CN105449365A - 一种宽频段双圆极化平板自跟踪天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宽频段双圆极化平板自跟踪天线包括：天线阵面、双圆极化子阵馈电网络、支柱、滤波低噪放组件、和差调制器组合、天线罩、天线底板、天线腔体和盖板；天线阵面与双圆极化子阵馈电网络由支柱相连，双圆极化子阵馈电网络固定在天线底板上，支柱的一端穿过天线阵面相应的通孔用螺母固定，支柱的另一端穿过双圆极化子阵馈电网络和天线底板，固定在天线腔体上；滤波低噪放组件及和差调制器组合固定在天线底板的下方；天线底板与天线罩固定在天线腔体上；天线腔体下端安装盖板；滤波低噪放组件的输入端与双圆极化子阵馈电网络的输出端相连；滤波低噪放组件的输出端与和差调制器组合的输入端相连。

Description

一种宽频段双圆极化平板自跟踪天线

技术领域

本发明涉及一种宽频段双圆极化平板自跟踪天线，属于测控产品技术领域。

背景技术

多目标遥测车载站用于地面同时对多个不同频段飞行器的遥测跟踪任务，飞行器在飞经多目标遥测车载站上空时，实现对飞行参数和任务载荷工作状态参数的实时传输，对飞行器进行跟踪定位。

多目标遥测车载站要同时对多个目标进行遥测跟踪，要求一台车上配备多台自跟踪天线，这就对天线提出了小型化要求，另外要实现对不同频段飞行器的遥测跟踪任务，需要天线具有宽频段特性，各频点天线的效率要基本相同，又要实现能够双圆极化跟踪的功能。目前现有技术普通采用传统的抛物面自跟踪天线形式，而在相同增益的条件下，抛物面自跟踪天线的体积将不小于600mm×600mm×240mm，体积过大，大大增加了车载天线的重量，而且频率覆盖较窄，随着多目标遥测车载站技术的发展，传统抛物面自跟踪天线已经无法满足需求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术不足，提供一种宽频段双圆极化平板自跟踪天线，本发明能够实现宽频带、双圆极化、低剖面、高效率等优点。

本发明的技术解决方案为：

一种宽频段双圆极化平板自跟踪天线包括：天线阵面、双圆极化子阵馈电网络、支柱、滤波低噪放组件、和差调制器组合、天线罩、天线底板、天线腔体和盖板；

天线阵面与双圆极化子阵馈电网络由支柱相连，双圆极化子阵馈电网络固定在天线底板上，支柱的一端穿过天线阵面相应的通孔用螺母固定，支柱的另一端穿过双圆极化子阵馈电网络和天线底板，固定在天线腔体上；滤波低噪放组件及和差调制器组合固定在天线底板的下方；天线底板与天线罩固定在天线腔体上；天线腔体下端安装盖板；滤波低噪放组件的输入端与双圆极化子阵馈电网络的输出端相连；滤波低噪放组件的输出端与和差调制器组合的输入端相连。

双圆极化子阵馈电网络背面面向天线底板有十字隔筋结构的一侧叠放在一起，双圆极化子阵馈电网络的个馈电插座穿过天线底板上相应位置上的通孔与滤波低噪放组件以及和差调制器组合相连；天线底板上挖的腔形成了双圆极化子阵馈电网络背面微带线的空气腔。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明采用缝隙耦合馈电的宽频带微带天线形式，实现了低剖面特性，整个天线阵列的高度只有13mm，同时本发明双圆极化子阵馈电网络集成了16个天线单元的馈电微带线、左旋的4个功分网络及右旋的4个功分网络，节省了高度空间，双圆极化子阵馈电网络占用空间仅为4.3mm，而且包含在天线阵列的高度空间内。本发明天线体积仅为400mm×400mm×75mm，相对于相应技术，仅为传统抛物面自跟踪天线的14％，极大节约了空间、降低了成本，工程应用价值极高，通用性大大增强。

(2)本发明中左、右旋链路中的滤波低噪组件处于和差调制器组合之前，这种有源前置的方案，与常规的有源后置的方案相比，将低噪放前的馈线损耗降低了1.5dB。

(3)本发明每4个天线单元组成一个子阵，每个子阵中天线单元的馈电微带线与子阵的双圆极化功分网络采用一体化设计，腐蚀在同一张印制板上，同时本发明和差调制器组合集成了左、右旋和差网络及左、右旋调制器四个功能模块，节省了空间，减少了电缆连接，简化了设计，提高了工程适用性，降低了成本，同时电缆较少，能够提高天线的可靠性。

(4)本发明天线底板上对着双圆极化子阵馈电网络的一面采用十字隔筋结构，将四个子阵的功分网络进行隔离，既可以作为天线阵列的支撑结构又可以减小阵列子阵间耦合，提高阵列增益。

