用于低轨道卫星通信的毫米波天线制造技术

本发明专利技术公开一种用于低轨道卫星通信的毫米波天线，包括介质基板、第一圆极化辐射体、七个导体柱、90度圆弧、第二圆极化辐射体、接地面以及馈点。介质基板具有四层导体。第一圆极化辐射体在第一层，提供第一Ku波段模态与第一Ka波段模态。七个导体柱垂直连接四层导体并按半圆弧均匀排列在第一圆极化辐射体左侧。90度圆弧的圆心是第一圆心在第二层的投影，第二端以贯孔连接第一圆极化辐射体，使第一Ku波段模态与第一Ka波段模态的极化为右旋。在第三层的第二圆极化辐射体是受截角的长方形，提供第二Ku波段模态与第二Ka波段模态，接地面在第四层。馈点利用贯孔越过接地面与第二圆极化辐射体，且连接90度圆弧。本发明专利技术提供双频右旋圆极化模态。态。态。

【技术实现步骤摘要】
用于低轨道卫星通信的毫米波天线


[0001]本专利技术涉及一种卫星通信天线，特别涉及一种用于低轨道卫星通信的毫米波天线。

技术介绍

[0002]现在移动通信技术基于数据传输速率、使用带宽和信号响应能力的需求而逐渐往毫米波（Millimeter Wave）的方向发展，例如第五代移动通信（5G），主要概分为两个频率区段，其一为6GHz以下常称为Sub 5G的应用，其二则为毫米波频段，提供庞大的数据流量与更高的信息响应能力。毫米波的操作频率较高，介质损耗较高，天线模块的制造精准度要求也较高。另一种也是用毫米波通信的技术是低轨道卫星通信技术，相比于第五代移动通信需要使用地面的基地台，低轨道卫星通信使用的是地面上空的低轨道卫星，特别有利于应用在偏远地区、海面以及其他地形受限制的区域。低轨道卫星通信技术将是未来最重要的通信技术之一，具有传统地面移动通信技术所无法取代的功能及优点。
[0003]随着通信装置的功能益发强大，用户终端的移动通信装置是应用最广泛的产品，在移动通信装置的体积受限的情况，基于通信技术的不断发展，对天线的尺寸要求势必会越来越严苛，而对于客户而言更小的天线设计，将可以让产品设计有更大的应用弹性和空间，以提升产品的竞争力。然而，低轨道卫星通信使用圆极化的电磁波信号。相对于线性极化的天线，圆极化天线的尺寸通常较大，若要使用低轨道卫星通信的多个频带，圆极化天线基于带宽需求的考虑，圆极化天线的缩小化是对于天线研发及制造商更严苛的考验。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术缺陷，本专利技术的任务在于提供一种用于低轨道卫星通信的毫米波天线，缩小天线尺寸并满足通信带宽需求。
[0005]本专利技术技术方案如下：一种用于低轨道卫星通信的毫米波天线，包括：介质基板，具有四层导体，依序为第一层、第二层、第三层与第四层；第一圆极化辐射体，在所述第一层，所述第一圆极化辐射体是以第一圆盘的第一圆心为中心，以相同长度的两个平行弦截切所述第一圆盘，且去除所述两个平行弦外侧的两个截块之后所剩余的导体区域，提供第一Ku波段模态与第一Ka波段模态；七个导体柱，垂直贯通所述介质基板，且连接所述第一层、所述第二层、所述第三层与所述第四层，所述七个导体柱以所述第一圆心为圆心而均匀排列在所述第一圆极化辐射体左侧的一半圆弧，所述七个导体柱之中的第一个与最后一个的连线与所述两个平行弦所呈夹角为45度；90度圆弧，在所述第二层且所述90度圆弧的圆心是所述第一圆心在所述第二层的投影，具有第一端与第二端，所述第一端在所述七个导体柱之中的第一个与最后一个的连线的右侧，所述第二端在所述七个导体柱之中的第一个与最后一个的连线之上，其中所述第一端与所述第二端的连线平行于所述两个平行弦，所述第二端以贯孔连接所述第一圆极
化辐射体，所述90度圆弧用以使所述第一Ku波段模态与所述第一Ka波段模态的极化皆为右旋；第二圆极化辐射体，在所述第三层且形状是受截角的长方形，提供第二Ku波段模态与第二Ka波段模态，所述长方形的几何中心是所述第一圆心在所述第三层的投影，其中所述长方形的短边平行于所述两个平行弦，其中在所述长方形右侧的顶点处与在左侧的顶点处分别以直角三角形对所述长方形截角；接地面，在所述第四层；以及馈点，位于所述第四层，所述馈点利用贯孔越过所述接地面与所述第二圆极化辐射体，且连接所述90度圆弧的所述第一端。
[0006]进一步地，所述90度圆弧的半径小于所述第一圆盘的半径。
[0007]进一步地，所述第一Ku波段模态与所述第二Ku波段模态的频率范围是部分重合以增加圆极化带宽，所述第一Ka波段模态与所述第二Ka波段模态的频率范围是部分重合以增加圆极化带宽。
[0008]进一步地，所述第一端与所述第二端在所述第一层的投影位于所述第一圆极化辐射体之内，所述第一端与所述第二端在所述第三层的投影位于所述第二圆极化辐射体之内。
[0009]进一步地，所述两个平行弦包括右侧弦与左侧弦，所述90度圆弧在所述第一层的投影跨过所述右侧弦。
[0010]进一步地，所述直角三角形是顶角为90度的等腰三角形，所述顶角为90度的等腰三角形的腰的长度小于所述馈点在所述第三层的投影与所述长方形右侧的短边的距离。
