CN112864627B - 一种应用于双星通信的便携式天线 - Google Patents

一种应用于双星通信的便携式天线 Download PDF

Info

Publication number
CN112864627B
CN112864627B CN202110034809.6A CN202110034809A CN112864627B CN 112864627 B CN112864627 B CN 112864627B CN 202110034809 A CN202110034809 A CN 202110034809A CN 112864627 B CN112864627 B CN 112864627B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ring
insulating
oscillator
outer ring
antenna
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110034809.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112864627A (zh
Inventor
施伟
俞石云
项阳
魏祥麟
王彦刚
杨海涛
刘斌
周顺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National University of Defense Technology
Original Assignee
National University of Defense Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National University of Defense Technology filed Critical National University of Defense Technology
Priority to CN202110034809.6A priority Critical patent/CN112864627B/zh
Publication of CN112864627A publication Critical patent/CN112864627A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112864627B publication Critical patent/CN112864627B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H01Q7/02—Collapsible antennas; Retractable antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/002—Protection against seismic waves, thermal radiation or other disturbances, e.g. nuclear explosion; Arrangements for improving the power handling capability of an antenna
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/246—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for base stations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/065—Patch antenna array

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

本发明公开了一种应用于双星通信的便携式天线，属于通信技术领域。包括平面天线阵和环形振子天线阵列；所述环形振子天线阵列包括沿第一方向依次设置的第一环形振子单元、第二环形振子单元、第三环形振子单元、第四环形振子单元，相邻的两个环形振子通过折叠连接臂连接，所述平面天线阵设置在第四环形振子单元上；所述第二环形振子单元上设置有接收馈电网络；所述第三环形振子单元上设置有发射馈电网络。该天线通过UHF频段天线和S频段天线的一体化设计，实现双星通信，此外，该天线能够折叠收缩，从而便于携带。

