一种小型化宽频带双极化L波段卫通天线的制作方法

本发明涉及无线通信技术领域，具体地说，是涉及一种小型化宽频带双极化l波段卫通天线。

背景技术：

卫星通信天线产品主要有两类，一类是陶瓷天线，主要采用陶瓷材料作为基材，多采用双点馈电方式，并在背部集成馈电网络。由于陶瓷具有较高的介电常数，所以天线带宽较窄，对加工精度要求比较高。同时为了实现小尺寸，馈电网络采用集成的3db电桥器件。采用陶瓷天线可以做到比较小的尺寸，但是该方案也有明显的缺点，主要表现为带宽较窄，增益较低，辐射效率较低。同时，陶瓷天线方案，为了换取天线的物理尺寸，会牺牲相应的工作带宽，天线辐射效率，天线增益。陶瓷天线对加工的精度和一致性有很高的要求，往往在生产装配完成后，需要对天线进行修正，修正的方式经常采用切角办法。这就为天线的生产制成流程带来了一定的负担。同时，陶瓷(天线辐射部分)和pcb板(馈电部分)通过背胶方式固定，这种型式存在脱落的风险。

另一类则是空气介质天线，传统的空气介质天线分为三部分，一部分是辐射单元层，中间层是空气介质层，底层是馈电网络层，底层和顶层之间通过中间十字交叉的介质板连接。介质板主要有两个作用，一个是起到顶层的支撑作用，另一个是起到顶层和底层的连接作用。顶层的辐射单元层中包含四个天线单元，天线单元采用传统的倒f型态，倒f天线的短路部分也是印刷在中间的十字交叉连接介质板上的。馈电网络层，采用单层pcb板材制成，具体采用一分四的威尔金森功分器，实现四个单元的等幅，相差依次为90°馈电，从而实现天线圆极化特性。

传统的空气介质天线，采用十字交叉的介质板进行连接支撑，这种方式最大的问题在于装配较为精细，需要对准交叉部分缺口的同时，还需要对准接地部分和短路部分，并且接地部分和短路部分还需要进行焊接。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种小型化宽频带双极化l波段卫通天线，主要解决现有小尺寸天线产品难以实现宽频带、双极化的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种小型化宽频带双极化l波段卫通天线，包括

顶层介质板，顶层介质板的上表面印刷有天线辐射单元；

中间层介质板，中间层介质板上表面印刷有天线馈电网络，中间层介质板下表面印刷有天线接地网络，中间层介质板上下表面之间设置有八个金属化过孔；

下层介质板，下层介质板上表面印刷有天线接地网络，下层介质板下表面印刷有天线馈电网络，中间层介质板上下表面之间设置有四个金属化过孔；

空气层，形成于顶层介质板与中间层介质板之间；

所述中间层介质板的接地网络一面与下层介质板的接地网络一面相贴合连接，贴合后的中间层介质板与下层介质板通过四个定距金属螺柱实现与顶层介质板的电气连接；

所述中间层介质板上表面的天线馈电网络与所述下层介质板下表面的天线馈电网络导通，所构成的整体的天线馈电网络具有两个信号输入端、四个相位差依次为90°的信号输出端，使得输入信号被分成四路幅度相等。

进一步地，所述馈电网络采用两级3db电桥扩展。

进一步地，所述馈电网络中设置有解耦电路。

进一步地，所述顶层介质板、中间层介质板、下层介质板均采用taconicrf-60双层板材，其介电常数为6.15，厚度为0.64mm；所述双层板材均采用18um覆铜板，双面布阻焊。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的卫通圆极化天线在4路幅度相等，相位差为0°、90°、180°和270°的馈电信号激励时，天线可产生较为对称的辐射方向图。并且该天线克服了陶瓷天线的窄带宽，低增益，低效率问题；同时突破了传统空气介质天线大尺寸，低增益，低端口隔离，组装难度大问题；实现了宽频，小型化，双极化的集合。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明-实施例的天线在在1.575ghz处的收发隔离及回波损耗波形图。

图3为本发明的-实施例的天线在1.575ghz处的方向图。

图4为本发明的-实施例的天线在1.575ghz处的轴比图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-顶层介质板，2-中间层介质板，3-下层介质板，4-定距金属螺柱，5-天线辐射单元，6-天线馈电网络。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

实施例

如图1所示，本发明公开的一种小型化宽频带双极化l波段卫通天线，由三块介质板及空气层构成，分别为顶层介质板1、中间层介质板2、下层介质板3，所述空气层形成于顶层介质板1与中间层介质板2之间。三块介质板均采用taconicrf-60双层板材，介电常数为6.15，厚度为0.64mm；所述双层板材均采用18um覆铜板，双面布阻焊。

其中，顶层介质板的上表面印刷有天线辐射单元5。中间层介质板上表面印刷有天线馈电网络6，中间层介质板下表面印刷有天线接地网络，中间层介质板上下表面之间设置有八个金属化过孔。下层介质板上表面印刷有天线接地网络，下层介质板下表面印刷有天线馈电网络，中间层介质板上下表面之间设置有四个金属化过孔。

所述中间层介质板2的接地网络一面与下层介质板3的接地网络一面相贴合连接，贴合后的中间层介质板2与下层介质板3通过四个定距金属螺柱4实现与顶层介质板1的电气连接。

其中，所述中间层介质板上表面的天线馈电网与所述下层介质板下表面的天线馈电网络导通，所构成的整体的天线馈电网络具有两个信号输入端、四个相位差依次为90°的信号输出端，使得输入信号被分成四路幅度相等该网络可同时输入左旋信号和右旋信号。当左旋信号输入时，输入信号被分成四路幅度相等，相位沿顺时针方向依次相差90°的信号；当右旋信号输入时，输入信号被分成四路幅度相等，相位沿逆时针方向依次相差90°的信号。

如图2～4所示，左旋输入和右旋输入可分别产生顺时针和逆时针的信号输出。这两种输出的内积为0，表明两个输入信号相互隔离。即左旋输入和右旋输入互不干扰。

为了在宽带内保持稳定的相位，所述馈电网络采用两级3db电桥扩展。

在本实施例中，左旋圆极化天线和右旋圆极化天线理论上能相互独立的工作。然而，由于两个天线集成在一个较小的空间，天线之间存在较强的耦合，隔离度指标急剧恶化。因此，在本实施例中，所述馈电网络中增设有解耦电路，用于降低天线之间的耦合。

本实施例中的天线覆盖1512-1586mhz和1635-1700mhz，并分别实现右旋圆极化和左旋圆极化。天线增益在1518-1528mhz频段内，1-84°到+81°内大于-4db；1668-1675mhz频段内，±75°内大于-4db；1575.42±1.023mhz频段内，±69°内大于-3db。天线轴比情况是：1518-1525mhz频段内，±69°内小于8db；1668-1675mhz频段内，-69°到+66°内小于8db；1575.42±1.023mhz频段内，±64°内小于8db。

本实施例的天线驻波整个频带≤1.6，收发隔离≥8db；机械尺寸≤35×35×20mm。

从图2到图4分别展示了以1.575ghz的频率为例的天线的端口特性及辐射特性。

通过上述设计，本发明的卫通圆极化天线在4路幅度相等，相位差为0°、90°、180°和270°的馈电信号激励时，天线可产生较为对称的辐射方向图。并且该天线克服了陶瓷天线的窄带宽，低增益，低效率问题；同时突破了传统空气介质天线大尺寸，低增益，低端口隔离，组装难度大问题；实现了宽频，小型化，双极化的集合。因此，具有很高的使用价值和推广价值。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。