专利名称：C波段卫星地面接收站微带天线的制作方法
技术领域：
本实用新型属通讯卫星地面接收站接收天线的技术改进。
自从通讯卫星发射成功，接收卫生广播电视节目一直都使用抛物面型天线。由于其体积庞大、造价昂贵、安装和使用受到一定条件的限制，尤其是对一些流动性的用户则更麻烦。本实用新型的目的在于，设计一种C波段卫星地面接收站微带天线，使其具有体积小、重量轻、造价低、并且运输、安装和调试也简便的特点。
本实用新型的技术方案为天线阵列包含1024个矩形微带辐射元，由16个8×8元子阵组成，为拆运方便又可将天线阵列分成4个各自独立的16×16元大子阵列。馈电网络采用微带线与同轴线并用，边馈与底馈结合的并联馈电网络，其中8×8元子阵列利用微带线并联馈电；各8×8子阵间用同轴电览并联馈电，以便展宽频带，减少馈电损耗。另外，8×8元子阵列采用微带线并联边馈，与同轴微带转换插座和总馈线中点相接，底馈输出，微带馈线同辐射元一起加工成型。16×16元子阵列利用四根等长同轴电缆和三个同轴二功分器，对四个8×8元子阵列并联馈电；四个各自独立的16×16元子阵列，同样用四根等长同轴电缆和三个同轴二功分器并联馈电。等长同轴电缆的加工精度≤0.5毫米，以保证由此产生的各单元子阵列之间相位误差在所充许的范围之内。
微带天线基板材料的选取，直接关系天线性能和价格的降低。考虑到本实用新型微带天线只收不发，对旁瓣电平要求不严，在选用基板较厚，相对介电常数较低的材料时，带宽、效率和交叉极化的电平性能就比较好，对制造公差要求也较低。为此，我们选用的是聚四氟乙烯玻璃布敷铜板。其基本参数介电常数＝2.8，损耗正切角为1×10－4～1×10－3，敷铜板厚度一般为0.035毫米，基板厚度为2毫米。
为了保护天线阵面和改善天线增益、效率和展宽频带等电气性能，采用了环氧酚醛玻璃布层压板做为介质盖层。盖板的厚度在≤1／4λg(λg为介质中的波长)的范围内选取，距天线阵面的矩离约为1／2λ。我们选取的盖板厚度为3毫米，它矩天线阵面间的距离为40.5毫米。
微带天线阵列的制作工艺是在生产一般单面印制电路板工艺的基础上，采用计算机控制刻漆膜的方法，电镀抗蚀金属选用价格低的锡铅合金，选用氧化铜蚀刻剂进行蚀刻，获得公差在0.05～0.01毫米范围的加工精度。
由于本实用新型平面结构设计是其天线的基本特点之一，所以为避免极化及指向增益损失，本天线带有极化角调整装置，同方位、俯角调整一起组成角度跟踪系统。在结构设计上用等变形原理，使阵列平面的不平度限制在要求范围之内。
本实用新型的优点与积极效果是显著的。与抛物面型天线相比，C波段卫星地面接收站微带天线，除了平面结构，体积小、重量轻、可以折叠拆装运输方便，调试安装方便，又不受场地限制而外，还可同有源器件兼容，用它组成便携式卫星地面接收站(STVRO)，非常适用于铁路、油田、地质、矿山、森林、牧区、岛屿及部队等流动性大的单位和边陲地区接受卫星电视节目。随着通讯卫星技术的发展，C波段卫星地面接受站微带天线还有着更加广泛的用途和发展前景，如通信、导航、定时等项业务，特别是逐步深入到家庭中去。
下面就结合附图作一简要说明。
附
图1是所设计的天线矩形辐射元结构及辐射机理示意图。它是由贴在具有金属接地板的介质基板上的矩形金属片和微带线所构成。图中1为矩形辐射元，2为微带线，3为介质基板，4为接地板，矩形辐射元的长度L≌λg／2。
附图2是8×8元子阵结构示意图。64个辐射元之间用微带线并联馈电，并实现等辐同相激励。F为总馈电点，同背面同轴插座的中心导体相连，实现底馈输出。子阵的口径面积为45×45平方厘米，辐射元间距为0.75λ。
附图3是微带面阵与介质盖板组合天线结构示意图。5为介质盖板。
附图4为手控极化、方位、俯仰三维角度机械跟踪装置示意图。在俯仰运动中采用了丝杠镙母机构，俯仰控制镙杆(8)的移动由镙母(9)和镙母架(10)调节。活动转盘(6)和(7)都具转动和定中心的作用，(6)为方位转动盘，(7)为极化转动盘，在(6)和(7)盘上都有紧锁机构固定其相对位置。这种机构运动范围大，使用灵活、操作方便。
按本实用新型制作的样机，经测试，其技术指标数据如下中心频率4.00GHz天线带宽≥350MHz天线增益34.4～35.5dB天线效率45.7％旁瓣电平E面(－10.88～－21.31)dBH面(－10.37～－13.01)dB极化方式线极化跟踪方式手控口径面积1.8×1.8平方米
权利要求1.一种C波段卫星地面接收站天线，本实用新型的特征在于它是由矩形微带辐射元、微带同轴馈电网络、介质盖板和手控极化、方位和俯仰三维角度跟踪装置组成的具有平面形状的微带天线。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于微带天线阵列是由16个8×8元子阵组成，又可将天线阵列分成4个各自独立的16×16元大子阵。
3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于各辐射元及子阵之间采取微带线与同轴线并用，边馈与底馈相结合的馈电网络。
4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于所用介质盖板为环氧酚醛玻璃布层压板，厚度为3毫米，距天线阵面间的距离为40.5毫米。
专利摘要C波段卫星地面接收站微带天线，本实用新型采取了微带线与同轴线并用、边馈与底馈相结合的并联馈电网络，并用介质覆盖等技术措施，其中包括矩形微带辐射元、微带同轴馈电网路、介质盖板和手控极化、方位和俯仰三维角度跟踪装置等。在解决天线效率，展宽频带，降低成本等方面有所进展，该天线的特点是平面结构，体积小，重量轻，可以折叠，拆装搬运方便，调试也简单，用它可组成便携式卫星地面接收站。
文档编号H01Q21/00GK2080710SQ9022701
公开日1991年7月10日 申请日期1990年12月29日 优先权日1990年12月29日
发明者杨培仲, 钟顺时, 李万清, 刘忠义, 马根定, 党发宽, 张学军, 李会如, 施吉连 申请人:中国科学院陕西天文台