CN111129700A - 一种星载l频段天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种星载L频段天线，包括金属支撑体，在金属支撑体顶端横向延伸出方形振子面，方形振子面上方设置有引向器，方形振子面和引向器之间通过支撑架连接，金属支撑体开设有四个沿周向相邻90度的扼流槽，扼流槽向上延伸并将方形振子面分割成四个方形的次级振子面，扼流槽的下端与金属支撑体的底面留有间距，金属支撑体下端连接有底板，底板和方形振子面之间设置有用于支撑方形振子面的支撑柱，底板下部还连接有底座，底座侧边设置有信号输入端口，信号输入端口连接第一馈线和第二馈线的输入端，第一馈线和第二馈线的输出端连接方形振子面。该星载L频段天线采用对称振子的布置形式，结构简单，实现了小型化，提高了天线增益及匹配效率。

Description

一种星载L频段天线

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种星载L频段天线。

背景技术

随着卫星通信的发展，天线作为发射和接收信号的存在，其结构、性能以及制造成本愈发受到人们的重视，而天线的小型化更是人们研究的重点，现在的天线大多结构复杂体积较大，缺乏良好的谐振结构，无法在有限的空间内实现天线高增益和较高的辐射效率。

因此，使得天线小型化的同时拥有高增益及高辐射效率是本技术领域的技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种星载L频段天线，解决现有技术中天线在有限空间内增益和辐射效率较低，以及天线结构复杂可靠性低的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种星载L频段天线，包括沿竖直方向延伸的圆柱形金属支撑体，在所述金属支撑体顶端横向延伸出方形振子面，所述方形振子面上方设置有用于提高天线增益的引向器，所述方形振子面和所述引向器之间通过支撑架连接，所述金属支撑体开设有四个沿周向相邻90度的扼流槽，所述扼流槽向上延伸并将所述方形振子面分割成四个方形的次级振子面，包括周向依次相邻的第一次级振子面、第二次级振子面、第三次级振子面、第四次级振子面，其中，相对的第一次级振子面和第三次级振子面组成第一振子对，相对的第二次级振子面和第四次级振子面组成第二振子对，所述扼流槽的下端与所述金属支撑体的底面留有间距，所述金属支撑体下端连接有底板，所述底板和所述方形振子面之间设置有用于支撑所述方形振子面的支撑柱，所述底板下部还连接有底座，所述底座侧边设置有信号输入端口，所述信号输入端口连接第一馈线和第二馈线的输入端，所述第一馈线和第二馈线的输出端连接所述方形振子面。

在本发明星载L频段天线的另一实施例中，所述底座具有空腔，在所述空腔内放置有90度电桥，所述90度电桥输入端与所述信号输入端口对准连接，所述90度电桥输出端与所述第一馈线和第二馈线的输入端连接。

在本发明星载L频段天线的另一实施例中，所述第一馈线连接第一振子对，其中，所述第一馈线的外壳与所述第一次级振子面电连接，所述第一馈线的内芯与所述第三次级振子面电连接，所述第一馈线的外壳与内芯相互绝缘隔离，所述第一次级振子面与所述第三次级振子面也相互绝缘隔离，所述第二馈线连接第二振子对，其中，所述第二馈线的外壳与所述第四次级振子面电连接，所述第二馈线的内芯与所述第二次级振子面电连接，所述第二馈线的外壳与内芯相互绝缘隔离，所述第二次级振子面与所述第四次级振子面也相互绝缘隔离。

在本发明星载L频段天线的另一实施例中，所述第一次级振子面、第二次级振子面、第三次级振子面和第四次级振子面在靠近所述金属支撑体的拐角处分别向下对应凹陷开设有第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽和第四凹槽，所述第一凹槽的深度小于第三凹槽的深度，所述第四凹槽的深度小于第二凹槽的深度，所述第三凹槽的深度小于第四凹槽的深度。

在本发明星载L频段天线的另一实施例中，所述第一凹槽的底部开设有第一馈线过孔，所述第三凹槽的底部开设有用于固定连接第一连接片的第一连接端的固定孔，所述第一馈线的外壳与第一馈线过孔电连接，所述第一馈线的内芯与第一连接片的第二连接端电连接；所述第四凹槽的底部开设有第二馈线过孔，所述第二凹槽的底部开设有用于固定连接第二连接片的第一连接端的固定孔，所述第二馈线的外壳与第二馈线过孔电连接，所述第二馈线的内芯与第二连接片的第二连接端电连接。

在本发明星载L频段天线的另一实施例中，所述次级振子面以所述方形振子面的中心为起点，沿所述次级振子面的对角线向外开设多个振子面开孔，所述振子面开孔以远离所述方形振子面中心的顺序依次包括第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔以及第五通孔，所述第一通孔、第二通孔、第三通孔及第五通孔为圆孔，所述第四通孔为方形孔且孔径大于所述圆孔，所述第一通孔和第二通孔的间距小于所述第二通孔与第三通孔的间距，所述第三通孔和第四通孔的间距与所述第四通孔和第五通孔的间距相等。

