方向图调谐的卫星数字广播天线的制作方法

本发明涉及微带天线技术，特别涉及的是一种方向图调谐的卫星数字广播天线。

背景技术：

天狼星卫星数字广播系统在美国有着广泛的应用，它利用卫星广播与地面广播相结合的方式，在城市以及郊区都有很好的接收效果。但是由于它需要同时兼顾卫星接收和地面站接收，因而对天线提出了很高的要求。最新的SX-9845-0105-03规格(以下简称“规格”)更是提出了苛刻的带外要求。

目前的天狼星卫星数字广播天线主要有阵子型，圆环型，微带型，而微带型由于结构简单、剖面低、馈电方便，得到了广泛的应用。新的规格要求更加狭窄的带宽，以降低对带外LTE等天线的影响，微带天线就展现了更大的优势。

天狼星卫星数字广播接收天线要求在高仰角上有较好的左旋圆极化增益，而在低仰角上有较高的垂直极化增益，以便同时接受卫星信号和地面基站信号。微带天线本身的增益分布跟天线的尺寸有关，同时天线的安装环境对天线的增益分布也有极大的影响。

在实际应用中，若要调整微带天线的增益分布只能通过改变介电常数或者蚀刻图案以期影响其有效辐射尺寸，但是无论哪一种方案都费时费力，并且高的介电常数和复杂的蚀刻曲线会降低天线本身的辐射效率。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种方向图调谐的卫星数字广播天线，可以十分有效地对天线方向图进行快速调谐，平衡其圆极化和垂直极化分布，且不影响微带天线自身的谐振和效率，更符合对天线的规格要求。

为解决上述问题，本发明提出一种方向图调谐的卫星数字广播天线，包括：

微带天线主体，具有一辐射体；

一寄生枝节，一端连接在所述辐射体上，寄生枝节的总长使其工作波长与辐射体的工作波长相同，且其姿态设置为能够产生垂直电流或电流的垂直分量，所述垂直电流或电流的垂直分量垂直于所述辐射体的水平电流，以增强天线的垂直极化增益。

根据本发明的一个实施例，所述寄生枝节为L型枝节，包括垂直部分和水平部分，所述垂直部分的第一端和所述水平部分的第一端，所述垂直部分的第二端连接所述辐射体，所述垂直部分与所述辐射体之间垂直或存在一定的倾斜角度，以产生所述垂直电流或电流的垂直分量。

根据本发明的一个实施例，调节所述垂直部分和水平部分的长度比例，以改变天线圆极化增益与垂直极化增益的分布，垂直部分越长垂直极化增益越高。

根据本发明的一个实施例，所述水平部分正投影到辐射体平面上时，投影的水平部分不超出辐射体范围，以减少对辐射体上的水平电流的干扰。

根据本发明的一个实施例，所述水平部分的第二端设置为朝向辐射体的中心线。

根据本发明的一个实施例，寄生枝节连接在辐射体的边缘部位或靠近边缘部位。

根据本发明的一个实施例，寄生枝节连接在辐射体的馈电点上。

根据本发明的一个实施例，所述寄生枝节的总长为所在谐振点的四分之一个波长。

根据本发明的一个实施例，所述微带天线主体包括：介质基板；辐射体，设置于所述介质基板的上表面；及天线地，设置于所述介质基板的下表面。

采用上述技术方案后，本发明相比现有技术具有以下有益效果：在微带天线的主体上设置寄生枝节，寄生枝节的总长使其工作波长与辐射体的工作波长相同，工作于同一谐振点上，电流上流至寄生枝节中，保证寄生枝节中的电流为垂直电流或者电流具有垂直分量，即可不同程度地增加垂直极化增益，平衡天线的圆极化与垂直极化增益分布，通过寄生枝节调整微带天线的增益分布，而无需通过改变介电常数或者蚀刻图案以期影响其有效辐射尺寸，快速有效，不破坏天线本身的谐振与极化特性，避免了现有技术费时费力、高的介电常数和复杂的蚀刻曲线会降低天线本身的辐射效率等问题，有着十分广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例的方向图调谐的卫星数字广播天线的结构示意图；

图2是本发明实施例的方向图调谐的卫星数字广播天线的回波损耗对比示意图；

图3是本发明实施例的方向图调谐的卫星数字广播天线的效率对比示意图；

图4是本发明实施例的方向图调谐的卫星数字广播天线在不同角度上的增益对比示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

本发明实施例的方向图调谐的卫星数字广播天线，为对现有微带天线的改进，包括：微带天线主体1和一寄生枝节2。在天线不需要增设功能、或改善其他性能的情况下，在微带天线主体1上可以仅设本发明实施例所描述的一个寄生枝节，以此实现天线方向图的快速调谐，而无需设置高的介电常数或复杂的刻蚀曲线，当然不作为限制，也可以在微带天线主体1上设置其他部件，或者对微带天线主体1做改动。

微带天线主体1具有一辐射体11，该辐射体11可以是任意用于实现卫星数字广播天线的微带天线的辐射体。参看图1，在一个实施例中，微带天线主体1包括：介质基板12、辐射体11和天线地(图中未示出)。辐射体11设置于介质基板12的上表面，天线地设置于介质基板12的下表面。在辐射体11上设有馈电点111。介质基板12可以是普通的介质基板，例如可以是陶瓷基板，但不限制于此。