附图说明

图1为本发明天线整体结构示意图；

图2为本发明天线结构侧视图；

图3为本发明天线底板上的十字隔筋结构示意图；

图4为本发明的天线阵面和双圆极化子阵馈电网络结构示意图；

图5为本发明的双圆极化子阵馈电网络印制板背面腐蚀结构示意图；

图6为本发明双圆极化子阵馈电网络印制板，滤波低噪放组件及和差调制器组合的连接示意图图；

图7为本发明和差调制器组合结构示意图；

图8为本发明左旋和差网络和左旋调制器原理示意图；

图9为本发明右旋和差网络和右旋调制器原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1、2、3所示，本发明一种宽频段双圆极化平板自跟踪天线包括：天线阵面1、双圆极化子阵馈电网络2、支柱3、滤波低噪放组件8、和差调制器组合9、天线罩5、天线底板4、天线腔体6和盖板7；

天线阵面1与双圆极化子阵馈电网络2由支柱3相连，双圆极化子阵馈电网络2固定在天线底板4上，支柱3的一端穿过天线阵面1相应的通孔用螺母固定，支柱3的另一端穿过双圆极化子阵馈电网络2和天线底板4，固定在天线腔体6上；滤波低噪放组件8及和差调制器组合9固定在天线底板4的下方；天线底板4与天线罩5固定在天线腔体6上；天线腔体6下端安装盖板7；滤波低噪放组件8的输入端与双圆极化子阵馈电网络2的输出端相连；滤波低噪放组件8的输出端与和差调制器组合9的输入端相连。

双圆极化子阵馈电网络2背面面向天线底板4有十字隔筋结构的一侧叠放在一起，双圆极化子阵馈电网络2的8个馈电插座穿过天线底板4上相应位置上的通孔与滤波低噪放组件8以及和差调制器组合9相连；天线底板4上挖的腔形成了双圆极化子阵馈电网络2背面微带线的空气腔。图3中的H表示用来穿双圆极化子阵馈电网络2的8个馈电插座的通孔。

如图4所示，天线阵面1印制板上腐蚀16个正方形天线单元辐射体；双圆极化子阵馈电网络2的正腐蚀16个十字缝隙和16个口字型天线单元馈电线；

天线阵面1和双圆极化子阵馈电网络2固定在支柱3的两端，天线阵面1、双圆极化子阵馈电网络和支柱3构成的结构提供了正方形天线单元辐射体和十字缝隙之间的耦合馈电空间。

如图5所示，双圆极化子阵馈电网络2背面还腐蚀有4个左旋1/4功分网络、4个右旋1/4功分网络以及双圆极化子阵馈电网络28个功分网络的输出端口焊有8个馈电插座“L1～L4”和“R1～R4”；图5中的D表示16个口字型天线单元馈电线、L表示天线单元左旋口、R表示表示天线单元右旋口、W表示微带线、U表示左旋1/4功分网络、V表示右旋1/4功分网络；

16个口字型天线单元馈电线通过天线单元左旋口以及微带线与4个左旋1/4功分网络相连，4个左旋1/4功分网络的输出端分别焊接插座“L1～L4”；16个口字型天线单元馈电线通过天线单元右旋口以及微带线与4个右旋1/4功分网络相连，4个右旋1/4功分网络的输出端分别焊接插座“R1～R4”。

如图6、7、8、9所示，滤波低噪放组件8为8个，其中4个滤波低噪放组件的输入端通过等相位电缆10与双圆极化子阵馈电网络2的馈电插座“L1～L4”相连，4个滤波低噪放组件的输出端通过等相位电缆10与和差调制器组合9的馈电插座“L1～L4”相连；另外4个滤波低噪放组件8的输入端通过等相位电缆11与双圆极化子阵馈电网络2的的馈电插座“R1～R4”相连，4个滤波低噪放组件8的输出端通过等相位电缆11与和差调制器组合9的馈电插座“R1～R4”相连。

和差调制器组合9包含有左旋和差网络、右旋和差网络、左旋调制器、右旋调制器和地板；采用背对背的形式固定在和差调制器组合9中的地板上，左旋和差网络和左旋调制器通过波针相连，右旋和差网络和右旋调制器通过波针相连。

下面简述下本发明的工作原理：

天线阵列采用4x4共16个单元，分成四个子阵列，天线工作时四个子阵同时接受到电磁波，每一个子阵中四个天线单元通过左旋功分网络合成后产生一个左旋接收信号，每一个子阵中的四个天线单元通过右旋功分网络合成后产生一个右旋接收信号。四个子阵的左旋接收信号进入和差调制器组合中的左旋和差网络，形成左旋方位差信号(ΔEL)，左旋俯仰信号(ΔAL)及左旋和信号(ΣL)，三个左旋信号再进入左旋调制器，方位、俯仰差信号经0/π调制器正交调制相加得到合成的左旋差信号ΔEL+ΔAL，将此左旋差信号ΔEL+ΔAL与左旋和信号ΣL静定向耦合器合成，最终形成一个以方位差、俯仰差信号正交调制的左旋和通道载波ΣL±K(ΔEL+ΔAL)作为整个天线的左旋输出，右旋链路原理与左旋链路一样。