在本发明星载L频段天线的另一实施例中，所述第一次级振子面沿所述第一凹槽相邻的两个侧边分别开设有条形孔，所述第二次级振子面沿所述第二凹槽相邻的两个侧边分别开设有条形孔，所述第三次级振子面沿所述第三凹槽相邻的两个侧边分别开设有条形孔，所述第四次级振子面沿所述第四凹槽相邻的两个侧边分别开设有条形孔。

在本发明星载L频段天线的另一实施例中，所述支撑架为四腿支撑架，包括在所述方形振子面和引向器之间设置的四个支腿，所述四个支腿之间具有星型结构，所述星型结构具有四个星角，每个所述星角连接一个所述支腿，所述星型结构中间开设有竖向的通孔，四个所述支腿下端通过螺钉对应连接所述四个第三通孔，所述支腿上端通过螺钉连接引向器，四个所述支腿均竖向平行设置。

在本发明星载L频段天线的另一实施例中，所述引向器为圆环状，最外圈直径为90mm，中间开设有引向通孔，所述引向器厚度为3mm。

在本发明星载L频段天线的另一实施例中，所述底座下端面还盖合有盖板，所述盖板形状与所述底座形状相适配，盖板边长为50mm，盖板厚度为1.5mm，盖板与底座通过螺钉紧固。

本发明的有益效果是：本发明公开了一种星载L频段天线，包括金属支撑体，在金属支撑体顶端横向延伸出方形振子面，方形振子面上方设置有引向器，方形振子面和引向器之间通过支撑架连接，金属支撑体开设有四个沿周向相邻90度的扼流槽，扼流槽向上延伸并将方形振子面分割成四个方形的次级振子面，扼流槽的下端与金属支撑体的底面留有间距，金属支撑体下端连接有底板，底板和方形振子面之间设置有用于支撑方形振子面的支撑柱，底板下部还连接有底座，底座侧边设置有信号输入端口，信号输入端口连接第一馈线和第二馈线的输入端，第一馈线和第二馈线的输出端连接方形振子面。该星载L频段天线采用对称振子的布置形式，结构简单，实现了小型化，提高了天线增益及匹配效率。

附图说明

图1是本发明星载L频段天线一实施例分解示意图；

图2是图1所示实施例组装示意图；

图3是本发明星载L频段天线另一实施例中90度电桥原理示意图；

图4是本发明星载L频段天线另一实施例中金属支撑体与底板的连接示意图；

图5是本发明星载L频段天线另一实施例中第一连接片和第二连接片与方形振子面连接局部示意图；

图6是本发明星载L频段天线另一实施例中金属支撑体仰视图；

图7是本发明星载L频段天线另一实施例中倾斜座示意图；

图8是本发明星载L频段天线另一实施例中天线驻波比示意图；

图9是本发明星载L频段天线另一实施例中1090MHz频点天线3D方向图；

图10是本发明星载L频段天线另一实施例中1090MHz频点天线2D方向图；

图11是本发明星载L频段天线另一实施例中1090MHz频点天线2D轴比方向图；

图12是本发明星载L频段天线另一实施例中1090MHz频点星体作为反射板的天线方向图；

图13是本发明星载L频段天线另一实施例中1090MHz频点φ＝-30°时的天线方向图；

图14是本发明星载L频段天线另一实施例中1090MHz频点φ＝-20°时的天线方向图；

图15是本发明星载L频段天线另一实施例中1090MHz频点φ＝-10°时的天线方向图；

图16是本发明星载L频段天线另一实施例中1090MHz频点φ＝0°时的天线方向图；

图17是本发明星载L频段天线另一实施例中1090MHz频点φ＝10°时的天线方向图；

图18是本发明星载L频段天线另一实施例中1090MHz频点φ＝20°时的天线方向图；

图19是本发明星载L频段天线另一实施例中1090MHz频点φ＝30°时的天线方向图；

图20是本发明星载L频段天线另一实施例中1090MHz频点φ＝40°时的天线方向图；

图21是本发明星载L频段天线另一实施例中1090MHz频点φ＝55°时的天线方向图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1显示了本发明星载L频段天线一实施例分解示意图，图2是图1所示实施例组装示意图，结合图1和图2，该星载L频段天线包括沿竖直方向延伸的圆柱形金属支撑体1，在所述金属支撑体1顶端横向延伸出方形振子面2，所述方形振子面2上方设置有用于提高天线增益的引向器3，所述方形振子面2和所述引向器3之间通过支撑架4连接，所述金属支撑体1开设有四个沿周向相邻90度的扼流槽11，所述扼流槽11向上延伸并将所述方形振子面2分割成四个方形的次级振子面，包括周向依次相邻的第一次级振子面21、第二次级振子面22、第三次级振子面23、第四次级振子面24，其中，相对的第一次级振子面21和第三次级振子面23组成第一振子对，相对的第二次级振子面22和第四次级振子面24组成第二振子对，所述扼流槽11的下端与所述金属支撑体1的底面留有间距，所述金属支撑体1下端连接有底板5，所述底板5和所述方形振子面2之间设置有用于支撑所述方形振子面的支撑柱6，所述底板5下部还连接有底座7，所述底座7侧边设置有信号输入端口71，所述信号输入端口71连接第一馈线和第二馈线的输入端，所述第一馈线和第二馈线的输出端连接所述方形振子面。

