波导阵列天线及通信装置的制作方法

1.本技术属于通信装置技术领域，更具体地说，是涉及一种波导阵列天线及通信装置。


背景技术：

2.卫星天线，为提高业务能力，通常采用双极化形式，扩展业务带宽，这就要求两个极化之间不能产生影响。对于双圆极化天线，在发射信号时，不仅在主极化上发射信号，还会在交叉极化上发射信号，为避免干扰，需要终端天线就有高极化隔离度特性。现有的波导阵列天线，一般采用波导喇叭加方波导隔板圆极化器作为天线单元，天线单元通过同相馈电形成阵列天线。此类型的波导天线存在天线轴比较差、收发端口隔离度较差以及驻波较差的问题。


技术实现要素：

3.本技术实施例的目的在于提供一种波导阵列天线及通信装置，以解决现有技术中波导天线存在天线轴比较差、端口隔离度较差以及驻波较差的技术问题。
4.为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：提供一种波导阵列天线，包括：多个天线子阵，所述多个天线子阵呈矩阵分布，相邻两个所述天线子阵之间的旋转角度均为90
°
，且相邻所述天线子阵之间按同一旋转方向依次旋转，呈0
°
、90
°
、180
°
、270
°
的分布。
5.在一个实施例中，每个所述天线子阵均具有一个左旋端口和一个右旋端口；所述波导阵列天线还包括：多个第一双工器，所述第一双工器和所述天线子阵一一对应，每个所述第一双工器均具有一个第一公共口、一个双工器接收左旋端口和一个双工器发射左旋端口，每个所述第一公共口均连接于与之对应的所述天线子阵的所述左旋端口；多个第一电桥，每个所述第一电桥均具有一个第一公共端口、两个电桥接收左旋端口；每个所述第一电桥均对应两个相邻的所述双工器接收左旋端口每个所述电桥接收左旋端口均连接于与之对应的所述双工器接收左旋端口；多个第二电桥，每个所述第二电桥均具有一个第二公共端口、两个电桥发射左旋端口；每个所述第二电桥均对应两个相邻的所述双工器发射左旋端口每个所述电桥发射左旋端口均连接于与之对应的两个所述双工器发射左旋端口；接收左旋功分器，具有一个接收左旋公共端口和多个接收左旋功分端口，多个接收左旋功分端口连接于所有所述第一公共端口；发射左旋功分器，具有一个发射左旋公共端口和多个发射左旋功分端口，多个发射左旋功分端口连接于所有所述第二公共端口。
6.在一个实施例中，还包括：多个第二双工器，所述第二双工器和所述天线子阵一一对应，每个所述第二双工器均具有一个第二公共口、一个双工器接收右旋端口和一个双工器发射右旋端口，每个所述第二公共口均连接于与之对应的所述天线子阵的所述右旋端口；多个第三电桥，每个所述第三电桥均具有一个第三公共端口、两个电桥接收右旋端口；每个所述第三电桥均对应两个相邻的所述双工器接收右旋端口每个所述电桥接收右旋端
口均连接于与之对应的两个所述双工器接收右旋端口；多个第四电桥，每个所述第四电桥均具有一个第四公共端口、两个电桥发射右旋端口；每个所述第四电桥均对应两个相邻的所述双工器发射右旋端口每个所述电桥发射右旋端口均连接于与之对应的两个所述双工器发射右旋端口；接收右旋功分器，具有一个接收右旋公共端口和多个接收左右功分端口，多个接收右旋功分端口连接于所有所述第三公共端口；发射右旋功分器，具有一个发射右旋公共端口和多个发射右旋功分端口，多个接收右旋功分端口连接于所有所述第四公共端口。
7.在一个实施例中，所述天线子阵包括：多个天线单元，所述多个天线单元呈矩阵分布，每个所述天线单元均具有一个左旋波导端口和一个右旋波导端口；第一波导功分单元，具有多个第一分接口和一个左旋公共端口，所述第一分接口和所述天线单元的所述左旋波导端口一一对应，每个所述第一分接口均连接于与之对应的所述天线单元的所述左旋波导端口；第二波导功分单元，具有多个第二分接口和一个右旋公共端口，所述第二分接口和所述天线单元的所述右旋波导端口一一对应，每个所述第二分接口均连接于与之对应的所述天线单元的所述右旋波导端口。
8.在一个实施例中，所述天线单元设置为十六个 ，十六个所述天线单元呈4*4矩阵分布，所述第一分接口和所述第二分接口均设置为十六个。