Description

一种应用于双星通信的便携式天线
技术领域
本发明属于通信技术领域，具体涉及一种应用于双星通信的便携式天线。
背景技术
UHF频段和S频段卫星通信系统均可实现个人移动卫星通信。卫星通信终端向小型化、双模式发展是必然趋势。双模式的一个重要特点是，一部卫星终端能应用于UHF和S频段卫星通信系统，从而降低个人移动卫星通信的设备数量。因此，对个人便携式的双模卫星终端天线也提出更高要求，如何能设计出体积小、重量轻、易收放、多频段且双波束同时对星的天线装置是UHF和S频段便携式双模卫星终端的一个设计重点。
对工作于300MHz～400MHz(属于UHF频段)范围内的天线装置，其波长为75cm～100cm之间，采用传统微带天线技术，天线横向面积较大，且需要采用多层微波介质基板方能满足UHF卫星收发频率的覆盖要求，造成天线重量增加。不仅如此，UHF频段微带天线的辐射效率难以提高，必须寻求一种高效率天线技术。应用于UHF和S频段卫星通信系统的便携天线，需要将UHF和S频段的辐射体一体化设计，能够在对应的频段同时产生圆极化辐射场，同时建立星地通信链路。
将UHF频段辐射体设计成四臂螺旋天线结构，在四臂螺旋天线的顶端设计S频段天线。这种方法是利用UHF频段和S频段天线谐振尺寸的差异，使UHF四臂螺旋天线和S频段天线形成嵌套结构，从而实现便携天线的双模设计。但四臂螺旋天线结构固定，高度一般为0.8倍波长，难以形成收拢状态，不利于个人携行。UHF天线采用以十字下垂振子为辐射体的伞状结构，辐射效率高，当天线不用时，可以像雨伞一样收拢存放，但这种天线结构难以和S频段天线一体化设计。因此，迫切需要一种便于携带的、能够实现双星通信的一体化设计的地球站天线。
发明内容
技术问题：针对现有UHF频段天线和S频段天线难以进行有效一体化设计的问题，本发明提供一种应用于双星通信的便携式天线，该天线将UHF频段天线和S频段天线一体化设计，实现双星通信，并且该天线可以折叠收放，便于携带。
技术方案：本发明的应用于双星通信的便携式天线，包括平面天线阵和环形振子天线阵列；所述环形振子天线阵列包括沿第一方向依次设置的第一环形振子单元、第二环形振子单元、第三环形振子单元、第四环形振子单元，相邻的两个环形振子通过折叠连接臂连接，所述平面天线阵设置在第四环形振子单元上；
所述第二环形振子单元上设置有接收馈电网络；
所述第三环形振子单元上设置有发射馈电网络。
进一步地，所述第一环形振子单元包括第一绝缘外环、与第一绝缘外环同轴的第一绝缘盘、嵌设在第一绝缘盘和第一绝缘外环之间的第一环形振子。
进一步地，所述第二环形振子单元包括第二绝缘外环、与第二绝缘外环同轴的第二绝缘内环、嵌设在第二绝缘外环和第二绝缘内环之间的第二环形振子，所述接收馈电网络设置在第二环形振子上。
进一步地，所述第二环形振子上设置有第一接收馈电端口和第二接收馈电端口，所述接收馈电网络包括设置在第二环形振子上的第一PCB接地板，所述第一PCB接地板上设置有第一微带传输线、第二微带传输线、第一正交耦合器陶瓷芯片和与第一正交耦合器陶瓷芯片连接的第一贴片电阻；第一微带传输线一端与第一接收馈电端口连接，另一端与第一正交耦合器陶瓷芯片连接；第二微带传输线一端与第二接收馈电端口连接，另一端与第一正交耦合器陶瓷芯片连接。
进一步地，所述第三环形振子单元包括第三绝缘外环、与第三绝缘外环同轴的第三绝缘内环、嵌设在第三绝缘外环和第三绝缘内环之间的第三环形振子，所述发射馈电网络设置在第三环形振子上。
进一步地，所述第三环形振子上设置有第一发射馈电端口和第二发射馈电端口，所述接收馈电网络包括设置在第三环形振子上的第二PCB接地板，所述第二PCB接地板上设置有第三微带传输线、第四微带传输线、第二正交耦合器陶瓷芯片和与第二正交耦合器陶瓷芯片连接的第二贴片电阻；第三微带传输线一端与第一发射馈电端口连接，另一端与第二正交耦合器陶瓷芯片连接；第四微带传输线一端与第二发射馈电端口连接，另一端与第二正交耦合器陶瓷芯片连接。
进一步地，所述发射馈电网络位于第三环形振子远离第四环形阵子单元的一侧；所述接收馈电网络位于第二环形振子远离第三环形阵子单元的一侧。
进一步地，所述第二环形振子的周长C1与第三环形振子的周长C2的关系为：C1＝(1.05～1.2)C2。
