CN103457020A - 一种异形辐射单元圆极化平板天线 - Google Patents

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薛丽丽
吴超
黄朋
杨猛
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Abstract

本发明涉及一种异形辐射单元圆极化平板天线，包括辐射层、耦合层和馈电网络，在所述辐射层上设有16个辐射器，所述的16个辐射器按照4行×4列的排列方式设置在所述的辐射层上，其特征在于，所述的每个辐射器为异形辐射器：其中沿辐射方向的一侧为切角方形柱结构的凹槽，其中与耦合层相对的一侧设置有1条辐射缝，所述辐射缝与所述切角方形柱结构的凹槽贯通设置；所述馈电网络为线极化平板天线的馈电网络。本发明通过对所述的辐射层的辐射器的结构进行改进，大大提高了该平板天线的增益，效率大大增加，信号质量大幅度提高，但是平板天线的整体几何尺寸并没有改变，有效地节约了平板天线的加工制造成本，利于售后的安装和使用。

Description

一种异形辐射单元圆极化平板天线
技术领域
本发明涉及一种异形辐射单元圆极化平板天线，属于卫星通信的技术领域。
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。
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。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种异形辐射单元圆极化平板天线。
本发明的技术方案在于：
一种异形辐射单元圆极化平板天线，包括辐射层、耦合层和馈电网络，在所述辐射层上设有16个辐射器，所述的16个辐射器按照4行×4列的排列方式设置在所述的辐射层上，其特征在于，所述的每个辐射器为异形辐射器：其中沿辐射方向的一侧为切角方形柱结构的凹槽，其中与耦合层相对的一侧设置有1条辐射缝，所述辐射缝与所述切角方形柱结构的凹槽贯通设置；所述馈电网络为线极化平板天线的馈电网络。
所述切角方形柱结构凹槽的尺寸与天线的工作频率有关。根据本发明优选的，其中，所述切角方形柱结构凹槽的尺寸范围：深度h为0.18λ-0.22λ，长度a为0.3λ-0.5λ，宽度b为0.2λ-0.4λ，其中λ为本异形辐射单元圆极化平板天线的工作频率在空气中传播的波长。
根据本发明优选的，所述的辐射缝的尺寸范围：长为0.5λ-0.55λ，宽为0.08λ-0.1λ。
本发明的优点在于：
本发明通过对所述的辐射层的辐射器的结构进行改进，大大提高了该平板天线的增益，效率大大增加，信号质量大幅度提高，但是平板天线的整体几何尺寸并没有改变，有效地节约了平板天线的加工制造成本，利于售后的安装和使用。
附图说明
图1为本发明所述平板天线的整体结构示意图；
图2是图1的反向示意图；
图3是辐射层上异形辐射器中的切角方形柱结构的凹槽示意图；
图4是图3的反面结构示意图；
图5是本发明所述异形辐射器中辐射缝的结构示意图；
图6本发明中所述耦合层的结构示意图；
图7是本发明中馈电网络的结构示意图；
图8是图7的反面结构示意图；
图9为本发明所述切角方形柱结构的凹槽的结构示意图；
图10为本发明的圆极化原理图；是该本发明增益的仿真结果。
在图1-9中，1、线极化平板天线的馈电网络；2、切角方形柱结构凹槽；3、辐射缝；4、辐射层；5、耦合层；6、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1-10所示。
一种异形辐射单元圆极化平板天线，包括辐射层4、耦合层5和馈电网络6，在所述辐射层4上设有16个辐射器，所述的16个辐射器按照4行×4列的排列方式设置在所述的辐射层4上，其特征在于，所述的每个辐射器为异形辐射器：其中沿辐射方向的一侧为切角方形柱结构的凹槽2，其中与耦合层5相对的一侧设置有1条辐射缝3，所述辐射缝3与所述切角方形柱结构的凹槽2贯通设置；
所述切角方形柱结构凹槽2的尺寸：深度h为0.2λ，长度a为0.4λ，宽度b为0.3λ，其中λ为本异形辐射单元圆极化平板天线的工作频率在空气中传播的波长。
所述的辐射缝的尺寸范围：长为0.5λ，宽为0.08λ。
图10为本发明所述的异形辐射单元圆极化平板天线的圆极化原理图；是该本发明增益的仿真结果；利用该技术发明，天线的增益与相同口径的传统反射面天线相比提高1.0dB以上。
实施例2、
如实施例1所述的一种异形辐射单元圆极化平板天线，其区别在于，所述切角方形柱结构凹槽2的尺寸：深度h为0.18λ，长度a为0.3λ，宽度b为0.2λ，其中λ为本贴片加载异形辐射单元圆极化平板天线的工作频率在空气中传播的波长。
所述的辐射缝3的尺寸范围：长为0.55λ，宽为0.1λ。
实施例3、
如实施例1所述的一种异形辐射单元圆极化平板天线，其区别在于，所述切角方形柱结构凹槽2的尺寸：深度h为0.22λ，长度a为0.5λ，宽度b为0.4λ，其中λ为本贴片加载异形辐射单元圆极化平板天线的工作频率在空气中传播的波长。

Claims (3)

1.一种异形辐射单元圆极化平板天线，包括辐射层、耦合层和馈电网络，在所述辐射层上设有16个辐射器，所述的16个辐射器按照4行×4列的排列方式设置在所述的辐射层上，其特征在于，所述的每个辐射器为异形辐射器：其中沿辐射方向的一侧为切角方形柱结构的凹槽，其中与耦合层相对的一侧设置有1条辐射缝，所述辐射缝与所述切角方形柱结构的凹槽贯通设置；所述馈电网络为线极化平板天线的馈电网络。
2.根据权利要求1所述的一种异形辐射单元圆极化平板天线，其特征在于，所述切角方形柱结构凹槽的尺寸范围：深度h为0.18λ-0.22λ，长度a为0.3λ-0.5λ，宽度b为0.2λ-0.4λ，其中λ为本异形辐射单元圆极化平板天线的工作频率在空气中传播的波长。
3.根据权利要求1所述的一种异形辐射单元圆极化平板天线，其特征在于，所述的辐射缝的尺寸范围：长为0.5λ-0.55λ，宽为0.08λ-0.1λ。
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