寄生枝节2的一端连接在辐射体11上，本发明实施例对于辐射体11的描述是指包含了馈电点111的辐射体11。寄生枝节2的总长使寄生枝节2的工作波长与辐射体11的工作波长相同，工作在同一谐振点上。寄生枝节2的姿态设置为能够产生垂直电流或电流的垂直分量，垂直电流或电流的垂直分量垂直于辐射体的水平电流，以增强天线的垂直极化增益，从而调谐天线的方向图上的分布，使其更符合规格要求。寄生枝节2的姿态包括寄生枝节2本身的形状、及相对于辐射体11的位置设置、布置朝向等。

在一个优选的实施例中，寄生枝节2为L型枝节，包括相互垂直连接的垂直部分21和水平部分22。当然也不作为限制，可以是L型枝节的变形枝节，例如垂直部分21与水平部分22之间的夹角不为直角等，或者其他形状的枝节，只要保证从辐射体11上流至寄生枝节2的电流具有垂直于辐射体水平电流的垂直分量即可。但是L型直接可以保证寄生枝节2的垂直部分21的电流完全垂直于辐射体11的水平电流(形成在辐射体11上的环电流)的同时，水平部分22的电流完全平行于辐射体11的水平电流(平面)，得到平衡最佳的圆极化增益与垂直极化增益的分布调整。

参看图1，L型枝节中，垂直部分21的第一端和水平部分22的第一端，垂直部分21的第二端连接辐射体11，水平部分22的第二端自由无连接。L型枝节除垂直部分21的第二端接触辐射体11之外，其余均位于辐射体11的上方，优选为正上方。垂直部分21与辐射体11之间垂直或存在一定的倾斜角，以产生垂直电流或电流的垂直分量。L型枝节加载在辐射体11上，辐射体11上的电流分流至L型枝节中，在垂直部分21中往上流。寄生枝节2的基材为导体，例如可以是金属枝节或者其他导体枝节。

进一步的，调节垂直部分21和水平部分22的长度比例，以改变天线圆极化增益与垂直极化增益的分布，垂直部分21越长垂直极化增益越高，垂直部分21和水平部分22的总长不变。在一个实施例中，可以将L型枝节设置为垂直部分21与水平部分22的弯折部位可调，从而调节垂直部分21的长度，实现方向图的快速可调谐。或者，L型枝节可以在成型后形状不可改变，而在需要重新调谐方向图时，更换不同长度比例的L型枝节。

较佳的，水平部分22正投影到辐射体11平面上时，投影的水平部分不超出辐射体11范围，也就是说，水平部分22完全位于辐射体11的正上方，以减少对辐射体11上的水平电流的干扰。水平部分22上的电流也是水平的，当水平部分22超出辐射体11正上方范围时，会一定程度地干扰辐射体11上的水平电流。优选的，水平部分22的第二端设置为朝向辐射体11的中心线，如此可以腾出较大的辐射体11正上方空间，来设置水平部分22，避免水平部分22超出辐射体11正上方范围。当然，当垂直部分21的第二端位于辐射体11的中心位置时，水平部分的朝向任意。

为了使得天线具有更大范围的方向图可调谐空间，并保证水平部分22不超出辐射体11正上方范围，寄生枝节2连接在辐射体11的边缘部位或靠近边缘部位，因而水平部分22有更长的空间展开，长度的可调范围更广。

较佳的，参看图1，寄生枝节2可以连接在辐射体11的馈电点111上，为便于实际生产加工，寄生的L型枝节位置与微带天线主体1本身的馈电位置一致，可以通过焊接等方式连接，但不作为限制。

在一个优选的实施例中，寄生枝节2的总长为所在谐振点的四分之一个波长，即四分之一个谐振波长，当然可以存在一定的误差范围，寄生枝节2与辐射体11工作在同一个谐振频率上。如此总长更符合现有常规方向图调谐的卫星数字广播天线微带天线的谐振频率(或工作波长)，但不限制于此，在微带天线主体1的工作频率改变时寄生枝节2总长随之变化。

在一个具体的实施例中，以寄生枝节2垂直部分21的长度为15mm和长度为20mm、及不加寄生枝节2为例，给出相应的回波损耗和增益变化。参看图2，波形A为垂直部分21的长度为20mm时的回波损耗，波形B为垂直部分21的长度为15mm时的回波损耗，波形C为无寄生枝节加载情况下的回波损耗，可见垂直部分21长度越长回波损耗越小，且增设寄生枝节2与不设寄生枝节情况相比回波损耗更低。参看图3，从上至下依次为垂直部分21长度为20mm、不加寄生枝节、垂直部分21长度为15mm时的天线辐射效率，辐射效率基本相同。从图2和图3中可以看出，加入不同垂直长度的寄生枝节和没有加入枝节的天线谐振以及辐射效率基本一致。

参看图4，坐标系中，0～20°为低仰角部分，20～90°为高仰角部分，两者之间以划分线S分割，低仰角部分的波形为垂直极化增益，高仰角部分的波形为圆极化增益。在低仰角部分中，没有寄生枝节2加载的情况下，垂直极化增益在不设寄生枝节2的情况下最低，加设寄生枝节2的情况中，垂直部分21长度20mm的垂直极化增益高于垂直部分21长度15mm的垂直极化增益，可见，垂直极化增益随垂直部分21的长度的增加而增加，更符合指标规格要求值。在高仰角部分中，随着垂直部分21长度的增加，虽然圆极化增益在减小，但是仍旧是超过指标规格要求值的。因此，可以看出加入寄生枝节2以后，天线低仰角部分的垂直极化(线极化)增益明显提升，且随着垂直部分21高度的增加而上升，高仰角部分的圆极化增益随之下降，但是总体来说更符合规格要求，寄生枝节2起到了调谐天线方向图，并平衡垂直极化与圆极化分布的作用。实际应用中可以根据需求通过调整垂直部分21高度(或者称为长度)快速满足指标。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。