进一步地，所述第二环形振子与第三环形振子的距离D1为0.25λ0～0.4λ0，其中，λ0表示环形振子天线阵列的中点频率对应的波长。
进一步地，其特征在于，所述第四环形振子单元包括第四绝缘外环、与第四绝缘外环同轴的第四绝缘内环、嵌设在第四绝缘外环和第四绝缘内环之间的第四环形振子，所述平面天线阵嵌在第四绝缘内环中。
进一步地，所述平面天线阵包括沿第一方向依次设置的金属地板、第一微波介质基板和第二微波介质基板，所述金属地板设置在第四绝缘内环上，所述第一微波介质基板设置在金属地板上，所述第一微波介质基板上设置有若干个馈电贴片，所述第二微波介质基板上设置有若干个耦合贴片，所述馈电贴片和耦合贴片位于第二微波介质基板两侧；所述第一微波介质基板和第二微波介质基板之间设置有绝缘层，所述绝缘层为空气层或者高频泡沫层。
进一步地，若干个馈电贴片呈矩形阵列设置，若干个耦合贴片呈矩形阵列设置。
进一步地，所述折叠连接臂包括第一连接杆、通过转轴与第一连接杆铰接的第二连接杆，所述转轴上套设有扭簧。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
(1)本发明的地球站天线包括平面天线阵和环形振子天线阵列，实现了两种类型天线的一体化设计，当将平面阵用于S频段通信，环形振子天线阵列用于UHF频段通信时，实现S频段天线与UHF频段天线的一体设计，从而通过一个便携式地球站天线，实现双星通信。
(2)本发明的环形振子天线阵列，包括沿第一方向依次设置的第一环形振子单元、第二环形振子单元、第三环形振子单元、第四环形振子单元，并且相邻的两个环形振子单元通过折叠连接臂连接，从而在天线使用时展开，不使用时折叠收缩，便于携带。
(3)本发明中，发射馈电网络和接收馈电网络分别位于不同的环形振子单元上，从而在收发时分别馈电，易于在收发频段分别实现阻抗匹配，提高环形振子天线阵列的效率。
附图说明
图1为本发明的一种实施例的剖视图；
图2为本发明的一种实施例的沿第一方向的反向视图；
图3为本发明的天线的平面天线阵的剖视图；
图4为本发明的平面天线阵中馈电贴片的结构图；
图5为本发明的一种实施例的第一环形振子单元的沿第一方向的视图；
图6为本发明的一种实施例的第二环形振子单元的沿第一方向的视图；
图7为本发明的实施例中第二环形振子为圆环形时沿第一方向的视图；
图8为本发明的一种实施例的第三环形振子单元的沿第一方向的视图；
图9为本发明的实施例中第三环形振子为圆环形时沿第一方向的视图；
图10为本发明的折叠连接臂的展开结构图；
图11为本发明的折叠连接臂的半展开结构图；
图12为“X”形状的折叠连接臂示意图；
图13为折叠连接臂的一种设置方式示意图；
图14为折叠连接臂的一种设置方式示意图；
图15为折叠连接臂的一种设置方式示意图。
100、平面天线阵；110、金属地板；120、第一微波介质基板；130、第二微波介质基板；140、馈电贴片；150、耦合贴片；160、绝缘层；170、螺柱；
200、环形振子天线阵列；210、第一环形振子单元；211、第一绝缘外环；212、第一环形振子；213、第一绝缘盘；
220、第二环形振子单元、221、第二绝缘外环；222、第二环形振子；223、第二绝缘内环；224、第一接收馈电端口；225、第二接收馈电端口；
230、第三环形振子单元、231、第三绝缘外环；232、第三环形振子；233、第三绝缘内环；234、第一发射馈电端口；235、第二发射馈电端口；
240、第四环形振子单元；241、第四绝缘外环；242、第四环形振子；243、第四绝缘内环；
300、第一方向；
400、接收馈电网络；410、第一PCB接地板；420、第一微带传输线；430、第二微带传输线；440、第一正交耦合器陶瓷芯片；450、第一贴片电阻；460、第一同轴电缆；
500、发射馈电网络；510、第二PCB接地板；520、第三微带传输线；530、第四微带传输线；540、第二正交耦合器陶瓷芯片；550、第二贴片电阻；560、第二同轴电缆；
600、折叠连接臂；610、第一连接杆；620、第二连接杆；630、转轴；640、扭簧。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明，其中术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
