专利名称：贴片加载异形辐射单元圆极化平板天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种贴片加载异形辐射单元圆极化平板天线，属于卫星通信的技术领域。
背景技术：
卫星通信具有覆盖范围大，通信容量大，传输质量高，组网方便迅速，便于实现全球无缝链接等优点。随着卫星通信信道容量的增加以及C，Ku频段业务的拥挤，L, C，X，Ku等频段不能满足高速，宽带，小口径终端等应用要求。越来越需要工作于更高频段，具有较大带宽和较高频谱效率的卫星通信系统。Ka频段卫星通信因其具有可提供的带宽大，通信容量大，波束窄，终端尺寸小，轨道平面内可容纳的卫星多和抗干扰能力强的优点，成为未来卫星通信的必然趋势。目前，国内还没有Ka频段的通信卫星，Ka频段的圆极化天线具有抗雨衰，抗多径干扰的优点。波导型缝隙辐射天线，与传统常用的普通反射面天线相比，具有良好的机械强度，较高的辐射效率，紧凑的天线结构，较低的天线馈电损耗，良好的功率容量等优越性。目前，平板天线以其体积小，携带方便，效率高等优点受到广泛的应用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种贴片加载异形辐射单元圆极化平板天线。本发明的技术方案在于:
一种贴片加载异形辐射单元圆极化平板天线，包括辐射层、耦合层和馈电网络，在所述辐射层上设有16个辐射器，所述的16个辐射器按照4行X4列的排列方式设置在所述的辐射层上，其特征在于，所述的每个辐射器为异形辐射器:其中沿辐射方向的一侧为切角方形柱结构的凹槽，其中与耦合层相对的一侧设置有I条辐射缝，所述辐射缝与所述切角方形柱结构的凹槽贯通设置；所述馈电网络为线极化平板天线的馈电网络；在所述辐射层沿辐射方向的一侧设置有圆形微带贴片。本发明通过对方形柱进行斜角切割并激励圆形微带贴片，实现对天线的圆极化。所述的圆形微带贴片上的圆形金属贴片呈4行X4列的排列方式分别与所述的辐射层上的异形辐射器相对。所述切角方形柱结构凹槽的尺寸与天线的工作频率有关。根据本发明优选的，其中，所述切角方形柱结构凹槽的尺寸范围:深度h为0.18 λ -0.22 λ，长度a为
0.3 λ -0.5 λ，宽度b为0.2 λ -0.4 λ，其中λ为本贴片加载异形辐射单元圆极化平板天线的工作频率在空气中传播的波长。根据本发明优选的，所述圆形微带贴片上圆形金属贴片的直径范围为
0.2 λ _0.3 λ ο根据本发明优选的，所述的辐射缝的尺寸范围:长为0.5λ-0.55λ，宽为
0.08 λ -0.1 λ。
本发明的优点在于:本发明通过对所述的辐射层的辐射器的结构进行改进，大大提高了该平板天线的增益，效率大大增加，信号质量大幅度提高，但是平板天线的整体几何尺寸并没有改变，有效地节约了平板天线的加工制造成本，利于售后的安装和使用。本发明还通过在辐射层上设置圆形微带贴片，利用对方形柱进行斜角切割并激励圆形贴片，从而对实现平板卫星天线的圆极化。本发明所述的贴片加载异形辐射单元圆极化平板天线带有16个辐射器的天线阵列，其增益达到21.799dB，效率达到85%以上。
图1为本发明所述平板天线的整体结构示意图；图2是图1的反向示意图；图3是圆形微带贴片的结构示意图；图4是辐射层上异形辐射器中的切角方形柱结构的凹槽示意图；图5是图4的反面结构示意图；图6是本发明所述异形辐射器中辐射缝的结构示意图；图7本发明中所述耦合层的结构示意图；图8是本发明中馈电网络的结构示意·
图9是图8的反面结构示意图；图10为本发明的圆极化原理图；是该本发明增益的仿真结果；图11为本发明所述切角方形柱结构的凹槽的结构示意图；在图1-9中，1、圆形微带贴片；2、切角方形柱结构的凹槽；3、辐射缝；4、辐射层；
5、耦合层；6、馈电网络；7、线极化平板天线的馈电网络；8、圆形金属贴片。