优选的，所述底座7具有空腔，在所述空腔内放置有90度电桥，图3是90度电桥原理示意图，结合图1至图3，所述90度电桥输入端C1与所述信号输入端口71对准连接，所述90度电桥输出端与所述第一馈线和第二馈线的输入端连接。具体的，90度电桥具有两个输出端，一个是第一输出端C11，另一个是第二输出端C12，所述第一输出端C11对应连接第一馈线的输入端，所述第二输出端C12对应连接第二馈线的输入端，90度电桥的输入端和输出端之间具有两个微带通道，分别为第一微带通道W1和第二微带通道W2，其中第一微带通道W1与第二微带通道W2具有长度差以此形成信号的相位差，由于设置两条具有长度差的微带线进而优化减少匹配回路，提高天线整体辐射效率，实现两路馈线的差分馈电，达到天线的圆极化目的。

优选的，所述第一馈线和第二馈线为两根50欧姆电缆。

优选的，所述金属支撑体1为中空圆筒状，所述扼流槽11在所述金属支撑体1外表面竖向开设，所述金属支撑体1被四个竖向的扼流槽11分割为四个直立的筒瓣12，所述每个筒瓣12连接一个所述次级振子面。

优选的，所述方形振子面为正方形，边长为95mm，材料为2A12铝镀金。

优选的，所述金属支撑体1高度为73.5mm，金属支撑体1下端连接有底板5，所述底板5为正方形板，边长为95.5mm，厚度为6mm，所述底板5和所述方形振子面2之间设置有用于支撑所述方形振子面2的支撑柱6，具体的，所述底板5周边及四角位置开设有孔51，底板四角位置处的孔51通过螺钉连接有竖直设置在底板5上的支撑柱6，所述支撑柱6顶端通过螺钉连接所述方形振子面2。支撑柱6的设置使得所述方形振子面2结构更加牢固，增强了方形振子面2的承载能力。

进一步优选的，所述支撑柱高度为73.5mm，直径为8mm，所述支撑柱和支撑架材料为聚酰亚胺(喷白光漆)。

优选的，图4是本发明星载L频段天线另一实施例中金属支撑体与底板的连接示意图，图5是本发明星载L频段天线另一实施例中第一连接片和第二连接片与方形振子面连接局部示意图，图6是本发明星载L频段天线另一实施例中金属支撑体仰视图，结合图1至图6，所述底座7为正方形底座，边长为50mm，高度为11.5mm，所述底座7侧边设置有信号输入端口71，所述信号输入端口71接有SMA接头，所述底座7上端面开设有传输孔，分别为第一传输孔72和第二传输孔73，第一馈线穿过该第一传输孔72连接到方形振子面，第二馈线穿过该第二传输孔73连接到方形振子面，底座7上端面还开设有多个用于与底板5固定的螺钉孔74。所述底板5上开设有与第一传输孔72对应的传输孔52，以及与第二传输孔73对应的传输孔53，同时开设有多个与底座7的螺钉孔74对应的螺钉孔54，用于将底座7和底板5相固定。

进一步优选的，金属支撑体1开设有上下贯通的馈线过孔，包括第一馈线过孔T2和第二馈线过孔T3，第一馈线过孔T2对应底板5的传输孔52，第二馈线过孔T3对应底板5的传输孔53，金属支撑体1下端面还开设有安装孔T4，安装孔T4对应底板5的螺钉孔54，安装孔T4用于将金属支撑体1和底板5以及电子7固定结合在一起。金属支撑体1、底板5以及底座7通过上述的安装孔T4、螺钉孔54以及螺钉孔74固定安装在一起，增加了天线整体牢固性。

进一步优选的，所述金属支撑体1中心开设有延伸到底部的通孔T1。开设通孔可减轻天线整体质量，实现轻便化。

优选的，所述底座7下端面还盖合有盖板，所述盖板形状与所述底座形状相适配，盖板边长为50mm，盖板厚度为1.5mm，盖板材料为2A12铝(本色导电氧化)，盖板与底座通过螺钉紧固。设置盖板使得底座可快速拆卸，便于底座内90度电桥的安装，也防止底座内电器件遭受破坏。