9.在一个实施例中，所述天线单元包括：多个波导辐射单元，所述多个波导辐射单元呈矩阵分布，每个所述波导辐射单元均具有一个左旋圆极化端口和一个右旋圆极化端口；第一功分子单元，所述第一功分子单元具有多个第一子接口和一个左旋波导端口，所述第一子接口和所述左旋圆极化端口一一对应，每个所述第一子接口均连接于与之对应的所述左旋圆极化端口；第二功分子单元，所述第二功分子单元具有多个第二子接口和一个右旋波导端口，所述第二子接口和所述右旋圆极化端口一一对应，每个所述第二子接口均连接于与之对应的所述右旋圆极化端口。
10.在一个实施例中，所述波导辐射单元设置为四个，四个所述波导辐射单元呈2*2矩阵分布，所述第一子接口和所述第二子接口均设置为四个。
11.在一个实施例中，所述波导辐射单元包括：十字栅条、波导喇叭和圆极化器，所述十字栅条固定连接于所述波导喇叭，所述圆极化器具有一个左旋圆极化端口、一个右旋圆极化端口和一个公共端口，所述公共端口连接于所述波导喇叭。
12.在一个实施例中，所述天线子阵设置为四个，四个所述天线子阵呈1*4阵列分布，所述第一双工器和所述第二双工器均设置为四个，所述第一电桥、所述第二电桥、所述第三电桥和所述第四电桥均设置为两个。
13.还提供一种通信装置，包括上述的波导阵列天线。
14.本技术提供的波导阵列天线及通信装置的有益效果在于：该波导阵列天线包括：多个天线子阵；多个天线子阵呈矩阵分布，相邻两个天线子阵之间的旋转角度均为90
°
，且相邻天线子阵之间按同一旋转方向依次旋转，呈0、90、180、270的分布。上述分布方式可以有效降低天线轴比。
附图说明
15.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述
中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本技术实施例提供的波导阵列天线的结构示意图；图2为本技术实施例提供的天线子阵的结构示意图；图3为本技术实施例提供的第一波导功分单元和第二波导功分单元的结构示意图；图4为本技术实施例提供的天线子单元的结构示意图。
17.其中，图中各附图标记：100
‑
波导阵列天线；110
‑
天线子阵；111
‑
天线单元；112
‑
十字栅条；113
‑
第一分接口；114
‑
第二分接口；115
‑
右旋端口；116
‑
左旋端口；117
‑
波导喇叭；118
‑
圆极化器；119
‑
第二功分子单元；1191
‑
第一功分子单元；120
‑
第一双工器；121
‑
接收左旋端口；122
‑
发射左旋端口；123
‑
第二双工器；124
‑
接收右旋端口；125
‑
发射右旋端口；131
‑
第一电桥；132
‑
第二电桥；133
‑
第三电桥；134
‑
第四电桥；141
‑
接收左旋功分器；142
‑
发射左旋功分器；153
‑
接收右旋功分器；154
‑
发射右旋功分器；151
‑
第一波导功分单元；152
‑
第二波导功分单元。
具体实施方式
18.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
19.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
20.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
21.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
22.现对本技术实施例提供的波导阵列天线及通信装置进行说明。
23.如图1所示，本技术提供的波导阵列天线100包括：多个天线子阵110、多个第一双工器120、多个第一电桥131、多个第二电桥132、接收左旋功分器141以及发射左旋功分器142。
