CN112803173B - 一种Ka波段双极化缝隙天线同轴馈电网络 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种Ka波段双极化缝隙天线同轴馈电网络，包括固定基板、紧密排布并安装在固定基板一端的双线极化缝隙天线单元、间隔分布并设置在固定基板另一端的TR转接端口及同轴半刚电缆；每个双线极化缝隙天线单元上的两个馈电口均为相互垂直并具有一定高度差的馈电口，TR转接端口均为在一平面上的端口；通过同轴半刚电缆进行弯曲后实现馈电口到相应的TR转接端口之间的连接，且每根同轴半刚电缆的长度保持一致，为了满足同轴半刚电缆能够在狭小空间内布线，本发明还将固定基板设计成双L型基板结构。本发明布线简单、仅用同轴半刚电缆在要求的空间内布线，半刚电缆可以多次弯曲，具有结构简单可靠，功率容量高，损耗小等特点。

Description

一种Ka波段双极化缝隙天线同轴馈电网络

技术领域

本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种Ka波段双极化缝隙天线同轴馈电网络。

背景技术

随着卫星无线通信事业的迅速发展，卫星通信系统在人类生活中起着越来越重要的作用，数据量的倍增要求通信系统具有双向同时发射与接收功能，同时要求双线极化天线具有高增益、宽带宽，更高的功率容量以满足通信系统更多信息量的传递。

现有Ka波段双极化天线为采用将微带天线或者印刷阵子组成天线，因此采用微带传输线或集成介质波导馈电，其特点是采用印制板结构功率容量低、带宽窄、辐射效率低、馈电方式结构复杂，现有Ka波段天线采用缝隙天线形式组成双极化天线，其中采用双极化天线两个极化方向成90°垂直，相应馈电端口相互成90°，采用微带或者集成介质波导馈电难度太大，需要多层布线结构设计，复杂度倍增，且在Ka波段采用微带或者集成介质波导馈损耗大等，现有Ka波段相控阵天线阵面刀片式子阵要求子阵厚度薄，空间狭小。

发明内容

为解决上述已有技术的不足，本申请提供一种Ka波段双极化缝隙天线同轴馈电网络，采用半刚电缆一端按照双极化天线阵子单元馈电口的位置进行弯折，并且在一定位置将所有电缆弯折到一个平面上，然后配接SMPS同轴连接器，实现天线到TR之间的馈电功能，而为了满足在狭小（很薄仅有5mm厚）腔体内实现天线到TR之间转接，将固定基板设计成了双L型基板。

具体的，本发明提供一种Ka波段双极化缝隙天线同轴馈电网络，包括固定基板、紧密排布并安装在所述固定基板一端的双线极化缝隙天线单元、间隔排布并设置在所述固定基板另一端的TR转接端口及同轴半刚电缆；

每个所述双线极化缝隙天线单元上的两个馈电口均为相互垂直并具有高度差的馈电口，所述TR转接端口均为在一平面上的端口；通过所述同轴半刚电缆进行弯曲后实现所述馈电口到相应的所述TR转接端口之间的连接，且每根所述同轴半刚电缆的长度保持一致。

作为本发明的进一步说明，所述固定基板包括上L型基板和下L型基板，所述上L型基板和所述下L型基板能够拼合形成空心腔体结构，所述同轴半刚电缆的中部弯折段置于所述空心腔体内，所述双线极化缝隙天线单元安装于所述上L型基板上端。

作为本发明的进一步说明，所述同轴半刚电缆其中一端连接相应的所述馈电口，另一端连接有同轴连接器；所述TR转接端口为所述同轴连接器上的连接端口。

作为本发明的进一步说明，所述上L型基板下端设置有多个用于固定所述同轴连接器的U型台阶槽。

作为本发明的进一步说明，所述下L型基板下端设置有多个用于固定所述同轴连接器的台阶孔。

作为本发明的进一步说明，所述上L型基板上端还设置有用于穿过所述同轴半刚电缆的定位孔。

作为本发明的进一步说明，所述双线极化缝隙天线单元上还设置有限位槽，所述限位槽位于所述馈电口外侧，所述限位槽用于对接入所述馈电口的所述同轴半刚电缆进行限位。

作为本发明的进一步说明，所述同轴半刚电缆与相应的所述馈电口之间焊接固定。

作为本发明的进一步说明，所述同轴馈电网络为刀片式子阵同轴馈电网络。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明采用同轴馈电方式，即按照天线两个馈电口的位置以及固定基板的位置，将同轴半刚电缆按照一定的尺寸进行多次弯折，最终将连接垂直和水平两个馈电口的双层同轴半刚电缆的另一连接端做到一个平面上，以便于与TR转接端口连接，相比PCB板，采用同轴半刚电缆损耗小、功率容量高、结构简单、造价低，且同轴半刚电缆可以根据TR端口间距做成任意长度及弯折角度，并可以根据TR转接端口位置及TR间距任意调整位置，可重复使用。