优选的，第一馈线连接第一振子对，其中，所述第一馈线的外壳与所述第一次级振子面21电连接，所述第一馈线的内芯与所述第三次级振子面23电连接，所述第一馈线的外壳与内芯相互绝缘隔离，所述第一次级振子面21与所述第三次级振子面23也相互绝缘隔离。

进一步优选的，所述第一馈线的内芯和外壳之间设置有绝缘层，保障绝缘隔离。

优选的，第二馈线连接第二振子对，其中，所述第二馈线的外壳与所述第四次级振子面电连接，所述第二馈线的内芯与所述第二次级振子面电连接，所述第二馈线的外壳与内芯相互绝缘隔离，所述第二次级振子面与所述第四次级振子面也相互绝缘隔离。

进一步优选的，与第一馈线类似，所述第二馈线的内芯和外壳之间也设置有绝缘层，不再赘述。

优选的，所述第一次级振子面、第二次级振子面、第三次级振子面和第四次级振子面在靠近所述金属支撑体的拐角处分别向下对应凹陷开设有第一凹槽A1、第二凹槽A2、第三凹槽A3和第四凹槽A4，所述第一凹槽A1的深度小于第三凹槽A3的深度，所述第四凹槽A4的深度小于第二凹槽A2的深度，所述第三凹槽A3的深度小于第四凹槽A4的深度。上述各个凹槽具有不同的凹陷深度，且凹陷深度依照上述是逐渐增大的。这样设置有利于连接片在拐角处的搭接，不会使得连接片之间互相接触连接，以免对振子性能产生影响。

优选的，存在另一种凹槽深度的设置方式，第一凹槽的深度小于第三凹槽的深度，第四凹槽的深度小于第二凹槽的深度，第二凹槽的深度小于第一凹槽的深度。

优选的，所述第一凹槽A1的底部开设有第一馈线过孔T2，所述第三凹槽A3的底部开设有用于固定连接第一连接片D1的第一连接端D11的固定孔K1，所述第一馈线的外壳与第一馈线过孔T2电连接，所述第一馈线的内芯X1(图中为了显示明确，内芯X1以伸出搭接片上端面来表示，实际可位于搭接片内部)与第一连接片D1的第二连接端D12电连接，具体的，第一馈线内芯X1跟随第一馈线外壳穿过第一馈线过孔T2后与第一连接片D1的第二连接端D12连接，这里可采用焊接连接形式，将第一馈线内芯和第一连接片连接的更为固定，而第一馈线的外壳由于与第一馈线的内芯绝缘所以不与第一连接片D1电连接，而是通过第一馈线过孔T2电连接第一次级振子面21，所述第四凹槽A4的底部开设有第二馈线过孔T3，所述第二凹槽A2的底部开设有用于固定连接第二连接片D2的第一连接端D21的固定孔K2，所述第二馈线的外壳与第二馈线过孔T3电连接，所述第二馈线的内芯X2(同上述，为了显示明确，内芯X2伸出搭接片上端面)与第二连接片D2的第二连接端D22电连接。具体的，第二馈线内芯X2跟随第二馈线外壳穿过第二馈线过孔T3后与第二连接片D2的第二连接端D22连接，这里同样可采用焊接连接形式将第二馈线内芯X2与第二连接片D2连接，可使得第二馈线内芯X2与第二连接片D2的连接更为牢固。

优选的，在天线馈线连接中，如果单纯的直接使用馈线焊接连接，一方面馈线长度不易控制，易造成额外的相位差，另一方面，直接焊接会导致馈线悬空，馈线容易松动，馈线的牢固性会受到影响，在该天线设置第一连接片D1和第二连接片D2是为了将第一馈线和第二馈线的内芯和外壳区分开来便于和对应的振子面连接，连接片搭接在振子对上可实现馈线内芯和外壳的区分连接，且内芯和外壳相互绝缘，同时连接片的设置还增强了馈线与振子面结构的稳定性，以连接片为载体，更好的将馈线这种易变形难固定的物体与振子面对应连接，再加以焊接连接形式，进一步增强馈线与振子面连接牢靠性，使得该天线结构牢固可靠。

优选的，所述第一馈线过孔和第二馈线过孔均为单孔，所述固定孔为并列设置的双孔。固定孔设置为双孔是为了增强连接片与其连接的稳固性，如果固定孔也设置为单孔容易使得连接片围绕该单孔发生转动，难以保证旋转方向的单一牢固性，所以设置为双孔。

进一步优选的，所述第一连接片D1和第二连接片D2均为长片状，且均具有第一连接端和第二连接端，其中第一连接端对应所述固定孔开设有双孔，第二连接端开有单孔，且第一连接端宽度大于第二连接端宽度，这样在将第一连接端固定在凹槽底部时具有更多的接触面积，使得紧固摩擦力增大，便于固定的牢靠。

