一种圆极化多层微带天线单元及其立体阵制造技术

本实用新型专利技术提供一种圆极化多层微带天线单元，包括金属腔体、第一高频介质基板、第二高频介质基板、第一辐射贴片、第二辐射贴片、天线馈针以及SMA连接器。其中，金属腔体为圆柱形空腔，第一高频介质基板设置于金属腔体的第一表面，第二高频介质基板设置于金属腔体的内部，且与第一高频介质基板平行，第一辐射贴片及第二辐射贴片分别置于所述第一高频介质基板的第一面及第二高频介质基板的第二面的中心处，第一辐射贴片为圆形，第二辐射贴片为具有对称凹槽的圆形，天线馈针连接至第二辐射贴片，以及SMA连接器连接至天线馈针。采用多个圆极化多层微带天线单元分多圈安装与球形支撑架上可进一步构成圆极化多层微带天线立体阵。可进一步构成圆极化多层微带天线立体阵。可进一步构成圆极化多层微带天线立体阵。

【技术实现步骤摘要】
一种圆极化多层微带天线单元及其立体阵


[0001]本技术涉及航空航天
，特别涉及一种圆极化多层微带天线单元及其立体阵。

技术介绍

[0002]自20世纪60年代，美国成功发射第一颗商用通信卫星以来，卫星通信技术和应用已在全球领域取得巨大成就。相比于微波中继通信等方式，卫星通信有着大面积覆盖、远距离通信、信道质量好、通信成本不随通信距离增加等优点，逐渐成为全球主要的通信应用技术之一。
[0003]相控阵相比单一阵列天线，具有灵活度高、响应时间短等优点，因此被广泛应用于卫星通信。但是传统相控阵由于单元天线波束宽度有限，同时阵元间会出现耦合影响，因此其通常在低仰角时增益低，扫描角度范围受限，难以满足卫星通信近半球全覆盖高增益的要求。
[0004]为解决这一问题，目前已有部分技术采用了宽波束高增益的阵列单元进行立体组阵。例如，专利CN 106785437公开了一种六面体的螺旋天线立体阵，其具有
±
65度的宽角度扫描、8dB增益的辐射性能。但是，该专利中采用了螺旋天线作为阵列单元，所述螺旋天线的剖面高、体积大，并不满足大部分卫星通信的低剖面需求。同时，所述螺旋天线的扫描角度也不足够宽，不能完全满足卫星通信近半球全覆盖的要求。又例如，有文章公开了一种金字塔型立体阵，其采用了微带天线单元结构，剖面低，同时利用金字塔结构组阵，将扫描角范围扩大到
±
80度。但是，该立体阵采用了双馈点实现圆极化，需要内置功分网络，结构复杂，同时天线单元的波束窄，需要相对较多的单元数量来实现相同的扫描范围。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的部分或全部问题，本技术一方面提供一种圆极化多层微带天线单元，包括：
[0006]金属腔体，其为圆柱形空腔；
[0007]第一高频介质基板，设置于所述金属腔体的第一表面；
[0008]第二高频介质基板，设置于所述金属腔体的内部，且与所述第一高频介质基板平行；
[0009]第一辐射贴片，设置于所述第一高频介质基板的第一面的中心处，且为圆形；
[0010]第二辐射贴片，设置于所述第二高频介质基板的第二面的中心处，且为具有对称凹槽的圆形；
[0011]天线馈针，连接至所述第二辐射贴片；以及
[0012]SMA连接器，连接至所述天线馈针。
[0013]进一步地，所述第一高频介质基板与第二高频介质基板之间为空气层。
[0014]进一步地，所述空气层的厚度至少为所述第一高频介质基板或第二高频介质基板
的5倍。
[0015]进一步地，所述第二辐射贴片上的凹槽为长方形。
[0016]进一步地，所述天线馈针的馈电位置相对所述第二辐射贴片上的凹槽对称轴偏离45度角。
[0017]基于如前所述圆极化多层微带天线单元，本技术另一方面提供一种圆极化多层微带天线立体阵，包括：
[0018]支撑架，为金属半球形，其表面设置有多圈圆形通孔，所述圆形通孔用于安装所述圆极化多层微带天线单元；以及
[0019]天线波控板，设置于所述支撑架的内部，且通过柔性电缆与所述圆极化多层微带天线单元相连。
[0020]进一步地，所述圆形通孔包括三层，其中：
[0021]第一层包括一个圆形通孔，设置于所述支撑架的顶点处；
[0022]第二层设置于所述第一层的下侧，且与所述第一层的距离为所述圆极化多层微带天线单元的工作波长的0.7至0.8倍，所述第二层包括多个圆形通孔，所述多个圆形通孔围绕所述第一层的圆形通孔等轴分布；以及
[0023]第三层设置于所述第二的层下侧，且与所述第二层的距离为所述圆极化多层微带天线单元的工作波长的0.7至0.8倍，所述第三层包括多个圆形通孔，所述多个圆形通孔围绕所述第一层的圆形通孔等轴分布。
