一种异面馈电的双极化天线单元及其制造方法、双极化天线技术

本发明专利技术涉及天线领域，尤其涉及一种异面馈电的双极化天线单元及其制造方法和一种双极化天线，双极化天线单元包括由上至下依次设置的微带层一、接地层一、半固化片层、接地层二及微带层二，接地层一和接地层二上分别开设有第一缝隙和第二缝隙，且第一缝隙和第二缝隙的水平截面相互垂直，第一极化馈电线设置于微带层一上远离接地层一的一面，第二极化馈电线设置于微带层二上远离接地层二的一面；本发明专利技术专利在常规的微带缝隙双极化天线基础上，改变常规的水平极化和垂直极化共面馈电为异面馈电，且优化了馈电层介质的厚度以及将耦合层介质开槽，大大提高了天线的增益，同时也降低了对邻近卫星的干扰。近卫星的干扰。近卫星的干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种异面馈电的双极化天线单元及其制造方法、双极化天线


[0001]本专利技术涉及天线领域，尤其涉及一种异面馈电的双极化天线单元及其制造方法、双极化天线。

技术介绍

[0002]随着卫星通信的发展，要求天线的带宽越来越宽，同时也要求天线更加小型化和集成化，以适应便携的要求，而微带天线是一个不错的选择，但微带天线存在的最大问题是辐射效率低，尤其是对于卫星通信，其工作频率一般是更高频的Ku频段和Ka频段，相对于低频，这种频段的微带天线辐射效率更低，即使面积再大很难实现高的增益，而且工作带宽窄，因此在相当程度上限制了微带天线的应用，为此，我们提出了一种异面馈电的双极化天线单元及其制造方法和一种双极化天线。