进一步优选的，所述第一连接片D1搭接在所述第一凹槽A1和第三凹槽A3之间，为倾斜布置，第一连接片D1的第二连接端D12高度高于第一连接片D1的第一连接端D11高度，第二连接片D2搭接在第二凹槽A2和第四凹槽A4之间，为倾斜布置，第二连接片D2的第二连接端D22高度高于第二连接片D2的第一连接端D21高度。俯视方向看，第一连接片D1和第二连接片D2呈“x”排布，但二者具有高度差，互不接触。设置为该形式避免了第一连接片和第二连接片的连接接触，从而间接避免了第一馈线内芯X1和第二馈线内芯X2的连接，保证了上述连接片的“区分”连接作用。

进一步优选的，所述第一馈线的内芯X1穿过所述第一连接片D1的第二连接端D12的单孔与第一连接片D1连接，所述第一连接片D1的第一连接端D11通过双孔与第三次级振子面23固定，实现第一馈线的内芯X1与第三次级振子面23的连接。与第一连接片D1相类似的，第二馈线的内芯X2穿过所述第二连接片D2的第二连接端D22的单孔与第二连接片D2连接，所述第二连接片D2的第一连接端D21通过双孔与第二次级振子面22固定，实现第二馈线的内芯X2与第二次级振子面22的连接。所述馈线内芯与连接片为焊接连接，使用平头烙铁，先使用助焊剂(如松香)去除氧化，增大焊接面积，再在其局部使用烙铁加温，最后采用焊锡丝。此种焊接设置增强焊接后馈线与连接片的稳定性，采用焊锡丝可增强导电性能。

优选的，所述连接片厚度为3mm，长度为8mm，材料为2A12铝镀银。

优选的，所述次级振子面以所述方形振子面的中心为起点，沿所述次级振子面的对角线向外开设多个振子面开孔，具体的，所述第一次级振子面21沿所述第一凹槽A1对应的对角线上设置有多个振子面开孔，所述第二次级振子面22沿所述第二凹槽A2对应的对角线上设置有多个振子面开孔，所述第三次级振子面23沿所述第三凹槽A3对应的对角线上设置有多个振子面开孔，所述第四次级振子面24沿所述第四凹槽A4对应的对角线上设置有多个振子面开孔。

进一步优选的，所述振子面开孔以远离所述方形振子面中心的顺序依次包括第一通孔Q1、第二通孔Q2、第三通孔Q3、第四通孔Q4以及第五通孔Q5，所述第三通孔Q3和第五通孔Q5为圆孔，所述第一通孔Q1、第二通孔Q2和第四通孔Q4为方形孔，且第四通孔Q4的孔径大于所述圆孔的孔径，所述第一通孔Q1和第二通孔Q2的间距小于所述第二通孔Q2与第三通孔Q3的间距，所述第三通孔Q3和第四通孔Q4的间距与所述第四通孔Q4和第五通孔Q5的间距相等。开设上述圆孔或/和方形孔有利于减轻天线重量，同时开设这些孔是应用了分形结构原理，振子面外形近似于方形，开孔形状同为方形则利于天线电流的改变，进而可以起到增大天线带宽的作用。

进一步优选的，所述第五通孔Q5连接所述支撑柱6顶端，二者通过螺钉固定。

优选的，所述第一次级振子面21沿所述第一凹槽A1相邻的两个侧边分别开设有条形孔Q6，所述第二次级振子面22沿所述第二凹槽A2相邻的两个侧边分别开设有条形孔Q6，所述第三次级振子面23沿所述第三凹槽A3相邻的两个侧边分别开设有条形孔Q6，所述第四次级振子面24沿所述第四凹槽A4相邻的两个侧边分别开设有条形孔Q6。条形孔的开设一方面减轻天线重量，另一方面引导电流流通，增大天线带宽。

优选的，所述方形振子面2上方设置有用于提高天线增益的引向器3，所述方形振子面2和所述引向器3之间通过支撑架4连接。

优选的，所述引向器3为圆环状，最外圈直径为90mm，中间开设有引向通孔Y1，所述引向器3厚度为3mm，引向器材料为2A12铝本色导电氧化(喷白光漆)。该引向器为距离半波振子1/4波长的环形引向结构，其中1/4波长是指该引向器距离振子面的高度，这里由八木天线结构引申变形而来，引向器对该天线起导向作用，增大了该天线正顶方向的增益。

进一步优选的，引向器的设置可对天线产生一定的辐射影响，因此引向器的中间开设有引向通孔Y1，一方面为了减轻天线重量，另一方面降低了引向器对该天线的辐射影响，保证天线辐射特性。

优选的，所述支撑架4为四腿支撑架，包括在所述方形振子面2和引向器3之间设置的四个支腿41，所述四个支腿41之间具有星型结构42，所述星型结构42具有四个星角421，每个所述星角421连接一个所述支腿41，所述星型结构42中间开设有竖向的通孔422，一方面减轻天线重量，另一方面保证天线辐射特性，四个所述支腿41下端通过螺钉对应连接所述四个第三通孔Q3，支腿41上端通过螺钉连接引向器3，四个所述支腿41均竖向平行设置。