[0024]进一步地，所述支撑架的半径为所述圆极化多层微带天线单元的工作波长的1至1.1倍。
[0025]进一步地，所述第二层包括6个圆形通孔，以及所述第三层包括12个圆形通孔。
[0026]本技术提供的一种圆极化多层微带天线单元及其立体阵，采用高增益宽波束的单馈点圆极化微带天线单元，结构简单，有效减少天线单元数量，降低成本。同时采用半球型立体组阵方式，实现
±
85度增益。以及高于12dB的扫描角度，能够满足卫星及地面终端应用的高增益、宽覆盖技术需求，具有推广价值。
附图说明
[0027]为进一步阐明本技术的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本技术的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本技术的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。
[0028]图1示出本技术一个实施例的一种圆极化多层微带天线单元的结构示意图；
[0029]图2示出本技术一个实施例的一种圆极化多层微带天线单元的侧视示意图；
[0030]图3示出本技术一个实施例的一种圆极化多层微带天线立体阵的俯视示意图；
[0031]图4示出本技术一个实施例的一种圆极化多层微带天线立体阵的侧视示意图；
[0032]图5示出本技术一个实施例的一种圆极化多层微带天线立体阵的支撑架的结构示意图；
[0033]图6示出本技术一个实施例的一种圆极化多层微带天线单元在2.294GHz仿真方向图；
[0034]图7示出本技术一个实施例的一种圆极化多层微带天线单元在2.294GHz仿真轴比曲线；
[0035]图8示出本技术一个实施例的一种圆极化多层微带天线立体阵在2.294GHz法相扫描的仿真方向图；
[0036]图9示出本技术一个实施例的一种圆极化多层微带天线立体阵在2.294GHz法相扫描的仿真轴比曲线；
[0037]图10示出本技术一个实施例的一种圆极化多层微带天线立体阵在2.294GHz 85度扫描的仿真方向图和轴比曲线；
[0038]图11示出本技术一个实施例的一种圆极化多层微带天线立体阵在2.294GHz扫描角度与增益变化曲线图；以及
[0039]图12示出本技术一个实施例的一种圆极化多层微带天线立体阵在2.294GHz扫描角度与变化轴比曲线图。
具体实施方式
[0040]下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本技术。应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。
[0041]在本技术中，除非特别指出，“布置在
…
上”、“布置在
…
上方”以及“布置在
…
之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。此外，“布置在
…
上或上方”仅仅表示两个部件之间的相对位置关系，而在一定情况下、如在颠倒产品方向后，也可以转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种圆极化多层微带天线单元，其特征在于，包括：金属腔体，其为圆柱形空腔；第一高频介质基板，设置于所述金属腔体的第一表面；第二高频介质基板，设置于所述金属腔体的内部，且与所述第一高频介质基板平行；第一辐射贴片，设置于所述第一高频介质基板的第一面的中心处，且为圆形；第二辐射贴片，设置于所述第二高频介质基板的第二面的中心处，且为具有对称凹槽的圆形；天线馈针，连接至所述第二辐射贴片；以及SMA连接器，连接至所述天线馈针。2.如权利要求1所述的圆极化多层微带天线单元，其特征在于，所述第一高频介质基板与第二高频介质基板之间为空气层。3.如权利要求2所述的圆极化多层微带天线单元，其特征在于，所述空气层的厚度至少为所述第一高频介质基板或第二高频介质基板的5倍。4.如权利要求1所述的圆极化多层微带天线单元，其特征在于，所述第二辐射贴片上的凹槽为长方形。5.如权利要求1所述的圆极化多层微带天线单元，其特征在于，所述天线馈针的馈电位置相对所述第二辐射贴片上的凹槽的对称轴偏离45度角。6.一种圆极化多层微带天线立体阵，其特征在于，包括：支撑架，为金属半球形，其表面设...

【专利技术属性】
技术研发人员：康湛毓，贺连星，梁广，费冬亮，李世举，王勇，李明康，
申请(专利权)人：中国科学院微小卫星创新研究院，
类型：新型
国别省市：