CN102723605B - 一种ku/ka双频双缝平板天线及其在便携式即时卫星通讯系统中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种ku/ka双频双缝平板天线，其包括依次设置的ku/ka双频辐射器、上馈电层、耦合层和下馈电层；所述ku/ka双频辐射器和上馈电层之间设置有排谐振腔，每排设置有2个谐振腔，在ku/ka双频辐射器的上表面、且与谐振腔贯通设置有竖直的ku辐射缝和ka辐射缝。本发明在接收信号时，当天线工作在ku频段时，所述ku辐射缝向外辐射电磁场，而ka辐射缝整个阵列辐射叠加相互抵消，整体效果相当于只有ku辐射缝向自由空间辐射电磁波。当天线工作在ka频段时，ka辐射缝向外辐射电磁场，而ku辐射缝整个阵列辐射叠加相互抵消，整体效果相当于只有ka辐射缝向自由空间辐射电磁波，从而实现ku/ka频段的分别馈电及高隔离度，同时实现了所述平板天线对ku/ka双频的接收。
Description
技术领域
本发明涉及一种ku/ka双频双缝平板天线及其在便携式即时卫星通讯系统中的应用，属于属于移动卫星通信的技术领域。
背景技术
我国幅员辽阔，通信水平和覆盖还没有到位，尤其在分布辽阔的油田、矿区、金融系统、交通系统、民航系统、边防、海岛、部队等比较偏远地区，传统的通讯网络并不一定能够完全的覆盖。所以在面对灾害等突发事件时，怎样实现便携、即时的通讯成为我们的必须要面对的技术问题。
针对便携的特点，本领域中的卫星通讯系统常采用平板天线进行通讯：平板天线因具有体积小、通信方便等特点，广泛被应用于卫星通信领域。
例如中国专利CN2473765公开了一种接收卫星直播信号的平板天线，其包括一个天线托盘,位于天线托盘上有慢波材料介质层和缝隙阵金属板,缝隙阵金属板有规则分布的缝隙阵,天线托盘下方中部有将接收到的卫星直播信号降频放大并输出的高频头,缝隙阵金属板上面还有将入射的线极化信号转化成相应旋向的圆极化信号的变极化装置。中国专利CN201130714公开了超薄斜波束平板天线，天线馈电部分采用分支波导波导功分器形式,同时辐射单元采用漏波天线形式,在实现天线波束倾斜的同时,保证了天线的匹配带宽和辐射效率,研制出了一种小型化高增益线极化平板天线。中国专利CN 102110902A公开了一种圆极化平板天线，其包括辐射层、馈电网络,辐射层上设有辐射器,馈电网络为线极化平板天线的馈电网络,辐射器向内的一端为缝隙,向外的一端为圆孔。辐射器向外的一端设有十字状的振子,与缝隙成45°角放置。增益和效率大大提升。中国专利CN102255138A公开了圆极化波导平板阵列天线，它在由波导馈电网络激励的矩形开口波导31阵列构成的宽带线极化波导平板阵列天线2上安装圆极化器1实现优良的圆极化波接收与发射能力。所述及的圆极化器1在XY平面上的尺寸与辐射层30完全相同,它由完全相同的两层用导电油墨丝印有斜“十”字图案11的介质薄膜10与ABS材料制作的介质隔框20构成。
但是上述专利并不能同时实现对ku波段线极化和ka波段圆极化的功能，而且不具有较好的ku/ka馈电网络，隔离度较低，因此制约现有的平板天线只能接收ku或ka单一频段的电磁波。只有抛物面天线才能实现对ku/ka双频馈线、并实现ku/ka双频接收，但是抛物天线的体积较大，给移动卫星通信带来诸多不便。
发明内容
针对以上的技术不足，本发明提供一种ku/ka双频双缝平板天线。
本发明还提供上述平板天线在便携式即时卫星通讯系统中的应用。
本发明的技术方案在于：
一种ku/ka双频双缝平板天线，其包括依次设置的ku/ka双频辐射器1、上馈电层2、耦合层3和下馈电层4；
