星载小型化低剖面圆极化天线制造技术

本发明专利技术涉及一种星载小型化低剖面圆极化天线，其特征在于包括辐射片、接地板、介质板、介质柱、馈电探针、隔离柱、馈电网络、网络腔体，所述接地板、介质板、介质柱、馈电探针均垂直安装与辐射片和网络腔体之间，将辐射片平行悬置于网络腔体的上层，并实现与网络腔体的结构一体化。整个天线设计新颖、性能优良，具备小型化，低剖面、圆极化辐射特性。圆极化辐射特性。圆极化辐射特性。

【技术实现步骤摘要】
星载小型化低剖面圆极化天线


[0001]本专利技术涉及天线
，特别是小型化、低剖面、圆极化星载天线


技术介绍

[0002]现有的小型化低剖面天线多采用微带介质板实现形式，如专利“一种低剖面双圆极化微带天线”(申请号：202110486474.1)，天线高度为0.07λ0；专利“一种小型化低剖面宽频带双圆极化微带天线”(申请号：201610347651.7)，天线尺寸为0.45λ0×
0.45λ0×
0.075λ0。这两类天线的辐射贴片均印刷在高介电常数的微波介质板上，通过提高介电常数的方法减小天线工作波长，从而实现天线小型化。如专利“一种小型化低剖面双圆极化”(申请号：202011192065.2)，通过在辐射层和馈电层之间增加高介电常数的介质支撑结构，降低天线高度。以上天线采用高介电常数基板实现小型化的程度有限，无法进一步缩减天线尺寸；同时，基板的介电常数存在误差，将导致天线的设计与工程样机存在差异；基板的介电常数会随着高低温变化而变化，在宇航环境中极低和极高温度交变下，天线的性能将发生较大的变化，无法满足使用要求。
[0003]为了满足天线的圆极化辐射特性，常见方式是对微带贴片天线采用双点正交馈电；由3dB电桥的馈电网络产生一组等幅、相位相差90度的馈电信号并通过耦合或者探针的形式送到天线。如专利“一种低剖面双圆极化微带天线”(申请号：202110486474.1)和专利“一种小型化低剖面宽频带双圆极化微带天线”(申请号：201610347651.7)，天线激励部分均采用双点正交馈电，馈电信号均采用3dB电桥馈电网络实现。该圆极化实现原理简单，但天线尺寸较大，不具备小型化的设计原理，只能通过提高天线介电常数的方式实现小型化，易造成天线性能的损失。
[0004]天线的圆极化特性还可以通过正交偶极子的方式实现，如专利“一种小型化低剖面双圆极化”(申请号：202011192065.2)，天线辐射部分采用正交偶极子形式，馈电网络采用3dB定向耦合器电桥；正交偶极子的实现方式能够显著提高天线带宽，带宽约为44％，但天线尺寸较大，约为0.4λ0×
0.4λ0×
0.25λ0。在辐射层和馈电层之间增加介质支撑结构降低天线高度，但效果有限。
[0005]常规的低剖面、小型化、圆极化天线设计方式，由于在原理上无法实现小型化，单纯的提高基板介电常数方式，无法有效缩减天线尺寸，且保持较好的天线辐射特性；同时，介质材料的电参数不稳定，以及无法适应严苛的宇航环境要求，不具备宇航环境使用性能。

