一种Ku波段双圆极化的微同轴天线制造技术

本发明专利技术提出了一种Ku波段双圆极化的微同轴天线，用于解决现有技术中存在的微同轴天线无法应用于Ku波段，无法实现双圆极化辐射特性的技术问题。本发明专利技术包括上端开口底面为正方形的金属壳(1)和通过介质支撑柱(2)固定在金属壳(1)容纳腔上方的方形金属板(3)；金属壳(1)内设置有输出端与金属板(3)连接的两个微同轴结构(4)；微同轴结构(4)包括多阶渐变传输板(41)和带有空腔的微同轴外导体(42)，传输板(41)的输入端贯穿金属壳(1)底部设置的矩形过孔，并处于微同轴外导体(42)的空腔内，传输板(41)与矩形过孔和微同轴外导体(42)不接触。本发明专利技术可用于Ku频段下卫星通信中对双圆极化电磁波的辐射。磁波的辐射。磁波的辐射。

【技术实现步骤摘要】
一种Ku波段双圆极化的微同轴天线


[0001]本专利技术属于天线
，涉及一种Ku波段双圆极化的微同轴天线，可用于Ku频段下卫星通信中对双圆极化电磁波的辐射。

技术介绍

[0002]天线按照极化特性可分为线极化、圆极化和椭圆极化三种，而双圆极化天线是同时辐射左旋圆极化电磁波和右旋圆极化电磁波的天线，具有双重旋向正交性，尤其是在航天飞行器、卫星通信、全球定位等无线电领域中得到了广泛应用。
[0003]W波段是一种无线电波波段，它的频率范围在75
‑
110GHz之间，W波段波长短，成像更细腻，能更好地表现出类光学特性，所以W波段多应用于目标识别、微小变化检测等领域，难以应用于卫星通信。
[0004]申请公布号为CN113285217A，名称为“W波段微同轴天线”的专利申请，公开了一种体积小，能够在宽频带范围内实现高效率辐射的W波段微同轴天线。该天线的实现方法为：W波段微同轴天线其背板，背板周圈垂直设置电壁，背板一侧设置立柱的一端，立柱另一端设置辐射板，辐射板上设置固定杆的一端，背板上贯穿开设固定孔，背板的另一侧设置固定罩，固定罩一侧开口，固定罩上设置开窗，固定杆的另一端伸出固定孔并位于固定罩内，固定杆的另一端端面朝向固定罩的开口。该天线的工作频带为W波段，而且该天线无法实现双圆极化辐射特性。
[0005]Ku波段的频率范围在12
‑
18GHz之间，具有较高的带宽和较快的信息传输速率，因此已经成为当今卫星通信领域的主流频段。由于卫星通讯中Ku频段链路的衰减幅度较大，因此，使用高增益天线来提高传输质量，是一项富有挑战性的任务。双圆极化微同轴天线不仅具备传统微带天线的低剖面、价格便宜、容易量产等优势，而且可以有效地提升散热、频谱利用率，减少邻近信道内部的影响，从而提高通信质量，为卫星链路传播带来更多的便利。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提出了一种Ku波段双圆极化的微同轴天线，用于解决现有技术中存在的天线无法应用于Ku波段，无法实现双圆极化辐射特性的技术问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案包括上端开口底面为正方形的金属壳1和通过介质支撑柱2固定在金属壳1容纳腔上方的方形金属板3，所述方形金属板3的一组对角设置有切角；所述金属壳1，其容纳腔内设置有输出端与方形金属板3连接的两个微同轴结构4；所述微同轴结构4包括多阶渐变传输板41和带有空腔的微同轴外导体42，所述多阶渐变传输板41的输入端贯穿正方形金属壳1底部设置的矩形过孔，插入上端口与金属壳1外侧底平面固定的微同轴外导体42的空腔内，且多阶渐变传输板41与矩形过孔和微同轴外导体42不相接触。
[0008]上述一种Ku波段双圆极化的微同轴天线，所述方形金属板3，其中心法线与金属壳1底部的中心法线重合，且该方形金属板3的四条边与金属壳1的四条边平行。
[0009]上述一种Ku波段双圆极化的微同轴天线，所述方形金属板3，其上板面位于金属壳1四个侧壁上沿所在的平面内。
[0010]上述一种Ku波段双圆极化的微同轴天线，所述方形金属板3，其一组对角上设置的切角的形状为等腰三角形。
[0011]上述一种Ku波段双圆极化的微同轴天线，所述介质支撑柱2，其下端固定在金属壳1内侧底平面的中心位置。
[0012]上述一种Ku波段双圆极化的微同轴天线，所述两个微同轴结构4，其中的多阶渐变传输板41的板面相互垂直，且该两个多阶渐变传输板41的板面与金属壳1的底部垂直。
[0013]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：
