CN108091987B - 一种卫星通信双频圆极化天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种卫星通信双频圆极化天线，包括内介质支撑、内辐射器、外介质支撑、外辐射器、馈电层和接地层；所述内介质支撑为圆柱体结构，内介质支撑的中部设置有两根同轴电缆；所述内辐射器为四臂螺旋结构，内辐射器的四条螺旋线均匀地圈绕在内介质支撑的外表面；所述外介质支撑为圆柱形环状结构，外介质支撑套装在内介质支撑上，外介质支撑的外径大于内介质支撑的外径；所述外辐射器为四臂螺旋结构，外辐射器的四条螺旋线均匀地圈绕在外介质支撑的外表面。本发明结构简单，体积小，天线频带宽、增益高、两个频带增益一致性高，整体性能较优且满足小型化的要求。

Description

一种卫星通信双频圆极化天线
技术领域
本发明涉及一种卫星通信圆极化天线，具体涉及一种卫星通信双频圆极化天线。
背景技术
C.C.Kilgus在1968年提出了谐振式四臂螺旋结构天线，它由四根螺旋臂组成，每根螺旋臂的长度为四分之一波长的整数倍。四根螺旋臂馈电端的电流幅度相等，相位依次相差90°。它具有心形方向图、良好的前后比及优异的宽波束圆极化特性，广泛应用于卫星通信系统中。双频天线是指一个天线频段内包含两个工作频段，目前大多采用双四臂螺旋结构组合形式，产生两个天线谐振频带，以覆盖通信的收、发两个频带。
然而，由于四臂螺旋天线的窄带特性，目前存在几个缺陷：（1）两个频带的增益性能不一致，影响天线的整体性能；（2）两个频带的各自带宽较窄，尤其为了减小体积而采用介质加载措施后，带宽性能更难实现；（3）两个频带相互影响，天线生产的难度加大，不利于大规模生产应用。
发明内容
发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种卫星通信双频圆极化天线。本发明结构简单，体积小，天线频带宽、增益高、两个频带增益一致性高，整体性能较优且满足小型化的要求。
技术方案：本发明所述卫星通信双频圆极化天线，包括内介质支撑、内辐射器、外介质支撑、外辐射器、馈电层和接地层；
所述内介质支撑为圆柱体结构，内介质支撑的中部设置有两根同轴电缆；所述内辐射器为四臂螺旋结构，内辐射器的四条螺旋线均匀地圈绕在内介质支撑的外表面；
所述外介质支撑为圆柱形环状结构，外介质支撑套装在内介质支撑上，外介质支撑的外径大于内介质支撑的外径；所述外辐射器为四臂螺旋结构，外辐射器的四条螺旋线均匀地圈绕在外介质支撑的外表面；
所述馈电层设置在天线的顶部，馈电层上设置有两组辐射状馈电线，分别为内馈电线组和外馈电线组，内馈电线的长度小于外馈电线的长度；
所述接地层设置在天线的底部，接地层上设置有两组辐射状接地线，分别为内接地线组和外接地线组，内接地线的长度小于外接地线的长度；
所述内辐射器每根螺旋线的顶端通过内馈电线组与同轴电缆连接，内辐射器每根螺旋线的底端通过内接线组相互连接；所述外辐射器每根螺旋线的顶端通过外馈电线组与同轴电缆连接，外辐射器每根螺旋线的底端通过外接线组相互连接。
进一步地，所述内介质支撑的中部设置有与同轴电缆连接的控制电路，控制电路包括阻抗匹配及圆极化电路。
进一步地，所述馈电层上相邻的两根内馈电线和外馈电线在馈电层的中心位置处连接，8条馈电线形成的四个连接点分别连接至两根同轴电缆的内外导体中。
进一步地，所述接地层上的所有内接地线组和外接地线组在接地层中心位置处相接。
有益效果：（1）本发明采用双四臂螺旋结构，结构简单，设计合理，体积小，满足了天线小型化的要求，便于携带和安装。
（2）本发明能够保证天线收发频带的带宽和增益性能，天线的整体性能较优，满足卫星通信移动终端的要求。
（3）本发明两个频带之间的影响较小，便于大规模生产应用。
附图说明
图1为本发明结构图。1、外辐射器；2、内辐射器；3、外介质支撑；4、内介质支撑；5、馈电层；6、接地层；7、控制电路；8、同轴电缆；9、连接器；501、外馈电线组；502、内馈电线组；601、外接地线组；602、内接地线组。
图2为图1中内辐射器结构示意图。
图3为图1中外辐射器结构示意图。
图4为图1中馈电层结构示意图。
图5为图1中接地层结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1：一种卫星通信双频圆极化天线，如图1所示，包括内介质支撑4、内辐射器2、外介质支撑3、外辐射器1、馈电层5、接地层6和连接器9。
所述内介质支撑4为圆柱体结构，内介质支撑4的中部设置有控制电路7和两根同轴电缆8，内介质支撑4的底部设置有连接器9。控制电路7主要包括阻抗匹配及圆极化形成的电路，同轴电缆8及连接器9分别与控制电路7连接。
如图2所示，所述内辐射器2为四臂螺旋结构，包括四条螺旋线，内辐射器2的四条螺旋线均匀地圈绕在内介质支撑4的外表面。所述螺旋线具有一定的宽度，采用可弯曲薄介质基板的敷铜实现。
所述外介质支撑3为圆柱形环状结构，外介质支撑3套装在内介质支撑4上，外介质支撑3的外径大于内介质支撑4的外径。
如图3所示，所述外辐射器1为四臂螺旋结构，包括四条螺旋线，外辐射器1的四条螺旋线均匀地圈绕在外介质支撑3的外表面。所述螺旋线具有一定的宽度，采用可弯曲薄介质基板的敷铜实现。
如图4所示，所述馈电层5设置在天线的顶部，馈电层5的中心位置处设置有同轴电缆8出口，同轴电缆8用于天线的输入与输出。馈电层5上设置有两组辐射状馈电线，分别为外馈电线组501和内馈电线组502，内馈电线的长度小于外馈电线的长度，所述馈电线采用介质基板的敷铜实现。所述馈电层5上相邻的两根内馈电线和外馈电线在馈电层5的中心位置处连接，8条馈电线形成四个连接点，四个连接点再分别连接至两根同轴电缆8的内外导体中。
如图5所示，所述接地层6设置在天线的底部，接地层6上设置有两组辐射状接地线，分别为外接地线组601和内接地线组602，内接地线的长度小于外接地线的长度，所述馈电线采用介质基板的敷铜实现。所述接地层6上的所有内接地线和外接地线在接地层6中心位置处相接。
所述内辐射器2的四条螺旋线的顶端通过内馈电线组502与同轴电缆8连接，内辐射器2的四条螺旋线的底端通过内接线组相互连接；所述外辐射器1的四条螺旋线的顶端通过外馈电线组501与同轴电缆8连接，外辐射器1的四条螺旋线的底端通过外接线组相互连接。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (4)