结合图1所示，本发明的应用于双星通信的便携式天线包括平面天线阵100和环形振子天线阵列200，其中，在本发明的实施例中，平面天线阵100用于S频段通信，工作频率为2～4GHz，波长为75mm～150mm；环形振子天线阵列200用于UHF频段通信，工作频率300MHz～400MHz，波长为75cm～100cm，当工作于UHF频段时，也可以称为UHF频段天线。本发明通过将用于两个频段通信的天线进行一体化设计，实现双模式通信。
具体的，结合图1、图2和图3所示，在本发明的实施例中，平面天线阵100包括沿第一方向300依次设置的金属地板110、第一微波介质基板120和第二微波介质基板130，其中，金属地板110设置在环形振子天线阵列200，实现平面天线阵100的接地以及与环形振子天线阵列200的连接；第一微波介质基板120设置在金属地板110上，在第一微波介质基板120上设置有若干个馈电贴片140，第二微波介质基板130上设置有若干个耦合贴片150，所述馈电贴片140和耦合贴片150位于第二微波介质基板130两侧；第一微波介质基板120和第二微波介质基板130之间设置有绝缘层160。
说明的是，图1中所示的第一方向300具体是指天线波束的对星方向，即天线向卫星发射电磁波束的方向。
在本发明的一个实施例中，如图1～3所示，在第一微波介质基板120采用罗杰斯系列高频板材，介电系数为10.0，在第一微波介质基板120上设置有4个馈电贴片140，4个馈电贴片140呈2×2矩形阵列设置，并且，为了实现圆极化电磁辐射，馈电贴片140采用了矩形切对角的形式，馈电贴片140如图4所示。第二微波介质基板130采用罗杰斯系列高频板材，介电系数为2.2，在第二微波介质基板130上设置有4个耦合贴片150，4个耦合贴片150同样呈2×2矩形阵列设置，从而满足S频段天线的通信需求。说明的是，在本发明的其他的实施例中，如果需要在其他频段通信，那么馈电贴片140和耦合贴片150可以相应增加或减少，例如，设置6个馈电贴片140，那么可以按照3×2的矩形阵列形式设置。同时，在本发明的实施例中，平面天线阵100可以采用顺序旋转馈电方法进行馈电，从而提高平面天线阵100的馈电圆极化轴比性能。
在本发明的实施例中，对于绝缘层160，可以是空气，也可以采用高频泡沫材料进行填充。具体的，如果采用在本发明的实施例中，高频泡沫材料进行填充时，可以采用Rohacell HF系列的高频泡沫材料。说明的是，当绝缘层160为空气时，那么第一微波介质基板120和第二微波介质基板130之间就失去了支撑，因此，可以采用图3所示的结构形式，第一微波介质基板120和第二微波介质基板130之间通过螺柱170连接，连接时，使得第一微波介质基板120和第二微波介质基板130之间具有适当的间隙，成为绝缘层160。当采用高频泡沫材料填充时，高频泡沫就起到了支撑作用，因此可以采用胶粘，也可以采用螺栓连接，或者本领域技术人员可以想到的其他连接手段，例如铆接等。
如图1所示，本发明的环形振子天线阵列200包括沿第一方向300依次设置的第一环形振子单元210、第二环形振子单元220、第三环形振子单元230、第四环形振子单元240，相邻的两个环形振子通过折叠连接臂600连接，平面天线阵100设置在第四环形振子单元240上，具体的，平面天线阵100是通过其金属地板110设置第四环形振子单元240上。
为了实现通信，在发明的实施例中，为了能够进行通信，将第一环形振子单元210和第四环形振子单元240设计为无源结构，其中在本发明的实施例中，第一环形振子单元210用作环形振子天线阵列200的反射器单元，第一环形振子单元210用作环形振子天线阵列200引向器单元。而将第二环形振子单元220与第三环形振子单元230设计为有源结构，因此在第二环形振子单元220上设置有接收馈电网络400，在第三环形振子单元230上设置有发射馈电网络500。通过上述形式的天线结构，实现了UHF频段天线和S频段天线的一体化设计。并且，在本发明的实施中，为了能够将天线折叠收缩，各环形振子单元之间通过折叠连接臂600进行连接，从而能够在天线不使用时，能够折叠起来，从而减少体积，便于携带。