24.多个天线子阵110呈矩阵分布。具体的，天线子阵110的数量可以为三个、四个、五个、六个、八个等个数个，例如：天线子阵110的数量可以为四个或八个，在天线子阵110的数量为四个的情况下，天线子阵110可以呈1*4阵列分布，也可以呈2*2阵列分布；在天线子阵110的数量为八个的情况下，天线子阵110可以呈1*8阵列分布，也可以呈2*4阵列分布。相邻
的天线子阵110之间的旋转角度可以均为90
°
，在四个天线子阵110呈1*4阵列分布的情况下，由一端至与该一端相对的另一端的方向上，四个天线子阵110的旋转角度分别为0
°
、90
°
、180
°
和270
°
。上述分布方式可以有效降低天线轴比。每个天线子阵110均具有一个左旋端口116和一个右旋端口115。
25.多个第一双工器120和多个天线子阵110一一对应，每个第一双工器120均具有一个第一公共口、一个双工器接收左旋端口121和一个双工器发射左旋端口122，每个第一公共口均连接于与之对应的左旋端口116。利用第一双工器120可以将左旋端口116分成一个双工器接收左旋端口121和一个双工器发射左旋端口122，并且双工器接收左旋端口121和双工器发射左旋端口122可以分别设置于第一双工器120的两端，因此可以有效提高收发端口隔离度。具体的，第一双工器120可以设置为四个，四个第一双工器120分别对应四个天线子阵110，四个第一双工器120可以形成四个双工器接收左旋端口121和四个双工器发射左旋端口122。
26.每个第一电桥131均对应两个相邻的双工器接收左旋端口121，每个第一电桥131均连接于与之对应的两个双工器接收左旋端口121。具体的，第一电桥131可以设置为两个，其中两个第一电桥131连接于其中两个相邻的双工器接收左旋端口121，另外两个第一电桥131连接于另外两个相邻的双工器接收左旋端口121。每个第一电桥131均具有两个电桥接收左旋端口和一个第一公共端口，两个电桥接收左旋端口中的一个连接于相邻的两个双工器接收左旋端口121中的一个，两个电桥接收左旋端口中的另一个连接于相邻的两个双工器接收左旋端口121中的另一个。因此两个第一电桥131可以形成两个第一公共端口。
27.每个第二电桥132均对应两个相邻的双工器发射左旋端口122，每个第二电桥132均连接于与之对应的两个双工器发射左旋端口122。具体的，第二电桥132可以设置为两个，其中两个第二电桥132连接于其中两个相邻的双工器发射左旋端口122，另外两个第二电桥132连接于另外两个相邻的双工器发射左旋端口122。每个第二电桥132均具有两个电桥发射左旋端口和一个第二公共端口，两个电桥发射左旋端口中的一个连接于相邻的两个双工器发射左旋端口122中的一个，两个电桥发射左旋端口中的另一个连接于相邻的两个双工器发射左旋端口122中的另一个。因此两个第二电桥132可以形成两个第二公共端口。
28.接收左旋功分器141，连接于所有第一电桥131。具体的，接收左旋功分器141具有两个接收左旋功分端口，两个接收左旋功分端口中的一个用于连接于两个第一电桥131中的一个的第一公共端口，两个接收左旋功分端口中的另一个用于连接于两个第一电桥131中的另一个的第一公共端口。接收左旋功分器141还具有一个接收左旋公共端口，用于和外界结构连接。
29.发射左旋功分器142，连接于所有第二电桥132。具体的，发射左旋功分器142具有两个发射左旋功分端口，两个发射左旋功分端口中的一个用于连接于两个第二电桥132中的一个的第二公共端口，两个发射左旋功分端口中的另一个用于连接于两个第二电桥132中的另一个的第二公共端口。发射左旋功分器142还具有一个发射左旋公共端口，用于和外界结构连接。
30.该波导阵列天线100包括：多个天线子阵110、多个第一双工器120、多个第一电桥131、多个第二电桥132、接收左旋功分器141以及发射左旋功分器142；多个天线子阵110呈矩阵分布，每个第一双工器120均接入至与之对应的左旋端口116内，从而将该左旋端口116