利用本发明记载的技术实现天线，具体实测结果如下：

频率：2.2～2.8GHz

驻波：小于2；

天线极化方式：同时左、右旋圆极化；

轴比：小于4dB；

阵列无源增益：大于19dB

馈线损耗：≤2.5dB

重量：≤8kg

可以看出，上述指标与抛物面天线相比，体积较少，频率覆盖较广。

本发明未详细说明部分属于本领域公知技术。

Claims (6)

1.一种宽频段双圆极化平板自跟踪天线，其特征在于包括：天线阵面(1)、双圆极化子阵馈电网络(2)、支柱(3)、滤波低噪放组件(8)、和差调制器组合(9)、天线罩(5)、天线底板(4)、天线腔体(6)和盖板(7)；

天线阵面(1)与双圆极化子阵馈电网络(2)由支柱(3)相连，双圆极化子阵馈电网络(2)固定在天线底板(4)上，支柱(3)的一端穿过天线阵面(1)相应的通孔用螺母固定，支柱(3)的另一端穿过双圆极化子阵馈电网络(2)和天线底板(4)，固定在天线腔体(6)上；滤波低噪放组件(8)及和差调制器组合(9)固定在天线底板(4)的下方；天线底板(4)与天线罩(5)固定在天线腔体(6)上；天线腔体(6)下端安装盖板(7)；滤波低噪放组件(8)的输入端与双圆极化子阵馈电网络(2)的输出端相连；滤波低噪放组件(8)的输出端与和差调制器组合(9)的输入端相连。

2.根据权利要求1所述的一种宽频段双圆极化平板自跟踪天线，其特征在于：所述天线阵面(1)印制板上腐蚀16个正方形天线单元辐射体；所述双圆极化子阵馈电网络(2)的正面腐蚀16个十字缝隙和16个口字型天线单元馈电线；

天线阵面(1)和双圆极化子阵馈电网络(2)固定在支柱(3)的两端，天线阵面(1)、双圆极化子阵馈电网络和支柱(3)构成的结构提供了正方形天线单元辐射体和十字缝隙之间的耦合馈电空间。

3.根据权利要求2所述的一种宽频段双圆极化平板自跟踪天线，其特征在于：所述双圆极化子阵馈电网络(2)背面还腐蚀有4个左旋1/4功分网络、4个右旋1/4功分网络以及双圆极化子阵馈电网络(2)8个功分网络的输出端口焊有8个馈电插座“L1～L4”和“R1～R4”；

16个口字型天线单元馈电线通过天线单元左旋口以及微带线与4个左旋1/4功分网络相连，4个左旋1/4功分网络的输出端分别焊接插座“L1～L4”；16个口字型天线单元馈电线通过天线单元右旋口以及微带线与4个右旋1/4功分网络相连，4个右旋1/4功分网络的输出端分别焊接插座“R1～R4”。

4.根据权利要求1所述的一种宽频段双圆极化平板自跟踪天线，其特征在于：所述双圆极化子阵馈电网络(2)背面面向天线底板(4)有十字隔筋结构的一侧叠放在一起，双圆极化子阵馈电网络(2)的8个馈电插座穿过天线底板(4)上相应位置上的通孔与滤波低噪放组件(8)以及和差调制器组合(9)相连；天线底板(4)上挖的腔形成了双圆极化子阵馈电网络(2)背面微带线的空气腔。

5.根据权利要求3所述的一种宽频段双圆极化平板自跟踪天线，其特征在于：所述滤波低噪放组件(8)为8个，其中4个滤波低噪放组件的输入端通过等相位电缆(10)与双圆极化子阵馈电网络(2)的馈电插座“L1～L4”相连，4个滤波低噪放组件的输出端通过等相位电缆(10)与和差调制器组合(9)的馈电插座“L1～L4”相连；另外4个滤波低噪放组件(8)的输入端通过等相位电缆(11)与双圆极化子阵馈电网络(2)的的馈电插座“R1～R4”相连，4个滤波低噪放组件(8)的输出端通过等相位电缆(11)与和差调制器组合(9)的馈电插座“R1～R4”相连。

6.根据权利要求5所述的一种宽频段双圆极化平板自跟踪天线，其特征在于：所述和差调制器组合(9)包括左旋和差网络、右旋和差网络、左旋调制器、右旋调制器和地板；采用背对背的形式固定在和差调制器组合(9)中的地板上，左旋和差网络和左旋调制器通过波针相连，右旋和差网络和右旋调制器通过波针相连。