优选的，该天线具有安装步骤，步骤如下：

1)将第一馈线和第二馈线端头处的外壳剥落，露出端头的内芯，内芯露出的距离可为3mm；

2)将第一馈线的一个端头从金属支撑体底部的过孔T1穿过并将其外壳与第一次级振子面焊接固定，注意不要留毛刺，同理，将第二馈线的一个端头从金属支撑体底部的过孔T1穿过并将其外壳与第四次级振子面焊接固定，同样不能留毛刺；

3)利用万用表的两端分别连接第一馈线内芯和第一次级振子面，两者之间应该呈断开状态；同理，利用万用表的两端分别连接第二馈线内芯和第四次级振子面，两者之间应该呈断开状态；利用万用表分别连接第一馈线外壳和第一次级振子面，两者应该呈短路状态，利用万用表的两端分别连接第二馈线外壳和第四次级振子面，两者之间应该呈短路状态；

4)将第二连接片的第二连接端放置在第四凹槽中，使第二馈线的内芯穿过第二连接片的第二连接端的单孔，第二连接片的第一连接端放置在第二凹槽中，且用螺钉紧固在第二凹槽中，同时在螺钉连接处涂抹螺纹胶；

5)将第二馈线内芯与第二连接片的第二连接端的单孔焊接连接，焊接时，使用平头烙铁，采用先上松香(助焊剂)，再局部用烙铁加温，再上焊锡丝的方式操作，焊接之后，焊锡应当呈钟乳状，并浸润到第二连接片上；

6)将第一连接片的第二连接端放置在第一凹槽中，使第一馈线的内芯穿过第一连接片的第二连接端的单孔，第一连接片的第一连接端放置在第三凹槽中，且用螺钉紧固在第三凹槽中，同时在螺钉连接处涂抹螺纹胶；

7)将第一馈线内芯与第一连接片的第二连接端的单孔焊接连接，焊接时，使用平头烙铁，采用先上松香(助焊剂)，再局部用烙铁加温，再上焊锡丝的方式操作，焊接之后，焊锡应当呈钟乳状，并浸润到第一连接片上；

8)使用螺钉将引向器与支撑架固定在一起；

9)使用螺钉将引向器固定在方形振子面上方，安装螺钉时注意涂抹螺纹胶(DG-4蓝色)，确保螺钉的拧紧；

10)利用螺钉将支撑柱固定在方形振子面的底部；

11)将上述第一馈线和第二馈线未固定的一端分别穿过底板，后将支撑柱与底板利用螺钉微微紧固，暂时不拧紧；

12)将金属支撑体下端面开设的安装孔T4对准底板的螺钉孔54，再用螺钉紧固；

13)将支撑柱与底板用螺钉紧固，螺钉连接处涂抹螺纹胶；

14)将底座通过螺钉安装到底板下方，螺钉连接处涂抹螺纹胶；

15)将安装好的天线倒置，底座朝上，将90度电桥放入底座内，将其输入端对准底座侧面的信号输入端口，保证两根馈线未固定的一端从90度电桥中间的方形孔露出来。

16)使用螺钉将90度电桥固定在底座内，安装螺钉时，涂抹螺纹胶(DG-4蓝色)，确保螺钉拧紧。

17)用镊子将馈线未固定的另一端弯向最近的90度电桥输出端，用烙铁将馈线内芯与90度电桥输出端焊接，馈线外壳与地焊接，注意不要留毛刺；

18)焊接后，焊锡应当呈钟乳状，并浸润到90度电桥的微带线上，及时清理助焊剂；

19)将信号输入端口进行搪锡去金处理，然后将馈线连接的SMA接头从底座外侧插入，确保其导电内芯位于90电桥的上方，利用螺钉将SMA接头固定在底座上。

20)先将SMA接头内芯焊接在90度电桥输入端，然后使用欧米伽线将SMA接头内芯焊接在90度电桥输入端，焊接后，焊锡应当呈钟乳状，并浸润到90度电桥的微带线上，并及时的清理助焊剂；

21)用螺钉将盖板固定在底座上；

22)用矢量网络分析仪测量天线的驻波，确保驻波在指标范围之内；

23)打开盖板，在导线与天线振子之间的缝隙内注入少量螺纹胶，并待其固定；

24)重新盖上盖板，此时利用螺钉将盖板和底座固定，注意连接处涂抹螺纹胶(DG-4蓝色)，确保螺钉拧紧。

优选的，图7是本发明星载L频段天线另一实施例中倾斜座示意图，结合图1和图7，所述底板5下方还设置有倾斜座Z1，所述倾斜座Z1开设有方孔Z11，底座7穿过方孔Z11置于倾斜座Z1内部，该倾斜座倾斜角度为45°，该天线倾斜设置提高了波束有效覆盖率，优化了天线的底板离星体上底面的距离，提高了天线增益。