[0011]进一步地，所述介质基板具有在所述第一层与所述第二层之间的第一介质，在所述第二层与所述第三层之间的第二介质，在所述第三层与所述第四层之间的第三介质，其中所述第一介质的材质是roger ro4003，厚度是 19.7米尔，其中所述第二介质的材质是roger ro4450f，厚度是 11.8米尔，其中所述第三介质的材质是roger ro4003，厚度是19.7米尔。
[0012]进一步地，所述第一圆盘的半径是60米尔，所述两个平行弦的长度是102米尔，其中所述90度圆弧的半径是45米尔，其中所述长方形的短边与长边的长度分别是93米尔、152米尔，其中所述直角三角形是顶角为90度的等腰三角形，所述顶角为90度的等腰三角形的腰的长度是16.5米尔。
[0013]进一步地，所述两个平行弦包括右侧弦与左侧弦，所述馈点在所述第一层的投影与所述右侧弦的距离是11米尔，其中所述馈点在所述第三层的投影与所述长方形的短边的距离是45米尔，而所述馈点在所述第三层的投影与所述长方形的长边的距离是15米尔。
[0014]进一步地，所述第一圆盘的半径长度决定所述第一Ku波段模态的共振频率，所述第一Ku波段模态是所述第一圆极化辐射体的基础共振模态，所述第一Ka波段模态是所述第一圆极化辐射体的高阶模态，其中所述长方形的长边的长度决定所述第二Ku波段模态的共振频率，所述长方形的短边的长度决定所述第二Ka波段模态的共振频率。
[0015]本专利技术与现有技术相比的优点在于：本专利技术设计成双频的圆极化毫米波天线，第一圆极化辐射体是以直接连接馈入，产生双频且皆是圆极化的模态，利用90度圆弧的馈入方式使第一圆极化辐射体的双频圆极
化模态皆为右旋。第二圆极化辐射体是耦合馈入，也提供双频的右旋圆极化模态。此双频天线设计是具有缩小天线面积且提供较大的右旋圆极化带宽的优点，且仅用单一馈入，具有很高的产业应用价值。
附图说明
[0016]图1是本专利技术实施例提供的低轨道卫星通信的毫米波天线的第一层结构的示意图。
[0017]图2是本专利技术实施例提供的低轨道卫星通信的毫米波天线的第二层结构的示意图。
[0018]图3是本专利技术实施例提供的低轨道卫星通信的毫米波天线的第三层结构的示意图。
[0019]图4是本专利技术实施例提供的低轨道卫星通信的毫米波天线的第四层结构的示意图。
[0020]图5是本专利技术实施例提供的低轨道卫星通信的毫米波天线的S11参数对于频率变化的曲线图。
[0021]图6是本专利技术实施例提供的低轨道卫星通信的毫米波天线的轴比对于频率变化的曲线图。
[0022]图7是本专利技术实施例提供的低轨道卫星通信的毫米波天线的增益对于频率变化的曲线图。
[0023]图8是本专利技术实施例提供的低轨道卫星通信的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于低轨道卫星通信的毫米波天线，其特征在于，包括：介质基板，具有四层导体，依序为第一层、第二层、第三层与第四层；第一圆极化辐射体，在所述第一层，所述第一圆极化辐射体是以第一圆盘的第一圆心为中心，以相同长度的两个平行弦截切所述第一圆盘，且去除所述两个平行弦外侧的两个截块之后所剩余的导体区域，提供第一Ku波段模态与第一Ka波段模态；七个导体柱，垂直贯通所述介质基板，且连接所述第一层、所述第二层、所述第三层与所述第四层，所述七个导体柱以所述第一圆心为圆心而均匀排列在所述第一圆极化辐射体左侧的一半圆弧，所述七个导体柱之中的第一个与最后一个的连线与所述两个平行弦所呈夹角为45度；90度圆弧，在所述第二层且所述90度圆弧的圆心是所述第一圆心在所述第二层的投影，具有第一端与第二端，所述第一端在所述七个导体柱之中的第一个与最后一个的连线的右侧，所述第二端在所述七个导体柱之中的第一个与最后一个的连线之上，其中所述第一端与所述第二端的连线平行于所述两个平行弦，所述第二端以贯孔连接所述第一圆极化辐射体，所述90度圆弧用以使所述第一Ku波段模态与所述第一Ka波段模态的极化皆为右旋；第二圆极化辐射体，在所述第三层且形状是受截角的长方形，提供第二Ku波段模态与第二Ka波段模态，所述长方形的几何中心是所述第一圆心在所述第三层的投影，其中所述长方形的短边平行于所述两个平行弦，其中在所述长方形右侧的顶点处与在左侧的顶点处分别以直角三角形对所述长方形截角；接地面，在所述第四层；以及馈点，位于所述第四层，所述馈点利用贯孔越过所述接地面与所述第二圆极化辐射体，且连接所述90度圆弧的所述第一端。2.根据权利要求1所述的用于低轨道卫星通信的毫米波天线，其特征在于，所述90度圆弧的半径小于所述第一圆盘的半径。3.根据权利要求1所述的用于低轨道卫星通信的毫米波天线，其特征在于，所述第一Ku波段模态与所述第二Ku波段模态的频率范围是部分重合以增加圆极化带宽，所述第一Ka波段模态与所述第二Ka波段模态的频率范围是部分重合以增加圆极化带宽。4.根据权利要求1所述的用于低轨道卫星通信的毫米波天线，其特征在于，所述第一端与所述第二端在所述第一层的投影位于所述第一圆极化辐射体...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄惟任，张家豪，颜红方，曾国祯，李俊毅，李荣耀，
申请(专利权)人：常熟市泓博通讯技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：