CN103236584A - 旁瓣电平可控平板天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旁瓣电平可控平板天线，包括了辐射层、耦合层和馈电网络；在所述的辐射层上设有辐射器，所述的馈电网络包括级联的反相不等功分波导功分器，所述的馈电网络通过耦合层对辐射层馈电；所述反相不等功分波导功分器，包括T型波导，所述T型波导包括三个以T型排列的矩形波导，其中水平冲齐设置的两个矩形波导的上表面为阶梯式台阶结构。本发明所述旁瓣电平可控平板天线，通过利用反相不等功分波导功分器对天线辐射单元的幅度进行控制，从而获得需要的口径分布，达到控制旁瓣电平的目的。该天线的主要特点是，高增益，高效率，旁瓣可控。

Description

旁瓣电平可控平板天线

技术领域

本发明涉及一种旁瓣电平可控平板天线，属于卫星通信用平板天线的技术领域。

背景技术

卫星通信具有覆盖范围大，通信容量大，传输质量高，组网方便迅速，便于实现全球无缝链接等优点。随着卫星通信信道容量的增加以及C,Ku频段业务的拥挤，L,C,X,Ku等频段不能满足高速，宽带，小口径终端等应用要求。越来越需要工作于更高频段，具有较大带宽和较高频谱效率的卫星通信系统。Ka频段卫星通信因其具有可提供的带宽大，通信容量大，波束窄，终端尺寸小，轨道平面内可容纳的卫星多和抗干扰能力强的优点，成为未来卫星通信的必然趋势。

现有卫星通信用平板天线馈电网络均由等分T型节级联而成，口径为等幅同相分布，其旁瓣电瓶约为-13.5dB，无法满足卫星通信中-14dB的旁瓣要求，进而导致目前国内生产的平板天线在卫通系统中无法入网。

波导型缝隙辐射天线，与传统常用的普通反射面天线相比，具有良好的机械强度，较高的辐射效率，紧凑的天线结构，较低的天线馈电损耗，良好的功率容量等优越性。目前，平板天线以其体积小，携带方便，效率高等优点受到广泛的应用。

考虑到临星干扰，卫星通信用平板天线对于旁瓣、近区旁瓣电平包络都有严格要求。传统波导馈电背腔平板天线，采用等功分、反相功分器级联组成馈电网络，对天线单元进行等幅、同相馈电，天线效率高，但第一旁瓣电平、近区旁瓣电平包络无法达到卫通的要求。这也直接导致了平板天线的在卫星通信系统难以入网、使用率不高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种旁瓣电平可控平板天线，该平板天线对天线单元辐射强度进行加权处理，采用渐削分布实现旁瓣电平控制的目的。

技术术语解释：

旁瓣控制原理：根据泰勒（Taylor）综合法，在天线阵列口径辐射强度符合一定的分布时，可达到旁瓣控制的效果。功分比的确定：根据泰勒（Taylor）综合法，计算出天线阵列各单元的辐射强度，根据辐射强度，确定各级公分器（反相不等功分T型节）功率分配比，按照功分比设计各级功分器。

本发明的技术方案在于：

一种旁瓣电平可控平板天线，包括了辐射层、耦合层和馈电网络；在所述的辐射层上设有辐射器，所述的馈电网络包括级联的反相不等功分波导功分器，所述的馈电网络通过耦合层对辐射层馈电；所述反相不等功分波导功分器，包括T形波导，所述T形波导包括三个以T形排列的矩形波导，其中水平冲齐设置的2个矩形波导的上表面为阶梯式台阶结构。本发明利用旁瓣控制原理，通过级联的反相不等功分波导功分器实现对天线单元辐射强度的控制。

根据本发明优选的，所述的辐射器为缝隙天线。本发明所述的缝隙天线由矩形谐振腔激励，每个谐振腔激励四个缝隙天线，皆为最大偏执；所述耦合层将馈电波导中的能量耦合到谐振腔中，从而实现对谐振腔的激励。

