一种海事卫星通信终端宽波束天线装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种海事卫星通信终端宽波束天线装置，包括上层寄生贴片、下层电路、微波基板、馈电接口、导电墙、反射板以及介质螺柱；微波基板的下表面与反射板连接，上表面设置下层电路，介质螺柱穿过微波基板固定在反射板上；上层寄生贴片通过介质螺柱架设在下层电路的上方，馈电接口的内导体与下层电路连接，外导体与反射板连接，导电墙设置在反射板上微波基板的四周。下层电路由下层激励贴片、阻抗匹配支节、移相器和功分器组成；阻抗匹配支节连接在下层激励贴片与功分器以及与移相器之间。本实用新型基于层叠结构的微带天线，并引入垂直导电墙设计了具有低剖面、宽波束、宽频带特点的圆极化海事卫星天线，结构简单，易于生产，成本低廉。
【专利说明】一种海事卫星通信终端宽波束天线装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于天线【技术领域】，涉及一种海事卫星通信应用的低剖面、宽波束、宽频带、圆极化微带天线。
【背景技术】
[0002]在海事卫星通信应用中，通常要求地面移动通信终端天线具有宽波束、宽频带、圆极化性能特点，以满足通信要求。目前海事卫星通信应用较多的是轴向模螺旋天线，该天线具有增益高、频带宽的特点，但是其波束宽度窄，半功率波束宽度通常在80度左右，为了弥补低仰角增益通常设计为有源天线，大大提高了产品成本。四臂螺旋天线是一种宽波束天线，其半功率波束宽度通常能达到150度，但四臂螺旋天线比较高，为了实现较宽的频带高度都超过0.8 λ (λ为天线的工作波长)，不满足高度受限的使用环境，而且这种天线结构复杂，不易于生产。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是为了克服上述现有海事卫星通信终端天线的不足，提供一种具有低剖面、宽波束、宽频带、高阻抗带宽特点的，且结构简单，易于生产，成本低廉的海事卫星通信终端宽波束天线装置。
[0004]本实用新型的技术方案如下:
[0005]一种海事卫星通信终端宽波束天线装置，包括上层寄生贴片、下层电路、微波基板、馈电接口、导电墙、反射板以及介质螺柱；所述微波基板为双层电路结构，其下表面与反射板连接，其上表面设置下层电路，介质螺柱穿过微波基板固定在反射板上；所述上层寄生贴片通过介质螺柱架设在下层电路的上方；所述馈电接口的内导体与下层电路连接，外导体与反射板连接；所述导电墙设置在反射板上微波基板的四周，将上层寄生贴片和下层电路包围。
[0006]所述下层电路由下层激励贴片、阻抗匹配支节、移相器和功分器组成；所述功分器的输入端与馈电接口连接，所述移相器连接在功分器的一个输出端上，所述阻抗匹配支节连接在下层激励贴片与功分器的另一个输出端之间，以及下层激励贴片与移相器之间。
[0007]所述下层激励贴片、阻抗匹配支节、移相器和功分器位于同一平面。
[0008]所述上层寄生贴片与下层激励贴片为旋转对称结构的金属贴片，并加工为正方形贴片。
[0009]所述功分器米用威尔金森功分器构成输出信号等幅同相的一分二功分器。
[0010]所述移相器采用长为1/4λ的微带线构成90°移相网络。
[0011]所述阻抗匹配支节由调节微带线和微带传输线以T型连接构成，所述微带传输线连接下层激励贴片的馈电输入。
[0012]本实用新型的有益技术效果是:
[0013]1、本实用新型通过在天线四周加入导电墙，调节导电墙高度、导电墙侧壁与辐射贴片的距离以及地板尺寸来控制天线的波束宽度，通过优化本实用新型可以将天线高度设计为工作波长的五分之一，同时实现半功率波束宽度140°，较好地适应海事卫星通信需求，并实现了低剖面设计，易于产品集成。
[0014]2、本实用新型利用阻抗匹配支节优化层叠结构阻抗带宽，可以不依赖于层叠结构天线的高度来优化阻抗，从而可以保证天线的低剖面特性，本实用新型内置的层叠结构天线高度仅为0.045 λ (λ为天线工作波长)，同时实现了 12.5%的阻抗带宽(1.5GHz?
