带有极化调整的平板天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种平板天线，具体讲是一种可实现自动调整极化的平板天线，属于卫星通信领域。
【背景技术】
[0002]卫星通信具有传输距离远、覆盖范围广、受干扰小等优点，随着全球信息化的高速发展，越来越多的信息通过卫星进行传输，在移动载体上随时随地与卫星通信，已成为军民两用应急通信、实时通信的迫切需求。
[0003]车载(船载或机载)卫星移动通信系统通常又称为“动中通”，动中通的核心技术之一就是天线技术，动中通的天线形式包括反射面天线、平板天线和相控阵天线。在高速移动载体上要保证通信质量，不仅仅要求天线具有很高的增益，同时要求系统有极高的对星速度和对星精度。反射面天线的致命缺点是体积大、重量重，在高速移动状态下阻力大、对星速度慢；相控阵天线的缺点是收发难以共用、电扫描有增益损失、制造及维护成本高，限制了其应用范围；相对而言，平板天线具备剖面低、口面效率高的优势，特别适合在动中通中使用。平板天线通常包括一块或多块平面辐射板及波束形成网络，每块板上有若干辐射单元，波束形成网络包括波导、微带、悬置带线等不同方式来实现。
[0004]平板天线根据任意极化波可由两个正交的线极化波合成的理论，通过控制两个正交线极化波的幅度和相位，可以获得任意极化的合成波，因此传统的通过机械旋转馈电波导方式不再适用于平板天线，如何实现自动极化调整是该类天线的核心技术之一。通常电视直播卫星和通信广播卫星都工作在双线极化或双圆极化状态，而目前的平板阵列天线大多工作在单线极化或单圆极化状态，为实现双极化接收往往通过旋转天线结构或者采用两个天线分别收发两路极化信号，这两种方法要么结构复杂、不能实现双极化同时兼容，要么天线制造成本尚、等效口面效率低。
[0005]刘英等在无线电工程2012年7期发表的文章“卫星通信天线自动极化调整技术”介绍了一种采用衰减器、移相器等搭建电路通过控制正交线极化幅度比例实现极化自动调整，但是该技术由于元器件的插损等原因使得自动极化调整不适用于发射状态。
[0006]2014年10月29号，中国实用新型专利CN 103022691 B，公开了一种新型“动中通”低轮廓平板天线系统，包括天线辐射系统、射频极化系统、天线终端机械驱动系统、卫星指向、捕获、跟踪系统及室内单元，其实现了双频、双极化、双工的工作模式，但其接收极化器采用电子极化，依然不能和发射极化器共用。
[0007]此外，Raysat公司的E7000型动中通天线采用了机械极化调整方式，可以实现收发双工，但是其只适用于单极化工作状态。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型所要解决的技术问题在于克服现的技术缺陷，提供一种可以实现自动调整极化的平板天线。
[0009]为了解决上述技术问题，本实用新型提供的带有极化调整的平板天线，包括设置于天线辐射系统和后端射频电路之间的极化调整装置；所述极化调整装置包括极化合成器、波导管和取极化器，所述极化合成器和取极化器均设有两路极化连接口和一公共口，所述极化合成器的公共口和取极化器的公共口之间连接波导管，所述取极化器可沿波导管轴线旋转；所述天线辐射系统包括两路极化信号传输通道，所述极化合成器的两路极化连接口分别与两路极化信号传输通道连接；所述取极化器的两路极化连接口中至少一路极化连接口与后端射频电路连接。
[0010]本实用新型中，所述两路极化信号传输通道为水平极化信号传输通道和垂直极化信号传输通道。
[0011]本实用新型中，所述天线辐射系统包括多个可传输双线极化信号的天线单元，所述天线单元包括公共口、水平极化连接口和垂直极化连接口，所述水平极化连接口和垂直极化连接口分别与对应的水平极化信号传输通道和垂直极化信号传输通道连接。
[0012]本实用新型中，所述极化合成器采用正交模式耦合器实现，两路极化口传输的极化分量相互正交；当天线工作于接收状态时进行极化合成；当天线工作于发射状态时，进行极化分解。
