脊波导偏置缝耦合微带振子双极化天线的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于平板天线技术领域，具体涉及一种脊波导偏置缝耦合微带振子双 极化天线。
【背景技术】
[0002] 阵列天线广泛应用于机载、舰载、车载等移动通信领域，相比于反射面天线来说， 阵列天线可以便利实现低剖面，效率更高。在制造工艺获得进一步发展的今天，阵列天线 的价格已经大大下降，但相比反射面天线还是偏高，特别是实现双极化的平板天线的价格 更高。目前，已有的解决办法有类似于动中通领域的喇叭阵天线，全波导结构，带宽宽，效率 高，双极化斜波束波导缝隙阵列天线，采用两种不同结构的缝隙行波阵交叉排列，实现双极 化，且波束倾斜45°，可以实现更低的剖面。国外Raysat和KVH分别有一款双极化阵列天 线用于Ku频段卫星电视接收，都采用的是微带贴片型式，为早期的产品，制作成本要高一 个量级。本实用新型还是立足于低成本制作，全波导网络结构，以保证天线的效率。其主要 特点是采用相同的脊波导偏置缝实现双极化，这就避免了出现需要切割到宽边的缝隙，不 需要两个极化的缝隙上下分开布置。偏置直缝也属于最容易加工的缝隙，极化纯度较高。在 卫星电视应用的场合，根据天线的增益要求，脊波导谐振阵无需分段，可以在两层脊波导内 实现阵列的合成，这样双极化天线的厚度加上微带振子也只有16_，相对喇叭阵的厚度是 50. 9_。这种形式也可以采用塑料模具成型，表面金属化，最后天线的重量可以大大降低。 厚度和重量的降低对系统结构伺服设计都有很重要的意义。
[0003] 地球同步卫星上的信号多采用线极化传送方式，既有水平极化也有垂直极化，由 于赤道上空的卫星经炜度与接收地经炜度一般并不相同，所以卫星发出的水平或垂直极化 波到达接收地后极化方向会发生变化，双极化天线要实现极化跟踪，既可以是双线极化，也 可以是双圆极化，但其两个极化的波束指向必须基本一致，这样才能保证两个极化接收的 幅度基本一致，可以通过后端的电路实现极化跟踪。 【实用新型内容】
[0004] 为突破现有波导缝隙双极化天线的局限性，本实用新型提出一种结构形式简单、 剖面低、适用于移动卫星通信终端的平板天线。
[0005] 脊波导偏置缝耦合微带振子双极化天线包括两个脊波导偏置缝谐振阵天线单元， 所述的脊波导偏置缝谐振阵天线单元由工字形耦合缝连接的辐射波导和馈电波导组成，所 述辐射波导和馈电波导均为单脊波导；所述辐射波导的两端封闭，辐射波导上均布设有两 条以上的偏置的辐射缝隙，偏置的辐射缝隙的辐射强度与偏置量有关，不偏置的缝隙不辐 射。工字形耦合缝位于相邻两条辐射缝隙的对称中心，选择越靠近辐射脊波导的中心，谐振 阵的带宽越宽。
[0006] 所述辐射波导和馈电波导均为单脊波导；所述馈电波导的长度小于辐射波导的长 度，且一端封闭；
[0007] 所述两个脊波导偏置缝谐振阵天线单元并列排列；其中两个辐射波导分别为第一 辐射波导1和第二辐射波导2,对应平行位于一侧；两个馈电波导分别为第一馈电波导9和 第二馈电波导10,对应平行位于另一侧；第一辐射波导1和第二辐射波导2在长度方向相 互错开，使二者上的辐射缝隙相互错开；与辐射缝隙对应的两个辐射波导上方设有微带板 5,两个辐射波导和微带板5之间设有间隙；微带板5的外侧面上均布设有两块以上的正 45°角的正金属贴片6和两块以上的负45°角的负金属贴片7;
[0008] 所述正金属贴片6是以波导中心线为基准顺时针转45°角；所述负金属贴片7是 以波导中心线为基准逆时针转45°角；两块以上的正金属贴片6的中心与第一辐射波导1 上的两条以上的辐射缝隙一一对应，两块以上的负金属贴片7的中心与第二辐射波导2上 的两条以上的福射缝隙 对应，正金属贴片6和负金属贴片7均为親合微带振子，实现天 线双极化。
[0009] 所述正金属贴片或负金属贴片均为矩形金属贴片。
[0010] 所述两个辐射波导和微带板5之间的间隙为2~4 _。
[0011] 两个并列排列脊波导偏置缝谐振阵天线单元的馈电波导的封闭端方向相反。
[0012] 以所述脊波导偏置缝耦合微带振子双极化天线为天线单元，由两个以上的天线单 元并列排列组成脊波导偏置缝耦合微带振子双极化天线阵；相邻天线单元的第一馈电波导 9的馈电端通过馈电网络连接着第一出口波导13,相邻天线单元的第二馈电波导10的馈电 端通过馈电网络连接着第二出口波导14。
