紧凑型双频圆极化卫星天线及其阵列的制作方法

本申请涉及天线设计领域，尤其涉及一种紧凑型双频圆极化卫星天线及其阵列。

背景技术：

1、卫星通信，尤其是在ka频段（上行30ghz，下行20ghz），多采用圆极化天线，这样可以避免电磁场穿越大气时由法拉第旋转产生的极化失配。但由于上、下行的频段不同且相距较远，所以通常需要采用双频天线来完成ka频段卫星通信的信号收发。

2、而现有双频圆极化卫星天线通常需要分别配置两个工作在不同的频段的天线，这两个天线可以分布在不同结构层上并共用一个馈电端口，也可以分布在同一结构层上，分别由不同端口来对这两个天线进行馈电。

3、这两种双频天线的实现形式各有弊端，其中，采用异层结构布置天线的方式，增加了天线的层数和加工工艺的复杂程度，带来成本的提升；而采用同层结构布置天线的方式，增加了天线的面积和馈电端口的数量，同时由于其使用的馈电端口的数量增多，带来成本的提升。

4、申请内容

5、有鉴于此，本申请提供一种紧凑型双频圆极化卫星天线及其阵列，旨在保证双频圆极化天线及其阵列正常收、发信号的前提下，降低其搭建成本。

6、为实现上述目的，本申请提供一种紧凑型双频圆极化卫星天线，所述天线包括介质基板、馈电元件、高频辐射贴片及低频辐射贴片，所述高频辐射贴片设置于所述介质基板的上表面，所述馈电元件设置于所述介质基板上，通过所述馈电元件对所述高频辐射贴片进行馈电，所述高频辐射贴片至少存在两个呈对角线位置分布的垂直角，在所述高频辐射贴片任一垂直角对应的两条垂直边外侧分别设置有一个所述低频辐射贴片，两个所述低频辐射贴片分别与对应垂直边平行，并与所述高频辐射贴片在所述上表面内耦合馈电。

7、在一实施例中，所述馈电元件包括馈电贴片和金属化馈电过孔，所述高频辐射贴片的形状为包括设有切角的正方形，在设置有所述低频辐射贴片的垂直角之外的另一垂直角处设置所述馈电贴片，所述馈电贴片与所述另一垂直角的任一垂直边直连，所述金属化馈电过孔设置于所述介质基板内，并与所述馈电贴片直连。

8、在一实施例中，所述馈电元件包括馈电金属方环和信号端口，所述高频辐射贴片的形状包括正方形，所述馈电金属方环设置于所述介质基板的下表面，并与所述高频辐射贴片形成耦合，所述信号端口设置于所述馈电金属方环的任一垂直角外侧，所述信号端口与设置有所述低频辐射贴片的垂直角呈近似对角线位置分布。

9、在一实施例中，所述低频辐射贴片的形状包括长方形，所述低频辐射贴片包括第一低频辐射贴片和第二辐射低频贴片，以所述馈电贴片或所述信号端口为起点、顺时针方向为设置顺序，在所述馈电贴片或所述信号端口所在垂直角的对角线位置上的垂直角外侧依次设置所述第一低频辐射贴片和所述第二低频辐射贴片，所述第一低频辐射贴片的长度大于所述第二低频辐射贴片的长度。

10、在一实施例中，所述第一低频辐射贴片和所述第二低频辐射贴片与所述高频辐射贴片的垂直边重合部分保持水平、非重合部分向所述高频辐射贴片所在位置处弯折并保持耦合馈电。

11、在一实施例中，所述介质基板为正方形，所述介质基板的中点与所述高频辐射贴片的中点重合，且所述高频辐射贴片的边线与所述介质基板相对的边线平行设置。

12、为实现上述目的，本申请还提供一种紧凑型双频圆极化卫星天线阵列，其特征在于，所述阵列包括多个双频振子，多个双频振子在水平方向和垂直方向均以预设等间距的排列方式呈阵列排列，每个双频振子对应一个馈电端口，所述双频振子为由一个高频辐射贴片和两个低频辐射贴片组成的紧凑型双频圆极化卫星天线。

13、在一实施例中，所述阵列包括多个子阵，子阵由至少两个、且彼此相邻的双频振子组成，每个子阵对应一个馈电端口。

14、在一实施例中，所述子阵包括独立子阵，在两个相邻的双频振子之间设置独立高频辐射贴片，由所述独立高频辐射贴片和所述两个相邻的双频振子组成独立子阵。

15、在一实施例中，在每个子阵外侧设置隔离条，所述隔离条为一排或一列以预设间隔排列的矩形金属片。

16、与相关技术中，双频圆极化卫星天线通常将双频天线分别放置于不同结构层上并共用同一个馈电端口，或将双频天线放置在同一层中分别由不同的馈电端口馈电，从而导致双频圆极化卫星天线的成本较高的情况相比，在本申请中，所述天线包括介质基板、馈电元件、高频辐射贴片及低频辐射贴片，所述高频辐射贴片设置于所述介质基板的上表面，所述馈电元件设置于所述介质基板上，通过所述馈电元件对所述高频辐射贴片进行馈电，所述高频辐射贴片至少存在两个呈对角线位置分布的垂直角，在所述高频辐射贴片任一垂直角对应的两条垂直边外侧分别设置有一个所述低频辐射贴片，两个所述低频辐射贴片分别与对应垂直边平行，并与所述高频辐射贴片在所述上表面内耦合馈电，即通过设置具有对角线位置分布垂直角的高频辐射贴片，并将该高频辐射贴片与馈电元件连接，以实现高频辐射贴片的圆极化，在高频辐射贴片的垂直角对应的两条垂直边外侧设置两个低频辐射贴片，从而使得低频辐射贴片实现圆极化，并通过低频辐射贴片和高频辐射贴片之间的耦合馈电，从而无需再额外设置馈电元件至低频辐射贴片，进而保证双频圆极化卫星天线满足圆极化要求，因而实现了在保证双频圆极化卫星天线正常收发信号的前提下，既降低了圆极化天线的结构复杂程度、同时减少了馈电元件的使用，即降低了天线的成本。