本发明布线简单、仅用同轴半刚电缆在要求的空间内布线，同轴半刚电缆可以多次弯曲，可以根据每个具体空间进行调整，可重复使用；

本发明为了满足在狭小（很薄仅有5mm厚）腔体内实现天线到TR之间转接，从而将固定基板设计成了双L型基板。

附图说明

图1是本发明提供的Ka波段双极化缝隙天线同轴馈电网络整体结构示意图；

图2是本发明提供的Ka波段双极化缝隙天线同轴馈电网络分解后结构示意图；

图3是本发明提供的Ka波段双极化缝隙天线同轴馈电网络分解后结构示意图；

图4是本发明提供的Ka波段双极化缝隙天线同轴馈电网络分解后结构示意图；

图5是本发明提供的Ka波段双极化缝隙天线同轴馈电网络的局部结构示意图；

图6是本发明提供的Ka波段双极化缝隙天线同轴馈电网络的局部结构示意图；

图7是本发明提供的Ka波段双极化缝隙天线同轴馈电网络的单个阵子单元结构示意图；

图8是本发明提供的Ka波段双极化缝隙天线同轴馈电网络的局部结构示意图。

附图标记说明：

1-双线极化缝隙天线单元、11-限位槽、12-馈电口、2-固定基板、21-上L型基板、22-下L型基板、23-U型台阶槽、24-定位孔、25-台阶孔、26-空心腔体、3-同轴半刚电缆、4-TR转接端口、5-同轴连接器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将结合具体实施例对本发明的技术方案加以解释。

由于双线极化缝隙天线单元之间的间距与TR馈电口间距不同（TR馈电端口间距大），且每个天线单元的两个馈电口不在一个平面上，相互成90°，而TR所有转接端口在一个平面上。

刀片式子阵馈电网络需要在狭小的空间（仅5mm厚空间）内将天线端口与TR转接端口互联，且每个转接端口需要保持相位一致。

为此，现有技术中通常采用的是印制板进行互联组成馈电网络，该种方式往往存在以下问题：PCB板在Ka波段损耗太大，功率容量小；一个印制板不能实现上下两个端口连接，若采用其他辅助器件，由于其结构复杂、空间狭小（天线单元及转接端口间距小）固定难度大；走线复杂、满足每个转接端口相位一致难度大，且不可重复调整；布局复杂、造价昂贵；每个PCB板均为定制化设计、制造、生产，可扩展性较差。

而本发明则采用同轴电缆连接的方式组成馈电网络，即直接采用半刚电缆按照天线布局的馈电口位置进行多次弯折，并将连接高低不同位置的馈电口的半刚电缆形成的上下双层电缆通过一定的弯曲布局到一个平面，其特点是结构简单可靠，功率容量高，损耗小，同时其还可以根据TR转接端口的尺寸进行匹配。

且为了满足半刚电缆布线在狭小空间内布线，本发明还将固定基板设计成双L型基板结构。

具体的，如图1-8所示，提供一种Ka波段双极化缝隙天线同轴馈电网络，包括固定基板2、紧密排布并安装在所述固定基板2一端的双线极化缝隙天线单元1、间隔排布并设置在所述固定基板2另一端的TR转接端口4及同轴半刚电缆3；

每个所述双线极化缝隙天线单元1上的两个馈电口12均为相互垂直并具有一定高度差的馈电口，所述TR转接端口4均为在一平面上的端口；通过所述同轴半刚电缆3进行弯曲后实现所述馈电口12到相应的所述TR转接端口4之间的连接，且每根所述同轴半刚电缆3的长度保持一致。

在一种优选的方式中，所述固定基板2包括上L型基板21和下L型基板22，所述上L型基板21和所述下L型基板22能够拼合形成空心腔体26结构，所述同轴半刚电缆3的中部弯折段置于所述空心腔体26内，所述双线极化缝隙天线单元1安装于所述上L型基板21上端；所述同轴半刚电缆3其中一端连接相应的所述馈电口12，另一端连接有同轴连接器5；所述TR转接端口4为所述同轴连接器5上的连接端口。

如此设置，便能够实现将多次弯折的同轴半刚电缆3的中段部位收容于固定基板2的中部位置，为了实现在狭小空间内对上述同轴半刚电缆3进行布线，将固定基板2设计成双L结构，且保证上L型基板21四周无遮挡，可以实现电缆在基板上任意形式布线，且由于上L型基板21和下L型基板22可以进行拆解和拼合，从而首先将同轴半刚电缆3多次弯折后，使其上下两端分别与双线极化缝隙天线单元1上的馈电口12及TR转接端口4连接，此时将同轴半刚电缆3上下两端初步定位在上L型基板21上，然后再将下L型基板22与上L型基板21拼合后进行固定连接，如此便很好的解决了同轴半刚电缆3在狭小空间内布线操作困难的问题。

在一种优选的方式中，所述上L型基板21下端设置有多个用于固定所述同轴连接器5的U型台阶槽23，所述下L型基板22下端设置有多个用于固定所述同轴连接器5的台阶孔25；

同轴半刚电缆3弯折后，同轴连接器5按照一定要求安装到相应的U型台阶槽23内，从而能够保证TR转接端口4的位置精度，并且使得下L型基板22在装入后，同轴连接器5可以顺利穿入相应的台阶孔25内。