下面对本发明的环形振子天线阵列200的各部件结构进行说明，在本发明的实施例中，结合图1和图5，第一环形振子单元210包括第一绝缘外环211、与第一绝缘外环211同轴的第一绝缘盘231、嵌设在第一绝缘盘231和第一绝缘外环211之间的第一环形振子212。其中，第一环形振子212作为天线的反射振子，用于反射信号，在本发明的一个实施例中，第一环形振子212采用的是铝材料；第一绝缘外环211和第一绝缘盘231主要是对第一环形振子起支撑作用，在本发明的实施例中，第一绝缘外环211与第一绝缘盘231同轴且同心，从而使得结构紧凑，并且第一绝缘外环211与第一环形振子212可以是方形环，也可以是圆环，也可以根据需求设计成为各种异形环状，例如在图5所示的实施例中，第一绝缘外环211和第一环形振子212均为方形环状，对应的第一绝缘盘231也为方形，使得第一环形振子212能够嵌入第一绝缘外环211和第一绝缘盘231之间，具体地，第一环形振子212的外边缘嵌入第一绝缘外环211中，内边缘嵌入第一绝缘盘231中，从而能够将第一环形振子212固定。为了固定的更牢靠，在本发明的实施例中，在第一环形振子212嵌入第一绝缘外环211和第一绝缘盘231中后，再利用螺丝或铆钉固定。在本发明的实施例中，第一绝缘外环211和第一绝缘盘231均采用的是尼龙材料，质量轻且能起到更好的绝缘和支撑作用。
结合图1和图6，本发明的实施例中，第二环形振子单元220用于接收信号，具体的，第二环形振子单元220包括第二绝缘外环221、与第二绝缘外环221同轴的第二绝缘内环223、嵌设在第二绝缘外环221和第二绝缘内环223之间的第二环形振子222，并且接收馈电网络400设置在第二环形振子222上。第二环形振子222作为信号接收振子，可以接收信号，在本发明的实施例中，第二环形振子222也采用铝材料。第二绝缘外环221和第二绝缘内环223主要是对第二环形振子222起绝缘支撑作用，在本发明的实施例中，第二绝缘外环221和第二绝缘内环223同轴且同心，从而使得结构紧凑。第二环形振子222、第二绝缘外环221、第二绝缘内环223可以是方形环，也可以是圆环，也可以根据需求设计成为各种异形环状，例如在图6所示的实施例中，第二环形振子222、第二绝缘外环221、第二绝缘内环223均为方形环状，第二环形振子222能够嵌入第二绝缘外环221、第二绝缘内环223之间，从而能够将第二环形振子222固定。具体地，第二环形振子222的外边缘嵌入第二绝缘外环221中，内边缘嵌入第二绝缘内环223中，从而能够将第二环形振子222固定。为了固定的更牢靠，在本发明的实施例中，在第二环形振子222嵌入第二绝缘外环221和第二绝缘内环223中后，再利用螺丝或铆钉固定。在本发明的实施例中，第二绝缘外环221和第二绝缘内环223均采用的是尼龙材料，不仅质量轻，而且能起到更好的绝缘和支撑作用。
为了接收信号，接收馈电网络400设置在第二环形振子222上，具体地，第二环形振子222上设置有第一接收馈电端口224和第二接收馈电端口225；接收馈电网络400包括设置在第二环形振子222上的第一PCB接地板410，第一PCB接地板410上设置有第一微带传输线420、第二微带传输线430、第一正交耦合器陶瓷芯片440和与第一正交耦合器陶瓷芯片440连接的第一贴片电阻450；第一微带传输线420一端与第一接收馈电端口224连接，另一端与第一正交耦合器陶瓷芯片440连接；第二微带传输线430一端与第二接收馈电端口225连接，另一端与第一正交耦合器陶瓷芯片440连接。在第一正交耦合器陶瓷芯片440焊接第一同轴电缆460，用于接收信号输出。
在本发明的实施例中，为了能够更好在接收信号时馈电，接收馈电网络400采用正交两点馈电方式，即需要两个馈电点，两个馈电点之间的相位差为90°。在图6所示的实施例中，第二环形振子222为方形环状，第一接收馈电端口224和第二接收馈电端口225分别设置在第二环形振子222相邻两边的中点，例如在图6中，第一接收馈电端口224位于A点，第二接收馈电端口225位于B点，从而使得两个馈电点分别与第二环形振子22的环心连线的夹角∠AOB为90°，从而两个馈电点之间的相位差也为90°，并将第一微带传输线420和第二微带传输线430也呈直角布置。在本发明的实施例中，第一贴片电阻450采用的是50欧姆的贴片电阻，从而实现馈电。图6所示的实施例，可作为本发明的优选实施例。
说明的是，在其他的实施例中，第二环形振子222为方形环状结构时，如果天线的频率发生变化，则根据需求，第一接收馈电端口224和第二接收馈电端口225的位置也可以不设置在第二环形振子222的边的中点。在其他的实施例中，如果第二环形振子222为圆环结构，如图7所示，此时，为了便于天线的折叠收放，第一PCB接地板410、第一微带传输线420和第二微带传输线430均沿着第二环形振子222弧形设置，第一正交耦合器陶瓷芯片440设置在第二环形振子222的边缘。并且在进行相应设置时，第一接收馈电端口224与第二接收馈电端口225之间的弧所对的圆心角∠AOB为90°，使得两个馈电点之间的相位差也为90°。