分为双工器接收左旋端口121和双工器发射左旋端口122，每个第一电桥131均接入至与之对应的两个相邻的双工器接收左旋端口121，每个第二电桥132均接入至与之对应的两个相邻的双工器发射左旋端口122，接收左旋功分器141连接于所有的第一电桥131，发射左旋功分器142连接于所有的第二电桥132；接收左旋功分器141、多个第一电桥131、多个第一双工器120以及多个天线子阵110共同组成接收左旋功分网络；发射左旋功分器142、多个第二电桥132、多个第一双工器120以及多个天线子阵110共同组成发射左旋功分网络；在接收左旋功分网络内，相邻两个第一双工器120之间的双工器接收左旋端口121通过第一电桥131进行功率合成或分配，再通过波导功分器进行功率合成或分配，可以有效避免各个天线子阵110之间的互耦，可以有效提高天线轴比和驻波性能；在发射左旋功分网络内，相邻两个第一双工器120之间的双工器发射左旋端口122通过第二电桥132进行功率合成或分配，再通过波导功分器进行功率合成或分配，可以有效避免各个天线子阵110之间的互耦，可以有效提高天线轴比和驻波性能；并且由于双工器接收左旋端口121和双工器发射左旋端口122通过第一双工器120分隔开，从而可以提高收发端口隔离度。
31.如图1所示，在本技术的一些实施例中，该波导阵列天线100还可以包括：多个第二双工器123、多个第三电桥133、多个第四电桥134、接收右旋功分器153以及发射右旋功分器154。
32.多个第二双工器123和多个天线子阵110一一对应，每个第二双工器123均具有一个第二公共口、一个双工器接收右旋端口124和一个双工器发射右旋端口125，每个第二公共口均连接于与之对应的右旋端口115。利用第二双工器123可以将右旋端口115分成一个双工器接收右旋端口124和一个双工器发射右旋端口125，并且双工器接收右旋端口124和双工器发射右旋端口125可以分别设置于第二双工器123的两端，因此可以有效提高收发端口隔离度。具体的，第二双工器123可以设置为四个，四个第二双工器123分别对应四个天线子阵110，四个第二双工器123可以形成四个双工器接收右旋端口124和四个双工器发射右旋端口125。
33.每个第三电桥133均对应两个相邻的双工器接收右旋端口124，每个第三电桥133均连接于与之对应的两个双工器接收右旋端口124。具体的，第三电桥133可以设置为两个，其中两个第三电桥133连接于其中两个相邻的双工器接收右旋端口124，另外两个第三电桥133连接于另外两个相邻的双工器接收右旋端口124。每个第三电桥133均具有两个电桥接收右旋端口和一个第三公共端口，两个电桥接收右旋端口中的一个连接于相邻的两个双工器接收右旋端口124中的一个，两个电桥接收右旋端口中的另一个连接于相邻的两个双工器接收右旋端口124中的另一个。因此两个第三电桥133可以形成两个第三公共端口。
34.每个第四电桥134均对应两个相邻的双工器发射右旋端口125，每个第四电桥134均连接于与之对应的两个双工器发射右旋端口125。具体的，第四电桥134可以设置为两个，其中两个第四电桥134连接于其中两个相邻的双工器发射右旋端口125，另外两个第四电桥134连接于另外两个相邻的双工器发射右旋端口125。每个第四电桥134均具有两个电桥发射右旋端口和一个第四公共端口，两个电桥发射右旋端口中的一个连接于相邻的两个双工器发射右旋端口125中的一个，两个电桥发射右旋端口中的另一个连接于相邻的两个双工器发射右旋端口125中的另一个。因此两个第四电桥134可以形成两个第四公共端口。
35.接收右旋功分器153，连接于所有第三电桥133。具体的，接收右旋功分器153具有
两个接收右旋功分端口，两个接收右旋功分端口中的一个用于连接于两个第三电桥133中的一个的第三公共端口，两个接收右旋功分端口中的另一个用于连接于两个第三电桥133中的另一个的第三公共端口。接收右旋功分器153还具有一个接收右旋公共端口，用于和外界结构连接。
36.发射右旋功分器154，连接于所有第四电桥134。具体的，发射右旋功分器154具有两个发射右旋功分端口，两个发射右旋功分端口中的一个用于连接于两个第四电桥134中的一个的第四公共端口，两个发射右旋功分端口中的另一个用于连接于两个第四电桥134中的另一个的第四公共端口。发射右旋功分器154还具有一个发射右旋公共端口，用于和外界结构连接。