技术实现思路

[0003]本专利技术为解决当前高频情况下,微带阵列尤其是双极化阵列天线辐射效率比较低的技术问题，提供一种异面馈电的双极化天线单元及其制造方法和一种双极化天线，改变常规的水平极化和垂直极化共面馈电为异面馈电，大大提高了天线的增益。
[0004]第一方面，本专利技术提供了一种异面馈电的双极化天线单元，包括由上至下依次设置的微带层一、接地层一、半固化片层、接地层二及微带层二，所述接地层一和接地层二上分别开设有第一缝隙和第二缝隙，且第一缝隙和第二缝隙的水平截面相互垂直，所述天线单元还包括有第一极化馈电线和第二极化馈电线，其中，所述第一极化馈电线设置于微带层一上远离接地层一的一面，该第一极化馈电线靠近耦合层，第二极化馈电线设置于微带层二上远离接地层二的一面，该第二极化馈电线远离耦合层，去掉了金属化孔的过渡，两个极化的馈电分布于两个不同的面上，避免了电场中途传输模式的变换。
[0005]本专利技术进一步限定的技术方案是：进一步的，所述第一缝隙和第二缝隙的水平截面形状均呈工字形。
[0006]进一步的，所述第一极化馈电线的馈电口输出阻抗为50Ω，第二极化馈电线的馈电口输出阻抗为70Ω，第二极化阻抗不与50Ω匹配，如果设置50Ω的话频率带宽更窄,因此最后可在单元合成时，再通过阻抗变换变到50Ω。
[0007]进一步的，以所述第一极化馈电线的馈电口作为天线接收口，以所述第二极化馈电线的馈电口作为天线发射口。
[0008]进一步的，所述微带层一和/或微带层二的介电常数为2.2。
[0009]进一步的，所述微带层一和/或微带层二的厚度为0.4
‑
0.6mm。
[0010]进一步的，所述天线单元还包括有设置于微带层一上的耦合层，该耦合层由耦合介质及设置在其朝向微带层一一侧的耦合贴片构成，且所述耦合介质上对称开设有以所述耦合贴片为中心的四个方形槽，可以减少单元之间的耦合,增加相互间的隔离，槽的边长为中心频率所对应的波长的0.3倍。
[0011]第二方面，本专利技术提供了一种异面馈电的双极化天线单元的制造方法，包括：在接地层一和接地层二上分别开设第一缝隙和第二缝隙，且使第一缝隙和第二缝隙的水平截面相互垂直；将半固化片放置于接地层一和接地层二之间，接地层一上和接地层二下分别设置微带层一和微带层二，层压到一起形成微带线层；在所述微带层一上远离接地层一的一面设置第一极化馈电线，在微带层二上远离接地层二的一面设置第二极化馈电线。
[0012]进一步的，所述制造方法还包括制作耦合层，具体是在耦合介质上印刷耦合贴片，再在所述耦合介质上对称开设四个以所述耦合贴片为中心的方形槽。
[0013]第三方面，本专利技术还提供了一种双极化天线，该天线包括有如第一方面中任一项所述的双极化天线单元。
[0014]本专利技术的有益效果是：本专利技术专利在常规的微带缝隙双极化天线基础上，针对目前卫星通信的特点，将一种极化工作带宽展宽，设计为发射天线，将另一种极化工作带宽变窄，设计为发射天线，同时改变常规的水平极化和垂直极化共面馈电为异面馈电，优化馈电层介质的厚度以及耦合介质层上周期性的设计条形槽，有效提高了天线的增益，同时也降低了对邻近卫星的干扰。
附图说明
[0015]图1为本专利技术实施例1双极化天线单元的结构示意图；图2为本专利技术实施例1第一缝隙和第二缝隙的结构示意图；图3为本专利技术实施例1耦合层的结构示意图；图4为本专利技术的实施例1微带层一的线路示意图；图5为本专利技术的实施例1微带层二的线路示意图；图6为常见的同面馈电天线的增益方向图(耦合层不开槽）；图7为本专利技术异面馈电天线的增益方向图(耦合层不开槽）；图8为本专利技术实施例1异面馈电天线的增益方向图(耦合层开槽）；图中：1、微带层一；2、接地层一；3、半固化片层；4、接地层二；5、微带层二；6、耦合介质；7、第一缝隙；8、第二缝隙；9、第一极化馈电线；10、第二极化馈电线；11、耦合贴片；12、方形槽。
具体实施方式实施例1
[0016]本实施例提供的一种异面馈电的双极化天线单元，结构如图1所示，具有微带线层，微带线层由上至下包括依次设置的微带层一1、接地层一2、半固化片层3、接地层二4及微带层二5构成，综合考虑到天线的工作带宽以及微带线损耗(厚的介质材料，驻波带宽宽，但厚的介质材料损耗大)， 微带层一1和微带层二5的介质材料厚度控制在0.4
‑
0.6mm之间比较合适，本实施例中微带层一1和微带层二5的厚度均为0.5 mm，且两者材料严格相同，介电常数均为2.2，大大减少了介质损耗。如图2所示，在接地层一2和接地层二4上分别开设有
水平截面形状呈工字形的第一缝隙7和第二缝隙8，且第一缝隙7和第二缝隙8的水平截面相互垂直，天线单元还包括有第一极化馈电线9和第二极化馈电线10，其中，第一极化馈电线9设置于微带层一1上远离接地层一2的一面，第二极化馈电线10设置于微带层二5上远离接地层二4的一面，以往两个相互垂直的缝隙进行馈电，常规的是采用共面馈电，在单元组阵的时候，为避免相互交叉，其中一种馈电线必须在适当位置通过金属化孔引入到另一侧的微带层上，而本实施例将其中的一种极化馈电线由微带层一1的上表面平移到微带层二5的下表面，同时去掉金属化孔的过渡，两个极化的馈电分布于两个不同的面上，避免电场中途传输模式的变换。
[0017]第一极化馈电线9的馈电口在50Ω的情况下，驻波小于1.5的工作带宽可以达到15%，第二极化馈电线10的馈电口即使在70Ω的情况下，驻波小于1.5的工作带宽也只有10%左右。在卫星通信中，一般是发射频段窄，而接收频段宽，因而将第一极化馈电线9的馈电口定义为接收口，而第二极化馈电线10的馈电口定义为发射口，在本实施例中，第一极化馈电线9的馈电口输出阻抗为50Ω，第二极化馈电线10的馈电口输出阻抗为70Ω，可最后在单元间合成时，再通过阻抗变换变到50Ω，以第一极化馈电线9的馈电口作为天线接收口，以第二极化馈电线10的馈电口作为天线发射口。
[0018]结合图1和图3，本实施例的天线单元还包括有设置于微带层一1上的耦合层，该耦合层由耦合介质6及设置在其朝向微带层一1一侧的耦合贴片11构成，且耦合介质6上对称开设有以耦合贴片11为中心的四个方形槽12，分布于贴片的四个角上，槽的边长为中心频本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异面馈电的双极化天线单元，其特征在于，包括由上至下依次设置的微带层一、接地层一、半固化片层、接地层二及微带层二，所述接地层一和接地层二上分别开设有第一缝隙和第二缝隙，且第一缝隙和第二缝隙的水平截面相互垂直，所述天线单元还包括有第一极化馈电线和第二极化馈电线，其中，所述第一极化馈电线设置于微带层一上远离接地层一的一面，该第一极化馈电线靠近耦合层，第二极化馈电线设置于微带层二上远离接地层二的一面，该第二极化馈电线远离耦合层。2.如权利要求1所述的双极化天线单元，其特征在于，所述第一缝隙和第二缝隙的水平截面形状均呈工字形。3.如权利要求1所述的双极化天线单元，其特征在于，所述第一极化馈电线的馈电口输出阻抗为50Ω，第二极化馈电线的馈电口输出阻抗为70Ω。4.如权利要求3所述的双极化天线单元，其特征在于，以所述第一极化馈电线的馈电口作为天线接收口，以所述第二极化馈电线的馈电口作为天线发射口。5.如权利要求1所述的双极化天线单元，其特征在于，所述微带层一和/或微带层二的介电常数为2.2。6.如权利要求1所述的双极化天线单元，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建，
申请(专利权)人：苏州炜健达天线微波技术有限公司，
类型：发明
国别省市：