进一步地，本发明的第三环形振子单元230用于发射信号，具体地，如图1和图8所示，在本发明的实施例中，第三环形振子单元230包括第三绝缘外环231、与第三绝缘外环231同轴的第三绝缘内环233、嵌设在第三绝缘外环231和第三绝缘内环233之间的第三环形振子232。其中，第三环形振子232作为天线的发射振子，可以发射信号，同样，第三环形振子232采用的是铝材料。第三绝缘外环231和第三绝缘内环233是对第三环形振子232起绝缘支撑作用。在本发明的实施例中，第三绝缘外环231和第三绝缘内环233同轴且同心，从而使得结构紧凑。第三环形振子232、第三绝缘外环231、第三绝缘内环233可以是方形环，也可以是圆环，也可以根据需求设计成为各种异形环状，例如在图8所示的实施例中，类似于第二环形振子单元220，第三环形振子232、第三绝缘外环231、第三绝缘内环233均为方形环状，第三环形振子232能够嵌入第三绝缘外环231、第三绝缘内环233之间，从而能够将第三环形振子232固定。具体地，第三环形振子232的外边缘嵌入第三绝缘外环231中，内边缘嵌入第三绝缘内环233中，从而能够将第三环形振子232固定。为了固定的更牢靠，在本发明的实施例中，在第三环形振子232嵌入第三绝缘外环231和第三绝缘内环233中后，再利用螺丝或铆钉固定。在本发明的实施例中，第三绝缘外环231和第三绝缘内环233均采用的是尼龙材料，不仅质量轻，且能起到更好的绝缘和支撑作用。
为了能够发射信号，发射馈电网络500设置在第三环形振子232上，具体地，第三环形振子232上设置有第一发射馈电端口234和第二发射馈电端口235；发射馈电网络500包括设置在第三环形振子232上的第二PCB接地板510，第二PCB接地板510上设置有第三微带传输线520、第四微带传输线530、第二正交耦合器陶瓷芯片540和与第二正交耦合器陶瓷芯片540连接的第二贴片电阻550；第三微带传输线520一端与第一发射馈电端口234连接，另一端与第二正交耦合器陶瓷芯片540连接；第三微带传输线520一端与第二发射馈电端口235连接，另一端与第二正交耦合器陶瓷芯片540连接。第二正交耦合器陶瓷芯片540上焊接第二同轴电缆560，用于发射信号输入。
在本发明的实施例中，为了能够更好进行馈电，发射馈电网络500采用正交两点馈电方式，与接收馈电网络相同，也需要两个馈电点，并且两个馈电点之间的相位差为90°。在图8所示的实施例中，第三环形振子232方形环状，第一发射馈电端口234和第二发射馈电端口235分别设置在第三环形振子232相邻两边的中点，例如在图8中，第一发射馈电端口234位于C点，第二发射馈电端口235位于D点，从而使得发射馈电网络500的两个馈电点分别与第三环形振子232的环心连线的夹角∠CKD为90°，从而两个馈电点之间的相位差也为90°，然后第三微带传输线520和第四微带传输线530也呈直角布置。并且在本发明的实施例中，第二贴片电阻550也同样采用的是50欧姆的贴片电阻，从而实现馈电。同样，图8所示的实施例，可作为本发明的优选实施例。
说明的是，类似于接收馈电网络400，第三环形振子232为方形环状结构时，如果天线的频率发生变化，则根据需求，第一发射馈电端口234和第二发射馈电端口235的位置也可以不设置在第三环形振子232的边的中点。在其他的实施例中，如果第三环形振子232为圆环结构，如图9所示，同样，为了便于天线的折叠收放，第二PCB接地板510、第三微带传输线520和第四微带传输线530均沿着第三环形振子232弧形设置，第二正交耦合器陶瓷芯片540设置在第三环形振子232的边缘。并且在进行相应设置时，第一发射馈电端口234与第二发射馈电端口235之间的弧所对的圆心角∠CKD为90°，使得两个馈电点之间的相位差也为90°。
为了保证通信质量，本发明的实施例中，接收馈电网络400位于第二环形振子222远离第一环形振子单元210的一侧，例如，以图1所示，接收馈电网络400位于第二环形振子222的下面；所述发射馈电网络500位于第三环形振子232远离第二环形振子单元220的一侧，从而减少接收信号和发射信号时的相互干扰，保证了通信质量。而且，为了进一步地避免相互干扰，天线在展开后，第二环形振子222与第三环形振子232的距离D1为0.25λ0～0.4λ0，其中，λ0表示环形振子天线阵列200的中点频率对应的波长。