根据本发明优选的，所述阶梯式台阶结构包括2级台阶，所述2级台阶的台阶高度和台阶宽度可调：通过调节每级台阶的宽度，以实现对反相、不等功分波导功分器输出端相位的控制；通过调节每级台阶的高度，以实现对反相、不等功分波导功分器输出端功分比的控制。

本发明的优点在于：

本发明所述旁瓣电平可控平板天线，通过对天线单元辐射强度进行加权处理，采用渐削分布实现旁瓣电平控制，其中所述馈电网络通过利用反相不等功分波导功分器对天线辐射单元的幅度进行控制，从而获得需要的口径分布，达到控制旁瓣电平的目的。该天线的主要特点是，高增益，高效率，旁瓣可控。从图5中可以看出，幅度加权后，旁瓣电平及近区旁瓣。

附图说明

图1是本发明所述旁瓣电平可控平板天线的结构示意图；

图2是馈电网络的结构示意图；

图3是本发明所述反相不等功分波导功分器的平面示意图；

图4是本发明所述反相不等功分波导功分器的立体结构示意图；

图5本发明所述旁瓣电平可控平板天线和现有平板天线方向图比较；

在图1-4中，1、T形波导；1-1、1-2、1-3均为矩形波导；2、阶梯式台阶结构；2-1、台阶；w1、w2均为每级台阶的宽度；h1、h2均为每级台阶的高度；3、辐射层；4、缝隙天线；5、耦合层；6、馈电网络；7、反相不等功分波导功分器。

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、

如图1-4所示。

一种旁瓣电平可控平板天线，包括了辐射层3、耦合层5和馈电网络6；在所述的辐射层3上设有辐射器，所述的馈电网络包括级联的反相不等功分波导功分器7，所述的馈电网络6通过耦合层5对辐射层3馈电；所述反相不等功分波导功分器7，包括T形波导1，所述T形波导包括三个以T形排列的矩形波导1-1、矩形波导1-2和矩形波导1-3，其中水平冲齐设置的矩形波导1-1和矩形波导1-2的上表面为阶梯式台阶结构2。

所述的辐射器为缝隙天线4。所述阶梯式台阶结构2包括2级台阶2-1，所述2级台阶的台阶高度h1、h2和台阶宽度w1、w2可调：通过调节每级台阶的宽度w1、w2，以实现对反相、不等功分波导功分器输出端相位的控制；通过调节每级台阶的高度h1、h2，以实现对反相、不等功分波导功分器输出端功分比的控制。

其中表1列出的分别是：本发明所述一种旁瓣电平可控平板天线中反相、不等功分波导功分器作为级联功分器时，各个台阶宽度、高度所对应的波导功分器输出端的功分比。

表1：

级数	宽度w1/w2	高度h1/h2	功分比
				1	5.5/5.5	3.3/2.4	1.12:1
2	5.5/5.5	3.2/2.8	1.11:1
				3	5.5/5.5	3.1/2.9	1.09:1

其中图5是未加权天线与幅度加权天线（即本发明所述旁瓣电平可控平板天线）旁瓣电平的比较图，从图5可明显看出天线的旁瓣在加权处理后得到明显抑制。

Claims (3)

1.一种旁瓣电平可控平板天线，包括了辐射层、耦合层和馈电网络；在所述的辐射层上设有辐射器，其特征在于，所述的馈电网络包括级联的反相不等功分波导功分器，所述的馈电网络通过耦合层对辐射层馈电；所述反相不等功分波导功分器，包括T形波导，所述T形波导包括三个以T形排列的矩形波导，其中水平冲齐设置的2个矩形波导的上表面为阶梯式台阶结构。

2.根据权利要求1所述的一种旁瓣电平可控平板天线，其特征在于，所述的辐射器为缝隙天线。

3.根据权利要求1所述的一种旁瓣电平可控平板天线，其特征在于，所述阶梯式台阶结构包括2级台阶，所述2级台阶的台阶高度和台阶宽度可调：通过调节每级台阶的宽度，以实现对反相、不等功分波导功分器输出端相位的控制；通过调节每级台阶的高度，以实现对反相、不等功分波导功分器输出端功分比的控制。

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