[0014](1)本专利技术由于金属壳的容纳腔内设置有输出端与方形金属板连接的两个微同轴结构，当两个微同轴结构端口同时接入信号时，一个端口产生左旋圆极化和另一个端口产生右旋圆极化，从而激励出双圆极化辐射特性。
[0015](2)本专利技术由于整体长宽限制在8.3mm到12.5mm之间，能够实现Ku频段下卫星通信电磁波的辐射。
[0016](3)本专利技术由于微同轴结构中的传输板采用多阶渐变结构，使得方形金属板上分布电容和分布电感产生变化，降低了天线的品质因数，提升了天线匹配效果且展宽了天线的带宽。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的整体结构示意图；
[0018]图2为本专利技术的剖视图图；
[0019]图3为本专利技术金属壳的结构示意图；
[0020]图4为本专利技术的微同轴结构的结构示意图；
[0021]图5为本专利技术实施例的驻波比仿真结果图；
[0022]图6为本专利技术实施例的隔离度仿真结果图；
[0023]图7为本专利技术实施例的中心频率增益仿真结果图；
[0024]图8为本专利技术实施例的中心频率轴比仿真结果图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和具体实施例，对本专利技术作进一步详细描述：
[0026]参考图1、图2和图3，本专利技术包括上端开口底面为正方形的金属壳1和通过介质支撑柱2固定在金属壳1容纳腔上方的方形金属板3，还有在金属壳1容纳腔内设置有输出端与方形金属板3连接的两个微同轴结构4。其中除了介质支撑柱2是塑料材质，其他结构均为金属铜材质。由于天线要求的工作频带是13.75GHz
‑
14.4GHz，中心频点设置为14.1GHz，半波长约为10.5mm，那么上端开口底面为正方形的金属壳1的外壁边长L1＝10.5mm，厚度S1＝0.25mm，高度H1＝2.25mm。金属壳1的底部存在两个矩形开孔，开孔的几何中心与金属壳1底部的几何中心距离D1＝2.55mm，矩形开孔长L3＝0.8mm，宽W3＝0.3mm。
[0027]介质支撑柱2的其下端固定在金属壳1内侧底平面的中心位置，上端连接有切角的方形金属板3，用于支撑有切角的方形金属板3，其中介质支撑柱2的直径R1＝0.4mm，高度H2＝1.9mm。
[0028]方形金属板3的一组对角设置有切角，它的中心法线与金属壳1底部的中心法线重合，且该方形金属板3的四条边与正方形金属壳1的四条边平行。方形金属板3的厚度S2＝0.1mm，确保S1+H2+S2＝H1，其上板面位于正方形金属壳1侧壁上沿所在的平面内，这样可以实现最优秀的天线辐射。同时方形金属板3的切角为等腰三角形，为天线提供良好的圆极化辐射特性，切角斜边长W＝0.5mm。
[0029]在两个矩形开孔处分别设置有微同轴结构4，微同轴结构4包括多阶渐变传输板41和带有空腔的微同轴外导体42。两个微同轴结构4板面相互垂直，且两个多阶渐变传输板41的板面与正方形金属壳1的底部垂直。传输板41输入端贯穿正方形金属壳1底部设置的矩形过孔与微同轴外导体42，且多阶渐变传输板41与矩形过孔和微同轴外导体42不接触。
[0030]参考图4，图4(a)是微同轴结构4的结构展示图，图4(b)是多阶渐变传输板41的结构展示图，图4(c)是微同轴外导体42的结构展示图。微同轴外导体42上下两端开口，传输板41输入端通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ku波段双圆极化的微同轴天线，包括上端开口底面为正方形的金属壳(1)和通过介质支撑柱(2)固定在金属壳(1)容纳腔上方的方形金属板(3)，所述方形金属板(3)的一组对角设置有切角；其特征在于，所述金属壳(1)，其容纳腔内设置有输出端与方形金属板(3)连接的两个微同轴结构(4)；所述微同轴结构(4)包括多阶渐变传输板(41)和带有空腔的微同轴外导体(42)，所述多阶渐变传输板(41)的输入端贯穿正方形金属壳(1)底部设置的矩形过孔，插入上端口与金属壳(1)外侧底平面固定的微同轴外导体(42)的空腔内，且多阶渐变传输板(41)与矩形过孔和微同轴外导体(42)不相接触。2.根据权利要求1所述的一种Ku波段双圆极化的微同轴天线，其特征在于，所述方形金属板(3)，其中心法线与金属壳(1)底部的...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄丘林，袁淼，王璞，闫冬，梁毅，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：