本发明的实施例中，发射馈电网络和接收馈电网络分别位于不同的环形振子单元上，从而在收发时分别馈电，易于在收发频段分别实现阻抗匹配，提高环形振子天线阵列200的效率。
此外，为了达到更好的通信，在本发明的实施例中，第二环形振子222的周长C1与第三环形振子232的周长C2的关系为：C1＝(1.05～1.2)C2。
进一步地，如图1和图2所示，在本发明的实施例中，第四环形振子单元240包括第四绝缘外环241、与第四绝缘外环241同轴的第四绝缘内环241、嵌设在第四绝缘内环241和第四绝缘外环241之间的第四环形振子242。其中，第一环形振子212作为天线的引向振子，用于引导信号，同样，在本发明的实施例中，可以采用铝材料；第四绝缘外环241和第四绝缘内环241主要是对第四环形振子242起绝缘支撑作用，在本发明的实施例中，第四绝缘外环241与第四绝缘内环241同轴且同心，从而使得结构紧凑，并且第四绝缘外环241、第四绝缘内环241和第四环形振子242可以是方形环，也可以是圆环，也可以根据需求设计成为各种异形环状，例如在图2图所示的实施例中，第四绝缘外环241、第四绝缘内环241和第四环形振子242均为方形环状，使得第四环形振子242能够嵌入第四绝缘外环241和第四绝缘内环241之间，具体地，第四环形振子242的外边缘嵌入第四绝缘外环241中，内边缘嵌入第四绝缘内环243中，从而能够将第四环形振子242固定。为了固定的更牢靠，在本发明的实施例中，可以在第四环形振子242嵌入第四绝缘外环241和第四绝缘内环241中后，再利用螺丝或铆钉固定。在本发明的实施例中，第四绝缘外环241和第四绝缘内环241均采用的是尼龙材料，质量轻且能起到更好的绝缘和支撑作用。
四个环形振子单元通过折叠连接臂600进行依次连接，具体的，在本发明的实施例中，第一环形振子单元210与第二环形振子单元220通过四个折叠连接臂600连接，第二环形振子单元220与第三环形振子单元230通过四个折叠连接臂600连接，第三环形振子单元230与第四环形振子单元240也通过四个折叠连接臂600连接，如果在本发明的实施例中，各环形振子均为方形环，则第一环形振子单元210、第二环形振子单元220、第三环形振子单元230和第四环形振子单元240的每个边各设置一个折叠连接臂600，例如图13所示的设置方式。为了更好结构的折叠性能更好，避免折叠连接臂600之间的干涉，也可以在相对的两个边上各连接两个折叠连接臂600，例如图14所示的设置方式，从而实现四个环形振子单元的依次连接。并且，在具体的实施例中，折叠连接臂600连接的是各环形振子单元的绝缘外环上，即第一绝缘外环211与第二绝缘外环221通过折叠连接臂600连接，第二绝缘外环221与第三绝缘外环231通过折叠连接臂600连接，第三绝缘外环231与第四绝缘外环241也通过折叠连接臂600连接。当然，折叠连接臂600的数量也可根据需求设置。
在其他的实施例中，例如，各环形振子均为圆环形状，那么相邻的两个振子单元在连接时，折叠连接臂600可以沿各环形振子单元周向均布，例如图15所示设置方式，从而保证结构稳定性。
在本发明的实施例中，折叠连接臂600一方面是实现各环形振子单元的连接，另一个是为了便于将天线收缩折叠，从而便于天线携带。为此，在本发明的实施例中，如图10和11所示，折叠连接臂600包括第一连接杆610、通过转轴630与第一连接杆610铰接的第二连接杆620，所述转轴630上套设有扭簧640，利用该结构的折叠连接臂600，实现天线的方便折叠，同时相对于如图12所示的“X”型连接结构，本发明的实施例中采用的折叠连接臂600，可以减轻质量，并且还可以在个环形振子为不同环状结构时使用，当然，当各环形振子为方形环状结构时，也可以采用图12所示的折叠连接臂结构。
此外，本发明的地球站天线，还可以包括三脚架，在天线使用时，将天线安装在三角架上，利用三脚架调节对星方向。
综上，本发明的应用于双星通信的便携式天线，实现了UHF频段天线和S频段天线的一体化设计，并且能够收缩折叠，便于携带。
