一种组合双宽频圆极化天线单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于卫星通讯、导航天线技术领域，具体涉及一种组合双宽频圆极化天线单元。
【背景技术】
[0002]当前圆极化天线主要有微带贴片、螺旋天线、十字交叉振子等结构。
[0003]微带贴片天线波束宽度宽，低仰角性能好，但受介质板材厚度限制，带宽有限，通常单层微带天线，带宽仅有1_2%，即使采用很多层微带板堆叠，能展宽有限带宽，可达到一个倍频程，但成本居高不下，通常用作宽波束窄频带无线信号传输。
[0004]螺旋天线的波束宽度较窄，低仰角性能不好，而且占用体积较大，不利于系统集成，通常用于窄波束定向信号传输。
[0005]十字交叉阵子天线的波束宽度宽，因此低仰角性能好，但占用体积大，带宽窄，也仅可用于宽波束窄频频带无线信号传输。
[0006]上述天线都不具备宽频带，宽波束圆极化信号传输的能力。众所周知，频带宽，则可传输的信息容量大，波束宽，则接受各方向角度信号的能力强。
[0007]目前我国现有北斗系统卫星定位及通讯天线，通常采用几个窄频微带贴片天线或微带贴片天线加十字交叉振子天线的形式实现多点频覆盖，系统复杂，占用体积大，多个天线集成在一起相互干扰较多，影响电性能，装配也不便。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种组合双宽频圆极化天线单元，解决了现有技术中存在的通讯天线频带窄、波束窄且系统复杂、占用体积大、多个天线集成在一起相互干扰严重的问题。
[0009]本发明所采用的技术方案是，一种组合双宽频圆极化天线单元，包括自支撑接地一体结构和十字交叉阵子，所述自支撑接地一体结构的中心位置处垂直设置有开槽外导体，所述十字交叉阵子置于开槽外导体的顶端。
[0010]本发明的特点还在于，
[0011 ]自支撑接地一体结构具体为:包括4个天线弯曲渐变阵子，每个天线弯曲渐变阵子的小头端分别与金属柱其中一端连接，每个天线弯曲渐变阵子的大头端与地板直接连接，4个天线弯曲渐变阵子的背面采用背靠背方式设置有功分器单元，功分器单元与金属柱另一端相连。
[0012]每个天线弯曲渐变阵子为由小到大渐变的金属一体加工成型的片状弯曲结构。
[0013]相邻两个天线弯曲渐变阵子之间的相位差为90度。
[0014]每个天线弯曲渐变阵子的小头端与水平面构成的夹角为20?50度。
[0015]功分器单元由3个一分二功分器构成一分四功分器结构，实现1个输入4个输出。
[0016]本发明的有益效果是，一种组合双宽频圆极化天线单元，采用独创性的自支撑接地一体结构，天线弯曲渐变阵子与地板直接连接，金属一体加工，天线弯曲渐变阵子的弯曲弧度采用模具来保证，圆滑即可，实现工作频带宽、波瓣宽度宽、圆极化特性好、加工精度要求不高、安装方便、成本低等优点，非常适用于高性能的卫星导航地面接收设备，比如车辆、船舶、飞机、火车等为载体的卫星导航设备。
【附图说明】
[0017]图1是本发明一种组合双宽频圆极化天线单元的结构示意图；
[0018]图2是本发明一种组合双宽频圆极化天线单元中自支撑接地一体结构的结构示意图；
[0019]图3是本发明一种组合双宽频圆极化天线单元中馈电网络功分器单元示意图；
[0020]图4是本发明一种组合双宽频圆极化天线单元天线圆极化辐射方向图；
[0021]图5是本发明一种组合双宽频圆极化天线低频四单元渐变弯曲阵子驻波反射系数仿真图；
[0022]图6是本发明一种组合双宽频圆极化天线高频十字交叉阵子驻波反射系数图。
[0023]图中，1.自支撑接地一体结构，2.十字交叉阵子，3.开槽外导体，4.天线弯曲渐变阵子，5.金属柱，6.功分器单兀，7.—分二功分器。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0025]本发明一种组合双宽频圆极化天线单元，结构如图1所示，包括自支撑接地一体结构1和十字交叉阵子2，自支撑接地一体结构1的中心位置处垂直设置有开槽外导体3，十字交叉阵子2置于开槽外导体3的顶端，其中，如图2所示，自支撑接地一体结构1具体为:包括4个天线弯曲渐变阵子4，每个天线弯曲渐变阵子4的小头端分别通过与金属柱5的其中一端连接，每个天线弯曲渐变阵子4的大头端与地板直接连接，4个天线弯曲渐变阵子4的背面采用背靠背方式设置有功分器单元6，功分器单元6与金属柱5另一端相连，每个天线弯曲渐变阵子4为由小到大渐变的金属一体加工成型的片状弯曲结构，相邻两个天线弯曲渐变阵子4之间的相位差为90度，每个天线弯曲渐变阵子4的小头端与水平面构成的夹角为20?50度，如图3所不，功分器单元6由3个一分二功分器7构成一分四功分器结构，实现一个输入四个输出。