[0013]本实用新型中，所述取极化器采用正交模式耦合器实现；当平板天线工作于单极化模式时，取极化器的任一路极化连接口和后端射频电路相连；当平板天线工作于双极化模式时，取极化器的两路极化连接口均与后端射频电路相连。
[0014]本实用新型中，所述平板天线可将来波信号分解为两路正交的线极化信号并传输；在接收状态下来波信号在天线辐射单元处被分解，在发射状态下发射信号在极化合成器处被分解；
[0015]所述平板天线可将已分解的两路极化信号重新合成复原；在接收状态下两路极化信号在极化合成器的公共口合成并复原，在发射状态下两路极化信号在天线单元的公共口处合成并复原。
[0016]本实用新型中，所述平板天线工作于线极化状态时，两路极化信号从天线单元的公共口到极化合成器的公共口的插损和相移一致；所述天线工作于圆极化状态时，两路极化信号从天线单元的公共口到极化合成器的公共口的插损一致、相移相差90°。
[0017]本实用新型中，所述波导管为圆形。
[0018]与现有技术相比，本实用新型的有益效果为:(1)、本实用新型中通过结构的调整，采用了极少量的微波无源器件，实现了双极化收发，提高了平板天线的使用范围；(2)、本实用新型结构简单紧凑，操控方便，仅需要转动取极化器即可实现极化调整，制造成本很低，且易于批量化；(3)、本实用新型的自动极化调整性能优异，其极化隔离度设计值可达40dB，已加工的样机实测值达30dB以上；(4)、取极化器中至少一路极化连接口上连接双工器或开关，即可平板天线的双工收发，进一步扩大平板天线的使用范围。
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型的原理框图；
[0020]图2是本实用新型实施方式的结构示意图；
[0021]图3是本实用新型实施方式中辐射单元的结构示意图；
[0022]图4是本实用新型天线阵面背面结构示意图；
[0023]图5是本实用新型中极化合成器和取极化器结构示意图，(a)为极化合成器结构示意图，(b)为取极化器结构示意图；
[0024]图6是本实用新型实施方式中某典型频点方向图；
[0025]图7是本实用新型实施方式中整个频段内主极化和交叉极化对比图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
[0027]如图1至5所示，本实用新型带有极化调整的平板天线，包括双极化天线阵列1、信号传输通道2、极化合成器3、波导管4、取极化器5。双极化天线阵列1由N个双极化天线单元11构成，N为大于1的自然数，取决于不同系统的指标要求，双极化天线阵列1可以实现正交线极化的收发，定义这两路极化分别为垂直极化和水平极化。双极化天线单元11本质上是一个正交模式親合器(Ortho-Mode Transducer, 0ΜΤ)，其福射口为正交模式親合器的公共口 111，公共口 111可以传输两路正交线极化信号，公共口 111的形状通常为方形、圆形、正八边形或其带有倒角的上述结构，在本实施例中采用方形。双极化天线单元11分别设有水平极化馈电口 112和垂直极化馈电口 113，水平极化馈电口 112和垂直极化馈电口 113连接信号传输通道2。和双极化天线单元辐射口 111相似，所述波导管4可以传输两路正交线极化信号，通常采用圆形波导，也可使用方形、正八边形或带有倒角的上述异形波寸ο
[0028]信号传输通道2包括位于上层的水平极化信号传输通道21和位于下层的垂直极化信号传输通道22，其中所有双极化天线单元11的水平极化馈电口 112与水平极化信号传输通道21连接，垂直极化馈电口 113和垂直极化信号传输通道22连接。双极化天线单元11的公共口 111中传输的水平线极化信号和垂直极化信号分别经水平极化馈电口 112和垂直极化馈电口 113送至水平极化信号传输通道21和垂直极化信号传输通道22。需要说明的是，本实用新型中分为两层的信号传输通道2，其可以根据需要作不同设计，即上层网络设计为垂直极化信号传输通道22、下层网络设计为水平极化信号传输通道21，只要和双极化天线单元11的上下层