进一步优选的，在倾斜座Z1侧面上开设有镂空孔Z12，用于减少整个天线的重量,在倾斜座Z1底面设置有用于支撑稳固倾斜座Z1的支撑脚Z13。

进一步优选的，所述倾斜座Z1有一侧面为挖空侧面，一方面减轻天线重量，另一方面方便从该侧面进行对底座及底座内90度电桥的后续检修及相应处理。

优选的，该天线竖向长度，即引向器上端面到盖板下端面距离为178mm，最大横向长度即底板长度95.5mm，天线整体体积小，重量轻，实现了天线的小型化，同时该天线开设扼流槽防止电流回流，提高辐射效率，加设引向器提高天线增益，安装90度电桥实现90度相位差等幅输出，优化减少匹配回路，进一步提高天线整体辐射效率。

优选的，图8是天线驻波比示意图，如图8所示，此时SMA接头的匹配阻抗为50欧姆，在1.07到1.10GHz频段范围内，驻波比小于1.5。而驻波最小的点不在需要的频段内，这是因为此时的天线增益最大，需要考虑天线增益这一因素。

驻波比公式：SWR＝R/r＝(1+K)/(1-K)，其中反射系数K＝(R-r)/(R+r)，K为负值时表明相位相反，R和r分别是输出阻抗和输入阻抗。当两个阻抗数值一样时，即达到完全匹配，反射系数K等于0，驻波比为1，但此为一种理想状况，实际上总是存在着反射，所以驻波比总是大于1的。

优选的，图9是该天线在1090MHz频点的3D方向图，如图9所示，主瓣在该天线的轴向方向，但此时背瓣比较大，这主要是因为底板面积相对较小所导致，需要在整体仿真时利用星体减少方向图的背瓣，从而进一步提高主瓣的增益。该天线为定向天线，辐射方向为超正顶方向辐射，主瓣方向图指向正顶，该天线带宽较宽，正顶方向上增益高，极化轴比低。

进一步优选的，在笛卡尔坐标系中，Theta代表从+Z指向XOY面，是方位角，Phi是代表从+X开始绕+Z轴旋转，是水平角。

优选的，图10是该天线在1090MHz频点的2D方向图，如图10所示，最大左旋圆极化增益位于法向，增益值为8.4dBi，在20°×20°范围内符合设计要求的大于6dBi，同时还具备一定的覆盖裕量，S1和S2表示了Phi为0°和90°时的曲线情况，可以看出，图中曲线大致重叠，具有较强的一致性，体现了该天线圆极化性能良好。

优选的，图11是该天线在1090MHz频点的2D轴比方向图，如图11所示，轴比最佳位置位于法向，轴比值小于0.1dB，说明该天线具备良好圆极化能力，同时在±30度空域范围内轴比均小于1.5，符合设计要求，图中S3表示Phi＝0°时的曲线情况，图中S4表示Phi＝90°时的曲线情况，天线的轴比反映了天线对通信系统的链路状况，天线轴比越低，天线中的正交极化分量中的长轴和短轴的差别就越小，天线在工作运行时的极化损耗就越小，对通信系统的链路就越好，在天线结构中应该尽量使得天线对称，加工时尽量保证两边的馈电长度差一致，该天线为对称结构，且馈电长度差一致，因此工作时极化损耗小，且天线具备良好的圆极化能力。

优选的，图12是该天线在1090MHz频点利用星体作为反射板的方向图，如图12所示，设计总增益可达8.1dBi，图13至图21分别示意了φ为-30°、-20°、-10°、0°、10°、20°、30°、40°、55°时的波束覆盖范围，如图13至图21所示，在φ＝10°时，增益高于6dB的波束覆盖范围最大，覆盖了θ＝13°-72°，在θ<-30°或者θ>55°时，增益无法覆盖。

基于以上实施例，本发明公开了一种星载L频段天线，包括金属支撑体，在金属支撑体顶端横向延伸出方形振子面，方形振子面上方设置有引向器，方形振子面和引向器之间通过支撑架连接，金属支撑体开设有四个沿周向相邻90度的扼流槽，扼流槽向上延伸并将方形振子面分割成四个方形的次级振子面，扼流槽的下端与金属支撑体的底面留有间距，金属支撑体下端连接有底板，底板和方形振子面之间设置有用于支撑方形振子面的支撑柱，底板下部还连接有底座，底座侧边设置有信号输入端口，信号输入端口连接第一馈线和第二馈线的输入端，第一馈线和第二馈线的输出端连接方形振子面。该星载L频段天线采用对称振子的布置形式，结构简单，实现了小型化，提高了天线增益及匹配效率。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种星载L频段天线，其特征在于，包括沿竖直方向延伸的圆柱形金属支撑体，在所述金属支撑体顶端横向延伸出方形振子面，所述方形振子面上方设置有用于提高天线增益的引向器，所述方形振子面和所述引向器之间通过支撑架连接，所述金属支撑体开设有四个沿周向相邻90度的扼流槽，所述扼流槽向上延伸并将所述方形振子面分割成四个方形的次级振子面，包括周向依次相邻的第一次级振子面、第二次级振子面、第三次级振子面、第四次级振子面，其中，相对的第一次级振子面和第三次级振子面组成第一振子对，相对的第二次级振子面和第四次级振子面组成第二振子对，所述扼流槽的下端与所述金属支撑体的底面留有间距，所述金属支撑体下端连接有底板，所述底板和所述方形振子面之间设置有用于支撑所述方形振子面的支撑柱，所述底板下部还连接有底座，所述底座侧边设置有信号输入端口，所述信号输入端口连接第一馈线和第二馈线的输入端，所述第一馈线和第二馈线的输出端连接所述方形振子面。