上述的同轴连接器5优选为SMPS同轴连接器。

在一种优选的方式中，所述上L型基板21上还设置有用于穿过所述同轴半刚电缆3的定位孔24，上述定位孔24能够将接入双线极化缝隙天线单元1上的两个馈电口12的相互垂直且具有一定高度差的双层同轴半刚电缆3进行初步的定位。

在一种优选的方式中，所述双线极化缝隙天线单元1上还设置有限位槽11，所述限位槽11位于所述馈电口12外侧，所述限位槽11用于对接入所述馈电口12的所述同轴半刚电缆3进行限位。

其中，所述同轴半刚电缆3与相应的所述馈电口12之间可以采用焊接固定。

上述Ka波段双极化缝隙天线同轴馈电网络具体为刀片式子阵同轴馈电网络。

对于相控阵天线而言需要每个端口的相位都一致，相位主要是通过电缆的长度来保证的，因此在生产前需根据空心腔体26的内部空间以及电缆的理论计算长度，首先将同轴半刚电缆3生产成长度一致的电缆；

在装配上述同轴馈电网络时，可以采用专用的工装按要求分别将同轴半刚电缆3弯折成一定的弧度形状，然后与双线极化缝隙天线单元1上的两个馈电口12进行焊接固定，此时接入两个馈电口12的同轴半刚电缆3便形成相互垂直且具有一定高度差的双层结构，然后将同轴半刚电缆3另一端按要求穿过上L型基板21上的定位孔24，接着将同轴半刚电缆3的中段进行多次弯折后，保证同轴半刚电缆3另一端的同轴连接器5上的TR转接端口4位于同一水平面上，并将同轴连接器5安装在相应的U型台阶槽23内，此时便实现了将同轴半刚电缆3上下两端初步定位在上L型基板21上，然后再将下L型基板22与上L型基板21拼合后进行固定连接，从而完成以上同轴馈电网络的装配，最终实现射频信息的传递。

综上，本发明采用同轴馈电方式，即按照天线两个馈电口的位置以及固定基板的位置，将同轴半刚电缆按照一定的尺寸进行多次弯折，最终将连接垂直和水平两个馈电口的双层同轴半刚电缆的另一连接端做到一个平面上，以便于与TR转接端口连接，相比PCB板，采用同轴半刚电缆损耗小、功率容量高、结构简单、造价低，且同轴半刚电缆可以根据TR端口间距做成任意长度及弯折角度，并可以根据TR转接端口位置及TR间距任意调整位置，可重复使用。

本发明布线简单、仅用同轴半刚电缆在要求的空间内布线，半刚电缆可以多次弯曲，可以根据每个具体空间进行调整，可重复使用。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种Ka波段双极化缝隙天线同轴馈电网络，其特征在于：包括固定基板、紧密排布并安装在所述固定基板一端的双线极化缝隙天线单元、间隔排布并设置在所述固定基板另一端的TR转接端口及同轴半刚电缆；

每个所述双线极化缝隙天线单元上的两个馈电口均为相互垂直并具有高度差的馈电口，所述TR转接端口均为在一平面上的端口；通过所述同轴半刚电缆进行弯曲后实现所述馈电口到相应的所述TR转接端口之间的连接，且每根所述同轴半刚电缆的长度保持一致；所述固定基板包括上L型基板和下L型基板，所述上L型基板和所述下L型基板能够拼合形成空心腔体结构，所述同轴半刚电缆的中部弯折段置于所述空心腔体内，所述双线极化缝隙天线单元安装于所述上L型基板上端。

2.根据权利要求1所述的Ka波段双极化缝隙天线同轴馈电网络，其特征在于：所述同轴半刚电缆其中一端连接相应的所述馈电口，另一端连接有同轴连接器；所述TR转接端口为所述同轴连接器上的连接端口。

3.根据权利要求2所述的Ka波段双极化缝隙天线同轴馈电网络，其特征在于：所述上L型基板下端设置有多个用于固定所述同轴连接器的U型台阶槽。

4.根据权利要求3所述的Ka波段双极化缝隙天线同轴馈电网络，其特征在于：所述下L型基板下端设置有多个用于固定所述同轴连接器的台阶孔。

5.根据权利要求1所述的Ka波段双极化缝隙天线同轴馈电网络，其特征在于：所述上L型基板上端还设置有用于穿过所述同轴半刚电缆的定位孔。

6.根据权利要求1所述的Ka波段双极化缝隙天线同轴馈电网络，其特征在于：所述双线极化缝隙天线单元上还设置有限位槽，所述限位槽位于所述馈电口外侧，所述限位槽用于对接入所述馈电口的所述同轴半刚电缆进行限位。

7.根据权利要求1所述的Ka波段双极化缝隙天线同轴馈电网络，其特征在于：所述同轴半刚电缆与相应的所述馈电口之间焊接固定。

8.根据权利要求1所述的Ka波段双极化缝隙天线同轴馈电网络，其特征在于：所述同轴馈电网络为刀片式子阵同轴馈电网络。

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