1.一种卫星通信双频圆极化天线，其特征在于：包括内介质支撑、内辐射器、外介质支撑、外辐射器、馈电层和接地层；
所述内介质支撑为圆柱体结构，内介质支撑的中部设置有两根同轴电缆；所述内辐射器为四臂螺旋结构，内辐射器的四条螺旋线均匀地圈绕在内介质支撑的外表面；
所述外介质支撑为圆柱形环状结构，外介质支撑套装在内介质支撑上，外介质支撑的外径大于内介质支撑的外径；所述外辐射器为四臂螺旋结构，外辐射器的四条螺旋线均匀地圈绕在外介质支撑的外表面；
所述馈电层设置在天线的顶部，馈电层上设置有两组辐射状馈电线，分别为内馈电线组和外馈电线组，内馈电线的长度小于外馈电线的长度；
所述接地层设置在天线的底部，接地层上设置有两组辐射状接地线，分别为内接地线组和外接地线组，内接地线的长度小于外接地线的长度；
所述内辐射器每根螺旋线的顶端通过内馈电线组与同轴电缆连接，内辐射器每根螺旋线的底端通过内接线组相互连接；所述外辐射器每根螺旋线的顶端通过外馈电线组与同轴电缆连接，外辐射器每根螺旋线的底端通过外接线组相互连接。
2.根据权利要求1所述的卫星通信双频圆极化天线，其特征在于：所述内介质支撑的中部设置有与同轴电缆连接的控制电路，控制电路包括阻抗匹配及圆极化电路。
3.根据权利要求1所述的卫星通信双频圆极化天线，其特征在于：所述馈电层上相邻的两根内馈电线和外馈电线在馈电层的中心位置处连接，8条馈电线形成的四个连接点分别连接至两根同轴电缆的内外导体中。
4.根据权利要求1所述的卫星通信双频圆极化天线，其特征在于：所述接地层上的所有内接地线组和外接地线组在接地层中心位置处相接。
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