技术实现思路

[0006]要解决的技术问题
[0007]本专利技术的技术解决问题是：现有圆极化天线无法满足小型化、低剖面的特性，不具备抗宇航环境辐照与力、热等能力。
[0008]技术方案
[0009]一种星载小型化低剖面圆极化天线，其特征在于包括辐射片、接地板、介质板、介
质柱、馈电探针、隔离柱、馈电网络、网络腔体、射频连接器；所述网络腔体位于最下面，所述辐射片为金属片状结构，相邻两组辐射片摆放位置依次正交；每组辐射片的首尾两端分别与接地板、介质板进行连接，并通过接地板与介质板的支撑作用，平行悬置于网络腔体的上层；所述介质柱垂直安装于网络腔体与辐射片之间，对辐射片具有支撑作用，进一步保证辐射片能够平行悬置于网络腔体的上表面；所述馈电探针垂直安装于网络腔体与辐射片之间，顶部与辐射片连接，底部穿过隔离柱并与馈电网络焊接，将馈电网络的激励信号传输至辐射片；所述射频连接器与馈电网络的输入端口进行焊接，将发射机射频信号输入到天线，或将天线的射频信号输出到接收机。
[0010]本专利技术进一步的技术方案：所述辐射片为四组同等规格的L形金属片状结构，每组辐射片的摆放相对位置关系为360
°
/N，N为辐射片的数量。
[0011]本专利技术进一步的技术方案：所述接地板为四组同等规格的金属板状结构，垂直安装于网络腔体表面，底部与网络腔体连接固定，顶部与辐射片的首部连接固定，将辐射片进行接地。
[0012]本专利技术进一步的技术方案：所述介质板为四组同等规格的板状结构，垂直安装于网络腔体表面，底部与网络腔体连接固定，顶部与辐射片的尾部连接固定，将辐射片悬置于网络腔体上层。
[0013]本专利技术进一步的技术方案：所述介质柱为柱状结构，材质为聚四氟乙烯。
[0014]本专利技术进一步的技术方案：所述馈电探针为金属柱形结构。
[0015]本专利技术进一步的技术方案：所述的隔离柱为介质形式的中通环状结构，中间通孔用于穿过馈电探针，作用是将馈电探针与网络腔体进行隔离；同时，在环状结构边沿留有通孔，将隔离柱通过螺钉固定在网络腔体表面，实现对馈电探针的固定。
[0016]本专利技术进一步的技术方案：所述馈电网络为一分四形式的功分移相器，其端口输出具有等幅、相差依次为90度的特性；馈电网络的合路端口与射频连接器焊接，四个输出端口依次与馈电探针焊接，对辐射片进行激励。
[0017]本专利技术进一步的技术方案：所述网络腔体为金属结构，实现天线的接地功能；同时，将馈电网络安装在网络腔体的内部，并将网络盖板安装在网络腔体的底部，将馈电网络封闭于网络腔体内，避免馈电网络暴露于宇航环境中。
[0018]本专利技术进一步的技术方案：所述的接地板、介质板均为镂空结构。
[0019]有益效果
[0020]本专利技术提供的星载小型化低剖面圆极化天线，整个天线设计新颖、性能优良，具备小型化，低剖面、圆极化辐射特性；天线整体尺寸约为0.2λ0×
0.2λ0×
0.05λ0(λ0为对应频率的空气波长)，驻波相对带宽(VSWR≤2.0)约为48％；同时，天线整体结构具备优良的力、热环境适应性和抗辐照特性，满足宇航环境使用要求。
[0021]1、在辐射片和网络腔体之间设有接地板，等同于终端短路，等效于在天线辐射电路中的LC加载，显著降低天线谐振频率，实现天线小型化；
[0022]2、采用多个辐射片首尾相接构成一个圆，其辐射结构具有对称，方向图不圆度良好。
[0023]3、介质板不仅具有支撑作用，同时具有对每个辐射片谐振频率的调节功能，具有较好的工程实现性。
附图说明
[0024]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0025]图1为本专利技术的天线整体结构剖视示意图；
[0026]图2为本专利技术的辐射片、接地板与网络腔体连接示意图；
[0027]图3为本专利技术的辐射片、介质板与网络腔体连接示意图；
[0028]图4为本专利技术的辐射片、介质柱与网络腔体连接示意图；
[0029]图5为本专利技术的隔离柱、馈电探针与网络腔体连接示意图；
[0030]图6为本专利技术的隔离柱示意图；
[0031]图7为本专利技术的增益方向图示意图；
[0032]图8为本专利技术的轴比方向图示意图；
[0033]图9为本专利技术的驻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种星载小型化低剖面圆极化天线，其特征在于包括辐射片(1)、接地板(2)、介质板(3)、介质柱(4)、馈电探针(5)、隔离柱(6)、馈电网络(7)、网络腔体(8)、射频连接器(10)；所述网络腔体(8)位于最下面，所述辐射片(1)为金属片状结构，相邻两组辐射片(1)摆放位置依次正交；每组辐射片的首尾两端分别与接地板(2)、介质板(3)进行连接，并通过接地板(2)与介质板(3)的支撑作用，平行悬置于网络腔体(8)的上层；所述介质柱(4)垂直安装于网络腔体(8)与辐射片(1)之间，对辐射片(1)具有支撑作用，进一步保证辐射片(1)能够平行悬置于网络腔体(8)的上表面；所述馈电探针(5)垂直安装于网络腔体(8)与辐射片(1)之间，顶部与辐射片(1)连接，底部穿过隔离柱(6)并与馈电网络(7)焊接，将馈电网络(7)的激励信号传输至辐射片(1)；所述射频连接器(10)与馈电网络(7)的输入端口进行焊接，将发射机射频信号输入到天线，或将天线的射频信号输出到接收机。2.根据权利要求1所述的一种星载小型化低剖面圆极化天线，其特征在于：所述辐射片(1)为四组同等规格的L形金属片状结构，每组辐射片(1)的摆放相对位置关系为360
°
/N，N为辐射片(1)的数量。3.根据权利要求1所述的一种星载小型化低剖面圆极化天线，其特征在于：所述接地板(2)为四组同等规格的金属板状结构，垂直安装于网络腔体(8)表面，底部与网络腔体(8)连接固定，顶部与辐射片(1)的首部连接固定，将辐射片(1)进行接地。4.根据权利要求1所述的一种星载小型化低剖面圆极化天线，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱瑞龙，曹诞，张文，张怡萍，贾朝锋，
申请(专利权)人：西安矩阵无线科技有限公司，
类型：发明
国别省市：