所述ku/ka双频辐射器1和上馈电层2之间设置有2排谐振腔5，每排设置有2个谐振腔5，在ku/ka双频辐射器1的上表面、且与谐振腔5贯通设置有竖直的ku辐射缝6和ka辐射缝7；同一排设置的2个谐振腔5分别通过耦合缝8与T形馈电网络9的两端相连，在所述T形馈电网络9的另一端设置有馈电波导10；
在所述上馈电层2上设置有4条分离缝11，每个分离缝11分别与谐振腔5相连通，所述分离缝11与水平的夹角为45°；
在所述的耦合层上设置有4个耦合波导12和1个馈电波导10-1，所述耦合波导12与所述谐振腔5同轴相对，所述馈电波导10-1与所述馈电波导10相对；
在所述的下馈电层4上设置2条相互平行的耦合缝13、T形馈电网络15和馈电波导14，所述耦合缝13分别与所述T形馈电网络15的两端相连，所述馈电波导14与T形馈电网络15的另一端相连；所述T形馈电网络15与所述T形馈电网络9相对；所述馈电波导14与耦合层3上设置的馈电波导10-1相对。
一种上述ku/ka双频双缝平板天线在便携式即时卫星通讯系统中的应用，所述的便携式即时卫星通讯系统包括ku/ka双频双缝平板天线、变频器、调制解调器模块、GPS模块和数显数控模块，所述的ku/ka双频双缝平板天线通过变频器和同轴数据线与调制解调器模块相连，所述调制解调器模块通过USB数据线与所述的GPS模块相连，所述调制解调器模块通过485线与所述的数显数控模块相连。
本发明的优势在于：
1.本发明整体结构简单、体积小巧。本发明在接收信号时，当天线工作在ku频段时，所述ku辐射缝向外辐射电磁场，而ka辐射缝整个阵列辐射叠加相互抵消，整体效果相当于只有ku辐射缝向自由空间辐射电磁波。当天线工作在ka频段时，ka辐射缝向外辐射电磁场，而ku辐射缝整个阵列辐射叠加相互抵消，整体效果相当于只有ka辐射缝向自由空间辐射电磁波，从而实现ku/ka频段的分别馈电及高隔离度，同时实现了所述平板天线对ku/ka双频的接收。
2.本发明所述平板天线在便携式即时卫星通讯系统中的应用中，其平板天线和数字显示器采用分体式设计，即插即用，具有更强的便携性和易操作性。高精度的卫星天线系统可以在ku和ka双频段工作，工作需要时，将天线的数据接口与数显数控模块对接，所述的数显数控模块可以做成手腕佩戴式，再将天线对正卫星即可收发信号。从设备的安装、跟踪、对星、调整、收藏均可快速完成，安装简单，快速对星。特别适用于野外作业、科考探险、抢险救灾、军事警务和新闻等从业人员。该系统配置灵活，安装方便、体积小、重量轻、便于携带，既可民用，又可军用。
3.本发明所述便携式即时卫星通讯系统实现了小型化、数字化、智能化和网络化，可适合于点到点、点到多点及多点间的小容量通信业务，以传输优质电话和计算机数据为主，还兼传达其它用户业务。如：电话、传真、电传、电报、图像、可视电话、话带数据、计算机数据、复用数据、电话会议等。
4.本发明所述便携式即时卫星通信系统主要针对政府应急通信部门、人防、新闻媒体、移动通信运营商、公安、消防、边防、武警、部队、企事业等用户而设计的新一代卫星通信设备。特别适用于野外作业、科考探险、抢险救灾、军事警务和新闻等从业人员。
附图说明
图1是本发明所述ku/ka双频双缝平板天线的结构示意图；
图2是ku/ka双频双缝平板天线中的ku/ka双频辐射器的背面结构示意图；
图3是ku/ka双频双缝平板天线中的上馈电层的结构示意图；
图4是ku/ka双频双缝平板天线中的耦合层的结构示意图；
图5是ku/ka双频双缝平板天线中的下馈电层的结构示意图。
在图1-5中，1、ku/ka双频辐射器；2、上馈电层；3、耦合层；4、下馈电层；5、谐振腔；6、ku辐射缝；7、ka辐射缝；8、耦合缝；9、T形馈电网络；10、馈电波导；10-1、馈电波导；11、分离缝；12、耦合波导；13、耦合缝；14、馈电波导；15、T形馈电网络。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。