[0026]本发明一种组合双宽频圆极化天线单元，工作原理如下:
[0027]采用了自支撑接地一体结构1的4单元天线弯曲渐变阵子4，用4个九十度相位差的金属柱5对它们顺序馈电，实现宽带圆极化的福射特性，金属柱5与功分器单元6连接来实现馈电的相位差和等功率分配，该结构保证了 1.2GHZ-1.7GHZ频段的宽带圆极化辐射。
[0028]采用了同轴线，外导体开槽四分之一波长，形成了 180度相位差，配合九十度十字交叉阵子2形成圆极化，如图1所示，该结构保证2500MHZ频段，可形成200MHz带宽的宽带圆极化辐射，两者结合在一起可以保证目前我国现有的北斗及其他各种制式的导航天线工作频段的使用。
[0029]本发明一种组合双宽频圆极化天线单元，自支撑接地一体结构1的4个天线弯曲渐变阵子4及4个馈电金属柱5之间采用焊接进行连接，如图2所示，自支撑接地一体结构1为独创性的，天线弯曲渐变阵子4与地板直接连接，金属一体加工，天线弯曲渐变阵子4的弯曲弧度采用模具来保证，圆滑即可，对弯曲角度误差不敏感，天线弯曲渐变阵子4的尖端与金属柱5焊接相连，与地平面夹角20?50度间，功分器单元6每个支路控制微带线长短依次实现90度相移，实现左旋或右旋圆极化辐射。功分器各分配单元可用宽带电桥来替代，可同时实现左旋和右旋的圆极化辐射。功分器单元6和金属柱5间采用焊接进行连接。十字交叉阵子2采用同轴线外导体开槽四分之一波长来形成180度相位差来形成圆极化。十字交叉阵子2和开槽外导体3之间采用焊接进行连接。装配时，上层为天线层，下层为微带功分器层，功分器单元6背对背贴装在天线上即可，主要给四单元天线弯曲渐变阵子4提供馈电。同轴线开槽外导体3通过螺丝或焊接固定在天线上即可，十字交叉阵子2与同轴线内开槽外导体3之间采用焊接进行连接，同轴线内导体另一端与微带线连接，配合腔体和要求的接口型号及位置，选用合适型号的电缆连接引出。
[0030]本发明一种组合双宽频圆极化天线单元，驻波反射系数仿真图如图5所示，驻波反射系数图如图6所示，由图可知，该天线驻波反射系数带宽较宽，在1.2-1.7/2.4-2.6GHZ频段内小于-10dB，天线圆极化辐射方向图如图4所示，该天线圆极化辐射特性优良，在低仰角情况下同样具备较大增益。结合上述内容可知，该天线是可以实现在
1.2-1.7/2.4-2.6GHZ频段下的双宽频圆极化的理想解决方案。
【主权项】
1.一种组合双宽频圆极化天线单元，其特征在于，包括自支撑接地一体结构(1)和十字交叉阵子(2)，所述自支撑接地一体结构(1)的中心位置处垂直设置有开槽外导体(3)，所述十字交叉阵子(2)置于开槽外导体(3)的顶端。2.根据权利要求1所述的一种组合双宽频圆极化天线单元，其特征在于，所述自支撑接地一体结构(1)具体为:包括4个天线弯曲渐变阵子(4)，每个天线弯曲渐变阵子(4)的小头端分别通过一个金属柱(5)连接，每个天线弯曲渐变阵子(4)的大头端与地板直接连接，所述4个天线弯曲渐变阵子(4)的背面采用背靠背方式设置有功分器单元￠)，功分器单元(6)与金属柱(5)另一端相连。3.根据权利要求2所述的一种组合双宽频圆极化天线单元，其特征在于，所述每个天线弯曲渐变阵子(4)为由小到大渐变的金属一体加工成型的片状弯曲结构。4.根据权利要求2所述的一种组合双宽频圆极化天线单元，其特征在于，所述相邻两个天线弯曲渐变阵子(4)之间的相位差为90度。5.根据权利要求2所述的一种组合双宽频圆极化天线单元，其特征在于，所述每个天线弯曲渐变阵子(4)的小头端与水平面构成的夹角为20?50度。6.根据权利要求2所述的一种组合双宽频圆极化天线单元，其特征在于，所述功分器单元(6)由3个一分二功分器(7)构成一分四功分器结构，实现一个输入四个输出。
【专利摘要】本发明公开了一种组合双宽频圆极化天线单元，包括自支撑接地一体结构和十字交叉阵子，自支撑接地一体结构的中心位置处垂直设置有开槽外导体，十字交叉阵子置于开槽外导体的顶端，其中，自支撑接地一体结构具体为：包括4个天线弯曲渐变阵子，每个天线弯曲渐变阵子的小头端分别通过一个金属柱连接，每个天线弯曲渐变阵子的大头端与地板直接连接，4个天线弯曲渐变阵子4的背面采用背靠背方式设置有功分器单元6，功分器单元6与金属柱5另一端相连，本发明解决了现有技术中存在的通讯天线频带窄、波束窄且系统复杂、占用体积大、多个天线集成在一起相互干扰严重的问题。
【IPC分类】H01Q1/48, H01Q1/52, H01Q1/36
【公开号】CN105428798
【申请号】CN201610053007
【发明人】云宇, 韩志远, 杨坚, 黄炜, 卢晓波, 吕强
【申请人】西安红叶通讯科技有限公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2016年1月26日