1.7GHz)，较好地覆盖了海事卫星收发频段。
[0015]3、本实用新型采用双点馈电实现圆极化工作，引入导电墙后天线圆极化辐射方向图不受影响，对称性较好，而且圆极化轴比小于2dB，性能优越。
[0016]4、本实用新型天线结构紧凑，易于加工生产，且天线成本低廉。
[0017]本实用新型的优点将在下面【具体实施方式】部分的描述中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型的天线结构示意图。
[0019]图2是下层电路的组成框图。
[0020]图3是阻抗匹配支节的示意图。
[0021]附图标记说明:1、上层寄生贴片，2、下层电路，3、微波基板，4、馈电接口，5、导电墙，6、反射板，7、介质螺柱，8、阻抗匹配支节，9、移相器，10、功分器，11、下层激励贴片，12、调节微带线，13、微带传输线。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】做进一步说明。
[0023]如图1所示，本实用新型的天线装置在结构上包括上层寄生贴片1、下层电路2、微波基板3、馈电接口 4、导电墙5、反射板6以及介质螺柱7。其中，下层电路2如图2所示，由下层激励贴片11、阻抗匹配支节8、移相器9和功分器10组成。上层寄生贴片I与下层激励贴片11为旋转对称结构的金属贴片，上层寄生贴片I通过介质螺柱7架设在下层激励贴片11的正上方。为缩小尺寸并简化结构，上层寄生贴片I与下层激励贴片11加工为正方形贴片。微波基板3为双层电路结构，其下表面为平面导体作为天线地与反射板6连接，其上表面设置下层电路2，介质螺柱7穿过微波基板3固定在反射板6上。馈电接口 4为微波馈电接口，其内导体与下层电路2的功分器10输入端连接，其外导体与反射板6连接。反射板6用于固定支撑导电墙5与微波基板3。导电墙5设置在反射板6上微波基板3的四周，其将上层寄生贴片I和下层电路2包围起来，本实用新型通过在天线单元四周加入导电墙5实现了展宽天线波束宽度的目的，通过调整导电墙5高度和反射板6直径的比例可以对天线进行波束赋形，实践中可调节出最优比例使得带宽内天线半功率波束宽度均大于140 度。
[0024]如图2所示，在下层电路2中，下层激励贴片11、阻抗匹配支节8、移相器9和功分器10在同一平面上。功分器10为一分二功分器，输出信号等幅同相，为满足带宽要求，本实用新型中采用威尔金森功分器。移相器9为90°移相网络，为功分器10输出的其中一路信号进行移相，进而实现圆极化工作，本实用新型使用一段长为1/4λ (λ为天线中心频率对应波长)的微带线作为90°移相网络，结构简单且满足带宽要求。阻抗匹配支节8用于调节天线阻抗匹配，位于下层激励贴片11与功分器10之间，以及下层激励贴片11与移相器9之间。为易于调节优化，本实用新型中的阻抗匹配支节8采用T型支节。阻抗匹配支节8的结构如图3所示，由一段调节微带线12和一段微带传输线13以T型连接构成，微带传输线13用于下层激励贴片11的馈电输入，调节微带线12为一段开路微带线，调节其长度、宽度以及与下层激励贴片11的距离可以优化阻抗匹配，这样，在保持上层寄生贴片I与下层激励贴片11距离不变的情况下亦实现了阻抗匹配，达到缩小天线尺寸的目的。
[0025]综上所述，本实用新型基于层叠结构的微带天线，并引入垂直导电墙设计了具有低剖面、宽波束、宽频带特点的圆极化海事卫星天线。本实用新型是一种双点馈电层叠结构的圆极化微带天线，下层激励贴片采用侧馈形式，功分网络与下层贴片做于同一层，通过引入阻抗调谐支优化阻抗匹配，阻抗带宽达到13% ;通过在天线单元四周加入导电墙扩展天线波束宽度，带宽内天线半功率波束宽度大于140度；天线高度得到了降低，高度仅为0.2 λ ;而且该天线结构简单，易于生产，成本低廉。
[0026]以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种海事卫星通信终端宽波束天线装置，其特征在于:包括上层寄生贴片(I)、下层电路⑵、微波基板(3)、馈电接口(4)、导电墙(5)、反射板(6)以及介质螺柱(7);所述微波基板(3)为双层电路结构，其下表面与反射板(6)连接，其上表面设置下层电路(2)，介质螺柱(7)穿过微波基板(3)固定在反射板(6)上；所述上层寄生贴片(I)通过介质螺柱(7)架设在下层电路(2)的上方；所述馈电接口(4)的内导体与下层电路(2)连接，外导体与反射板(6)连接；所述导电墙(5)设置在反射板(6)上微波基板(3)的四周，将上层寄生贴片⑴和下层电路⑵包围。
2.根据权利要求1所述一种海事卫星通信终端宽波束天线装置，其特征在于:所述下层电路(2)由下层激励贴片(11)、阻抗匹配支节(8)、移相器(9)和功分器(10)组成；所述功分器(10)的输入端与馈电接口(4)连接，所述移相器(9)连接在功分器(10)的一个输出端上，所述阻抗匹配支节(8)连接在下层激励贴片(11)与功分器(10)的另一个输出端之间，以及下层激励贴片(11)与移相器(9)之间。
3.根据权利要求2所述一种海事卫星通信终端宽波束天线装置，其特征在于:所述下层激励贴片(11)、阻抗匹配支节(8)、移相器(9)和功分器(10)位于同一平面。
4.根据权利要求2所述一种海事卫星通信终端宽波束天线装置，其特征在于:所述上层寄生贴片(I)与下层激励贴片(11)为旋转对称结构的金属贴片，并加工为正方形贴片。
5.根据权利要求2所述一种海事卫星通信终端宽波束天线装置，其特征在于:所述功分器(10)米用威尔金森功分器构成输出信号等幅同相的一分二功分器。
6.根据权利要求2所述一种海事卫星通信终端宽波束天线装置，其特征在于:所述移相器(9)采用长为1/4 λ的微带线构成90°移相网络。
7.根据权利要求2所述一种海事卫星通信终端宽波束天线装置，其特征在于:所述阻抗匹配支节(8)由调节微带线(12)和微带传输线(13)以T型连接构成，所述微带传输线(13)连接下层激励贴片(11)的馈电输入。
【文档编号】H01Q1/38GK204156089SQ201420591657
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】张生玥, 李洪彬, 曹江, 房少军 申请人:李洪彬, 张生玥, 曹江