具体实施例方式下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。实施例1、如图1-10所示。一种贴片加载异形辐射单元圆极化平板天线，包括辐射层4、耦合层5和馈电网络6，在所述辐射层4上设有16个辐射器，所述的16个辐射器按照4行X4列的排列方式设置在所述的辐射层4上，其特征在于，所述的每个辐射器为异形辐射器:其中沿辐射方向的一侧为切角方形柱结构的凹槽2，其中与耦合层5相对的一侧设置有I条辐射缝3，所述辐射缝3与所述切角方形柱结构的凹槽2贯通设置；所述馈电网络6为线极化平板天线的馈电网络7 ;在所述辐射层4沿辐射方向的一侧设置有圆形微带贴片I。所述的圆形微带贴片I上的圆形金属贴片8呈4行X4列的排列方式分别与所述的辐射层4上的异形辐射器相对。如图11所示。所述切角方形柱结构凹槽的尺寸:深度h为0.2 λ，长度a为0.4 λ，宽度b为0.3λ，其中λ为本贴片加载异形辐射单元圆极化平板天线的工作频率在空气中传播的波长。所述圆形微带贴片I上圆形金属贴片8的直径为0.25 λ。
所述的辐射缝的尺寸:长为0.5 λ，宽为0.08 λ。图10为本发明所述的贴片加载异形辐射单元圆极化平板天线的圆极化原理图；是该本发明增益的仿真结果；通过该技术发明，我们可以看出与相同口径的传统反射面天线相比，增益高l.0dB以上。实施例2、 如实施例1所述的一种贴片加载异形辐射单元圆极化平板天线，其区别在于，所述切角方形柱结构凹槽2的尺寸:深度h为0.18 λ，长度a为0.3 λ，宽度b为0.2 λ，其中λ为本贴片加载异形辐射单元圆极化平板天线的工作频率在空气中传播的波长。所述圆形微带贴片I上圆形金属贴片8的直径范围为0.2 λ。所述的辐射缝3的尺寸:长为0.55 λ，宽为0.1 λ。实施例3、如实施例1所述的一种贴片加载异形辐射单元圆极化平板天线，其区别在于，所述切角方形柱结构凹槽2的尺寸:深度h为0.22 λ，长度a为0.5 λ，宽度b为0.4 λ，其中λ为本贴片加载异形辐射单元圆极化平板天线的工作频率在空气中传播的波长。所述圆形微带贴片I上圆形金属贴片8的直径范围为0.3 λ。
权利要求
1.一种贴片加载异形辐射单元圆极化平板天线，包括辐射层、耦合层和馈电网络，在所述辐射层上设有16个辐射器，所述的16个辐射器按照4行X4列的排列方式设置在所述的辐射层上，其特征在于，所述的每个辐射器为异形辐射器:其中沿辐射方向的一侧为切角方形柱结构的凹槽，其中与耦合层相对的一侧设置有I条辐射缝，所述辐射缝与所述切角方形柱结构的凹槽贯通设置；所述馈电网络为线极化平板天线的馈电网络；在所述辐射层沿辐射方向的一侧设置有圆形微带贴片。
2.根据权利要求1所述的一种贴片加载异形辐射单元圆极化平板天线，其特征在于，所述的圆形微带贴片上的圆形金属贴片呈4行X4列的排列方式分别与所述的辐射层上的异形辐射器相对。
3.根据权利要求1所述的一种贴片加载异形辐射单元圆极化平板天线，其特征在于，所述切角方形柱结构凹槽的尺寸范围:深度h为0.18 λ -0.22 λ，长度a为0.3 λ -0.5 λ，宽度13为0.2入-0.4入，其中入为本贴片加载异形辐射单元圆极化平板天线的工作频率在空气中传播的波长。
4.根据权利要求2所述的一种贴片加载异形辐射单元圆极化平板天线，其特征在于，所述圆形微带贴片上圆形金属贴片的直径范围为0.2 λ -0.3 λ。
5.根据权利要求1所述的一种贴片加载异形辐射单元圆极化平板天线，其特征在于，所述的辐射缝的尺寸范围:长为0.5 λ `-0.55 λ，宽为0.08 λ -0.1 λ。
全文摘要
本发明涉及一种贴片加载异形辐射单元圆极化平板天线，包括辐射层、耦合层和馈电网络，在所述辐射层上设有16个辐射器，所述的16个辐射器按照4行×4列的排列方式设置在所述的辐射层上，其特征在于，所述的每个辐射器为异形辐射器其中沿辐射方向的一侧为切角方形柱结构的凹槽，其中与耦合层相对的一侧设置有1条辐射缝，所述辐射缝与所述切角方形柱结构的凹槽贯通设置；所述馈电网络为线极化平板天线的馈电网络；在所述辐射层沿辐射方向的一侧设置有圆形微带贴片。本发明通过对方形柱进行斜角切割并激励圆形微带贴片，实现对天线的圆极化。本发明通过对所述的辐射层的辐射器的结构进行改进，其增益达到21.799dB，效率达到85%以上。
文档编号H01Q1/38GK103236582SQ201310134270
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月18日 优先权日2013年4月18日
发明者黄朋, 吴超, 周玲玲, 杨猛 申请人:山东国威卫星通信有限公司