实施例1、
如图1所示。一种ku/ka双频双缝平板天线，其包括依次设置的ku/ka双频辐射器1、上馈电层2、耦合层3和下馈电层4；
如图2和3所示。所述ku/ka双频辐射器1和上馈电层2之间设置有2排谐振腔5，每排设置有2个谐振腔5，在ku/ka双频辐射器1的上表面、且与谐振腔5贯通设置有竖直的ku辐射缝6和ka辐射缝7；同一排设置的2个谐振腔5分别通过耦合缝8与T形馈电网络9的两端相连，在所述T形馈电网络9的另一端设置有馈电波导10；
在所述上馈电层2上设置有4条分离缝11，每个分离缝11分别与谐振腔5相连通，所述分离缝11与水平的夹角为45°；
如图4所示。在所述的耦合层上设置有4个耦合波导12和1个馈电波导10-1，所述耦合波导12与所述谐振腔5同轴相对，所述馈电波导10-1与所述馈电波导10相对；
如图5所示。在所述的下馈电层上设置2条相互平行的耦合缝13、T形馈电网络15和馈电波导14，所述耦合缝13分别与所述T形馈电网络15的两端相连，所述馈电波导14与T形馈电网络15的另一端相连；所述T形馈电网络15与所述T形馈电网络9相对；所述馈电波导14与耦合层3上设置的馈电波导10-1相对。
实施例2、
一种如实施例1所述ku/ka双频双缝平板天线在便携式即时卫星通讯系统中的应用，所述的便携式即时卫星通讯系统包括ku/ka双频双缝平板天线、变频器、调制解调器模块、GPS模块和数显数控模块，所述的ku/ka双频双缝平板天线通过变频器和同轴数据线与调制解调器模块相连，所述调制解调器模块通过USB数据线与所述的GPS模块相连，所述调制解调器模块通过485线与所述的数显数控模块相连。
Claims (2)
1.一种ku/ka双频双缝平板天线，其特征在于，其包括依次设置的ku/ka双频辐射器(1)、上馈电层(2)、耦合层(3)和下馈电层(4)；
所述ku/ka双频辐射器(1)和上馈电层(2)之间设置有2排谐振腔(5)，每排设置有2个谐振腔(5)，在ku/ka双频辐射器(1)的上表面、且与谐振腔(5)贯通设置有竖直的ku辐射缝(6)和ka辐射缝(7)；同一排设置的2个谐振腔(5)分别通过第一耦合缝(8)与第一T形馈电网络(9)的上下两端相连，在所述第一T形馈电网络(9)的水平端设置有第一馈电波导(10)；
在所述上馈电层(2)上设置有4条分离缝(11)，每个分离缝(11)分别与谐振腔(5)相连通，所述分离缝11与水平的夹角为45°；
在所述的耦合层上设置有4个耦合波导(12)和1个第二馈电波导(10-1)，所述耦合波导(12)与所述谐振腔(5)同轴相对，所述第二馈电波导(10-1)与所述第一馈电波导(10)相对；
在所述的下馈电层(4)上设置2条相互平行的第二耦合缝(13)、第二T形馈电网络(15)和第三馈电波导(14)，所述第二耦合缝(13)分别与所述第二T形馈电网络(15)的上下两端相连，所述第三馈电波导(14)与第二T形馈电网络(15)的水平端相连；所述第二T形馈电网络(15)与所述第一T形馈电网络(9)相对；所述第三馈电波导(14)与耦合层(3)上设置的第二馈电波导(10-1)相对。
2.一种利用如权利要求1所述ku/ka双频双缝平板天线的便携式即时卫星通讯系统，其特征，所述的便携式即时卫星通讯系统包括ku/ka双频双缝平板天线、变频器、调制解调器模块、GPS模块和数显数控模块，所述的ku/ka双频双缝平板天线通过变频器和同轴数据线与调制解调器模块相连，所述调制解调器模块通过USB数据线与所述的GPS模块相连，所述调制解调器模块通过485线与所述的数显数控模块相连。
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