2.根据权利要求1所述的星载L频段天线，其特征在于，所述底座具有空腔，在所述空腔内放置有90度电桥，所述90度电桥输入端与所述信号输入端口对准连接，所述90度电桥输出端与所述第一馈线和第二馈线的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的星载L频段天线，其特征在于，所述第一馈线连接所述第一振子对，其中，所述第一馈线的外壳与所述第一次级振子面电连接，所述第一馈线的内芯与所述第三次级振子面电连接，所述第一馈线的外壳与内芯相互绝缘隔离，所述第一次级振子面与所述第三次级振子面也相互绝缘隔离，所述第二馈线连接所述第二振子对，其中，所述第二馈线的外壳与所述第四次级振子面电连接，所述第二馈线的内芯与所述第二次级振子面电连接，所述第二馈线的外壳与内芯相互绝缘隔离，所述第二次级振子面与所述第四次级振子面也相互绝缘隔离。

4.根据权利要求3所述的星载L频段天线，其特征在于，所述第一次级振子面、第二次级振子面、第三次级振子面和第四次级振子面在靠近所述金属支撑体的拐角处分别向下对应凹陷开设有第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽和第四凹槽，所述第一凹槽的深度小于第三凹槽的深度，所述第四凹槽的深度小于第二凹槽的深度，所述第三凹槽的深度小于第四凹槽的深度。

5.根据权利要求4所述的星载L频段天线，其特征在于，所述第一凹槽的底部开设有第一馈线过孔，所述第三凹槽的底部开设有用于固定连接第一连接片的第一连接端的固定孔，所述第一馈线的外壳与第一馈线过孔电连接，所述第一馈线的内芯与第一连接片的第二连接端电连接；所述第四凹槽的底部开设有第二馈线过孔，所述第二凹槽的底部开设有用于固定连接第二连接片的第一连接端的固定孔，所述第二馈线的外壳与第二馈线过孔电连接，所述第二馈线的内芯与第二连接片的第二连接端电连接。

6.根据权利要求5所述的星载L频段天线，其特征在于，所述次级振子面以所述方形振子面的中心为起点，沿所述次级振子面的对角线向外开设多个振子面开孔，所述振子面开孔以远离所述方形振子面中心的顺序依次包括第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔以及第五通孔，所述第一通孔、第二通孔、第三通孔及第五通孔为圆孔，所述第四通孔为方形孔且孔径大于所述圆孔，所述第一通孔和第二通孔的间距小于所述第二通孔与第三通孔的间距，所述第三通孔和第四通孔的间距与所述第四通孔和第五通孔的间距相等。

7.根据权利要求6所述的星载L频段天线，其特征在于，所述第一次级振子面沿所述第一凹槽相邻的两个侧边分别开设有条形孔，所述第二次级振子面沿所述第二凹槽相邻的两个侧边分别开设有条形孔，所述第三次级振子面沿所述第三凹槽相邻的两个侧边分别开设有条形孔，所述第四次级振子面沿所述第四凹槽相邻的两个侧边分别开设有条形孔。

8.根据权利要求7所述的星载L频段天线，其特征在于，所述支撑架为四腿支撑架，包括在所述方形振子面和引向器之间设置的四个支腿，所述四个支腿之间具有星型结构，所述星型结构具有四个星角，每个所述星角连接一个所述支腿，所述星型结构中间开设有竖向的通孔，四个所述支腿下端通过螺钉对应连接所述四个第三通孔，所述支腿上端通过螺钉连接引向器，四个所述支腿均竖向平行设置。

9.根据权利要求8所述的星载L频段天线，其特征在于，所述引向器为圆环状，最外圈直径为90mm，中间开设有引向通孔，所述引向器厚度为3mm。

10.根据权利要求9所述的星载L频段天线，其特征在于，所述底座下端面还盖合有盖板，所述盖板形状与所述底座形状相适配，盖板边长为50mm，盖板厚度为1.5mm，盖板与底座通过螺钉紧固。

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