[0013] 所述馈电网络包括一个以上的T形功分器11和一根以上的脊波导构成；同种极化 的馈电波导通过T形功分器11合成在一起。
[0014] 相邻两根脊波导之间通过耦合缝连接形成两层以上的馈电网络；所述T形功分器 11的输出端通过一层脊波导将网络过渡到另一层脊波导，最终同一种极化的两层以上的馈 电网络只有一个合成端口。
[0015] 两个脊波导谐振阵天线单元在辐射波导方向错开一段距离，以避免金属贴片的相 互干涉。
[0016] 两个并列排列的脊波导偏置缝谐振阵天线单元的辐射波导的总宽度小于一个波 长，因此可以保证阵列天线不出现栅瓣。
[0017] 目前喇叭阵的单元间距在22-23mm之间。波导缝隙之间的间距由选择的脊波导的 波导波长决定，目前的间距是19. 5mm (缝隙之间)，波导单元之间的间距为20mm (波导之间 壁厚2mm)，这样若要达到原来16*8单元的口径（367mm*174. 4mm)，波导需要18根，缝隙需 要9个。而9个缝谐振阵如果不分段，带宽很难达到1GHz。相对而言，车载卫星电视接收 天线希望更小的高度，因此垂直面采用6个缝，其宽度为117_，为保持原有的增益，天线长 度要达到547mm，波导之间的间距可以扩大到22. 8mm，波导数目24根。也可以采用12根波 导，273. 6mm*234mm。可以根据实际情况来选择，例如16根波导，长度364. 8mm，增益下降约 I. 8dB。
[0018] 本实用新型的有益技术效果体现在以下方面：
[0019] 1.本实用新型两种极化采用同一种脊波导偏置缝谐振阵天线单元，辐射缝隙均布 在辐射波导宽边上，辐射波导和馈电波导均采用脊波导结构；与传统双极化波导缝隙天线 采用两种不同偏置缝形式(一种波导宽边偏置缝隙，另一种波导窄边偏置缝，两种波导存在 高度差）相比，结构简单，可以实现更低的剖面；
[0020] 2.本实用新型通过工字形耦合缝直接耦合馈电，全波导结构实现天线及馈线一体 化设计；
[0021] 3.以所述脊波导偏置缝耦合微带振子双极化天线为单元，可以任意组成大型平面 阵列。根据阵列的规模和带宽的要求，可以将脊波导偏置缝谐振阵天线单元的辐射波导分 段，为避免与旁边线阵的干涉，馈电网络可以通过耦合缝分层，分层规模由辐射波导分段的 数量决定。
【附图说明】
[0022] 图1为本实用新型结构示意图；
[0023] 图2为图1俯视图；
[0024] 图3为脊波导偏置缝谐振阵天线单元结构示意图；
[0025] 图4为脊波导偏置缝谐振阵天线单元馈电结构示意图；
[0026] 图5为由两个天线单元组阵示意图；
[0027] 图6为图5的后视示意图；
[0028] 图7为由两个以上天线单元线阵组阵示意图；
[0029] 图8为图7的后视不意图；
[0030] 图9为馈电网络结构示意图；
[0031] 图10为本实用新型双极化天线驻波；
[0032] 图11本实用新型双极化天线极化隔离；
[0033] 图12为本实用新型双极化天线+45°极化方向图；
[0034] 图13为本实用新型双极化天线-45°极化方向图。
[0035] 上图中序号：第一辐射波导1、第二辐射波导2、第一辐射缝隙3、第二辐射缝隙4、 微带板5、正金属贴片6、负金属贴片7、工字形耦合缝8、第一馈电波导9、第二馈电波导10、 T形功分器11、功分耦合缝12、第一出口波导13、第二出口波导14。
【具体实施方式】
[0036] 下面结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步地说明。
[0037] 实施例1
[0038] 参见图1和图2,脊波导偏置缝耦合微带振子双极化天线，包括两个并列排列的脊 波导偏置缝谐振阵天线单元；参见图3和图4,由第一辐射波导1和第一馈电波导9通过工 字形耦合缝8连接组成一个单元，第一辐射波导1的宽边上均布设有六条偏置的第一辐射 缝隙3;由第二辐射波导2和第二馈电波导10通过工字形耦合缝8连接组成另一个单元，第 二辐射波导2的宽边上均布设有六条偏置的第二辐射缝隙4。第一辐射缝隙3和第二辐射 缝隙4的宽度、长度、偏离辐射波导中心线的距离相同，偏置的辐射缝隙的辐射强度与偏置 量有关，不偏置的缝隙不辐射。工字形耦合缝8位于相邻两条辐射缝隙的对称