第一层介质基板的两面，再将该介质基板与一个具有金属背板的第二层介质基板进行压合，在上述的两层正交交叉双扇形金属结构中，顶层的正交交叉双扇形金属结构的臂长为第二层正交交叉双扇形金属结构对应的臂长的0.8倍。


2.根据权利要求1所述的双通道Ku波段接收天线，其特征在于：两个Vivaldi天线的槽线末端距离反射阵阵列中心的距离均为109.6mm，两个Vivaldi天线所激励的正交极化球面波均被反射为法向出射的高增益波束。


3.根据权利要求2所述的双通道Ku波段接收天线，其特征在于：反...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐怀玉，葛宪生，赵同明，赵亮，聂宏飞，杨凯威，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十二研究所，
类型：发明
国别省市：河南;41