17、

技术实现思路

技术特征：

1.一种紧凑型双频圆极化卫星天线，其特征在于，所述天线包括介质基板、馈电元件、高频辐射贴片及低频辐射贴片，所述高频辐射贴片设置于所述介质基板的上表面，所述馈电元件设置于所述介质基板上，通过所述馈电元件对所述高频辐射贴片进行馈电，所述高频辐射贴片至少存在两个呈对角线位置分布的垂直角，在所述高频辐射贴片任一垂直角对应的两条垂直边外侧分别设置有一个所述低频辐射贴片，两个所述低频辐射贴片分别与对应垂直边平行，并与所述高频辐射贴片在所述上表面内耦合馈电。

2.如权利要求1所述的紧凑型双频圆极化卫星天线，其特征在于，所述馈电元件包括馈电贴片和金属化馈电过孔，所述高频辐射贴片的形状为包括设有切角的正方形，在设置有所述低频辐射贴片的垂直角之外的另一垂直角处设置所述馈电贴片，所述馈电贴片与所述另一垂直角的任一垂直边直连，所述金属化馈电过孔设置于所述介质基板内，并与所述馈电贴片直连。

3.如权利要求1所述的紧凑型双频圆极化卫星天线，其特征在于，所述馈电元件包括馈电金属方环和信号端口，所述高频辐射贴片的形状包括正方形，所述馈电金属方环设置于所述介质基板的下表面，并与所述高频辐射贴片形成耦合，所述信号端口设置于所述馈电金属方环的任一垂直角外侧，所述信号端口与设置有所述低频辐射贴片的垂直角呈近似对角线位置分布。

4.如权利要求2或3任一项所述的紧凑型双频圆极化卫星天线，其特征在于，所述低频辐射贴片的形状包括长方形，所述低频辐射贴片包括第一低频辐射贴片和第二辐射低频贴片，以所述馈电贴片或所述信号端口为起点、顺时针方向为设置顺序，在所述馈电贴片或所述信号端口所在垂直角的对角线位置上的垂直角外侧依次设置所述第一低频辐射贴片和所述第二低频辐射贴片，所述第一低频辐射贴片的长度大于所述第二低频辐射贴片的长度。

5.如权利要求4所述的紧凑型双频圆极化卫星天线，其特征在于，所述第一低频辐射贴片和所述第二低频辐射贴片与所述高频辐射贴片的垂直边重合部分保持水平、非重合部分向所述高频辐射贴片所在位置处弯折并保持耦合馈电。

6.如权利要求1所述的紧凑型双频圆极化卫星天线，其特征在于，所述介质基板为正方形，所述介质基板的中点与所述高频辐射贴片的中点重合，且所述高频辐射贴片的边线与所述介质基板相对的边线平行设置。

7.一种紧凑型双频圆极化卫星天线阵列，其特征在于，所述阵列包括多个双频振子，多个双频振子在水平方向和垂直方向均以预设等间距的排列方式呈阵列排列，每个双频振子对应一个馈电端口，所述双频振子为由一个高频辐射贴片和两个低频辐射贴片组成的紧凑型双频圆极化卫星天线。

8.如权利要求7所述的紧凑型双频圆极化卫星天线阵列，其特征在于，所述阵列包括多个子阵，子阵由至少两个、且彼此相邻的双频振子组成，每个子阵对应一个馈电端口。

9.如权利要求8所述的紧凑型双频圆极化卫星天线阵列，其特征在于，所述子阵包括独立子阵，在两个相邻的双频振子之间设置独立高频辐射贴片，由所述独立高频辐射贴片和所述两个相邻的双频振子组成独立子阵。

10.如权利要求8所述的紧凑型双频圆极化卫星天线阵列，其特征在于，在每个子阵外侧设置隔离条，所述隔离条为一排或一列以预设间隔排列的矩形金属片。

技术总结
本申请公开了一种紧凑型双频圆极化卫星天线及其阵列，天线包括介质基板、馈电元件、高频辐射贴片及低频辐射贴片，高频辐射贴片设置于介质基板的上表面，馈电元件设置于介质基板上，通过馈电元件对高频辐射贴片进行馈电，高频辐射贴片至少存在两个呈对角线位置分布的垂直角，在高频辐射贴片任一垂直角对应的两条垂直边外侧分别设置有一个低频辐射贴片，两个低频辐射贴片分别与对应垂直边平行，并与高频辐射贴片在上表面内耦合馈电。本申请实现了在同层设置双频圆极化天线，并仅使用馈电元件与高频辐射贴片相连，并使高频辐射贴片与低频辐射贴片耦合馈电，降低构建双频圆极化天线及其阵列时所需使用的馈电端口数量。

技术研发人员：靳炉魁,钱振洋,薛佳音,丁润伟,茹梦圆,张钦宇
受保护的技术使用者：鹏城实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11