37.接收右旋功分器153、多个第三电桥133、多个第二双工器123以及多个天线子阵110共同组成接收右旋功分网络；发射右旋功分器154、多个第四电桥134、多个第二双工器123以及多个天线子阵110共同组成发射右旋功分网络；在接收右旋功分网络内，相邻两个第二双工器123之间的双工器接收右旋端口124通过第三电桥133进行功率合成或分配，再通过波导功分器进行功率合成或分配，可以有效避免各个天线子阵110之间的互耦，可以有效提高天线轴比和驻波性能；在发射右旋功分网络内，相邻两个第二双工器123之间的双工器发射右旋端口125通过第四电桥134进行功率合成或分配，再通过波导功分器进行功率合成或分配，可以有效避免各个天线子阵110之间的互耦，可以有效提高天线轴比和驻波性能；并且由于双工器接收右旋端口124和双工器发射右旋端口125通过第二双工器123分隔开，从而可以提高收发端口隔离度。
38.如图2至图4所示，在本技术的一些实施例中，天线子阵110可以包括：多个天线单元111、第一波导功分单元151以及第二波导功分单元152。
39.多个天线单元111呈矩阵分布。具体的，天线单元111的数量可以为八个、十六个、三十二个等个数个，例如：天线单元111的数量可以为十六个，在天线单元111的数量为十六个的情况下，天线单元111可以呈4*4阵列分布。每个天线单元111均具有一个左旋波导端口和一个右旋波导端口。
40.第一波导功分单元151具有多个第一分接口113和一个左旋端口116。具体的，第一分接口113可以为十六个，多个第一分接口113和多个左旋波导端口一一对应，每个第一分接口113均连接于与之对应的左旋波导端口。在天线发射信号时，第一波导功分单元151可以将信号分配给十六个天线单元111，由天线单元111将信号辐射出去；在天线接收信号时，第一波导功分单元151可以将十六个天线单元111提供的信号进行合成。
41.第二波导功分单元152具有多个第二分接口114和一个右旋端口115。具体的，第二分接口114可以为十六个，多个第二分接口114和多个右旋波导端口一一对应，每个第二分接口114均连接于与之对应的右旋波导端口。在天线发射信号时，第二波导功分单元152可以将信号分配给十六个天线单元111，由天线单元111将信号辐射出去；在天线接收信号时，第二波导功分单元152可以将十六个天线单元111提供的信号进行合成。
42.如图2至图4所示，在本技术的一些实施例中，天线单元111包括：多个波导辐射单元、第一功分子单元1191以及第二功分子单元119。
43.多个波导辐射单元呈矩阵分布。具体的，波导辐射单元可以设置为四个，四个波导辐射单元可以呈2*2矩阵分布。每个波导辐射单元均具有一个左旋圆极化端口和一个右旋
圆极化端口。
44.第一功分子单元1191具有多个第一子接口和一个左旋波导端口。多个第一子接口和多个左旋圆极化端口一一对应，每个第一子接口均连接于与之对应的左旋圆极化端口。具体的，第一子接口的数量可以为四个，四个子接口分别接入至四个左旋圆极化端口。
45.第二功分子单元119具有多个第二子接口和一个右旋波导端口。多个第二子接口和多个右旋圆极化端口一一对应，每个第二子接口均连接于与之对应的右旋圆极化端口。具体的，第二子接口的数量可以为四个，四个子接口分别接入至四个右旋圆极化端口。
46.如图2至图4所示，在本技术的一些实施例中，波导辐射单元可以包括：十字栅条112、波导喇叭117和圆极化器118。十字栅条112固定连接于波导喇叭117，圆极化器118具有一个左旋圆极化端口、一个右旋圆极化端口和一个公共端口，公共端口连接于波导喇叭117。利用十字栅条112和波导喇叭117可以实现信号的收发。
47.本技术还提供了一种通信装置，包括上述的波导阵列天线。该通信装置可以利用波导阵列天线收发信号。
48.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。