上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种应用于双星通信的便携式天线，其特征在于，包括平面天线阵(100)和环形振子天线阵列(200)；所述环形振子天线阵列(200)包括沿第一方向(300)依次设置的第一环形振子单元(210)、第二环形振子单元(220)、第三环形振子单元(230)、第四环形振子单元(240)，相邻的两个环形振子通过折叠连接臂(600)连接，所述平面天线阵(100)设置在第四环形振子单元(240)上；
所述第二环形振子单元(220)上设置有接收馈电网络(400)；
所述第三环形振子单元(230)上设置有发射馈电网络(500)。
2.根据权利要求1所述的应用于双星通信的便携式天线，其特征在于，所述第一环形振子单元(210)包括第一绝缘外环(211)、与第一绝缘外环(211)同轴的第一绝缘盘(213)、嵌设在第一绝缘盘(213)和第一绝缘外环(211)之间的第一环形振子(212)。
3.根据权利要求1所述的应用于双星通信的便携式天线，其特征在于，所述第二环形振子单元(220)包括第二绝缘外环(221)、与第二绝缘外环(221)同轴的第二绝缘内环(223)、嵌设在第二绝缘外环(221)和第二绝缘内环(223)之间的第二环形振子(222)，所述接收馈电网络(400)设置在第二环形振子(222)上。
4.根据权利要求3所述的应用于双星通信的便携式天线，其特征在于，所述第二环形振子(222)上设置有第一接收馈电端口(224)和第二接收馈电端口(225)，所述接收馈电网络(400)包括设置在第二环形振子(222)上的第一PCB接地板(410)，所述第一PCB接地板(410)上设置有第一微带传输线(420)、第二微带传输线(430)、第一正交耦合器陶瓷芯片(440)和与第一正交耦合器陶瓷芯片(440)连接的第一贴片电阻(450)；第一微带传输线(420)一端与第一接收馈电端口(224)连接，另一端与第一正交耦合器陶瓷芯片(440)连接；第二微带传输线(430)一端与第二接收馈电端口(225)连接，另一端与第一正交耦合器陶瓷芯片(440)连接。
5.根据权利要求4所述的应用于双星通信的便携式天线，其特征在于，所述第三环形振子单元(230)包括第三绝缘外环(231)、与第三绝缘外环(231)同轴的第三绝缘内环(233)、嵌设在第三绝缘外环(231)和第三绝缘内环(233)之间的第三环形振子(232)，所述发射馈电网络(500)设置在第三环形振子(232)上。
6.根据权利要求5所述的应用于双星通信的便携式天线，其特征在于，所述第三环形振子(232)上设置有第一发射馈电端口(234)和第二发射馈电端口(235)，所述接收馈电网络(400)包括设置在第三环形振子(232)上的第二PCB接地板(510)，所述第二PCB接地板(510)上设置有第三微带传输线(520)、第四微带传输线(530)、第二正交耦合器陶瓷芯片(540)和与第二正交耦合器陶瓷芯片(540)连接的第二贴片电阻(550)；第三微带传输线(520)一端与第一发射馈电端口(234)连接，另一端与第二正交耦合器陶瓷芯片(540)连接；第四微带传输线(530)一端与第二发射馈电端口(235)连接，另一端与第二正交耦合器陶瓷芯片(540)连接。
7.根据权利要求6所述的应用于双星通信的便携式天线，其特征在于，所述发射馈电网络(500)位于第三环形振子(232)远离第四环形阵子单元(240)的一侧；所述接收馈电网络(400)位于第二环形振子(222)远离第三环形阵子单元(230)的一侧。
8.根据权利要求5所述的应用于双星通信的便携式天线，其特征在于，所述第二环形振子(222)的周长C1与第三环形振子(232)的周长C2的关系为：C1＝(1.05～1.2)C2。
9.根据权利要求5所述的应用于双星通信的便携式天线，其特征在于，所述第二环形振子(222)与第三环形振子(232)的距离D1为0.25λ0～0.4λ0，其中，λ0表示环形振子天线阵列(200)的中点频率对应的波长。
10.根据权利要求1-9任一项所述的应用于双星通信的便携式天线，其特征在于，所述第四环形振子单元(240)包括第四绝缘外环(241)、与第四绝缘外环(241)同轴的第四绝缘内环(243)、嵌设在第四绝缘外环(241)和第四绝缘内环(243)之间的第四环形振子(242)，所述平面天线阵(100)嵌在第四绝缘内环(243)中。
11.根据权利要求10所述的应用于双星通信的便携式天线，其特征在于，所述平面天线阵(100)包括沿第一方向(300)依次设置的金属地板(110)、第一微波介质基板(120)和第二微波介质基板(130)，所述金属地板(110)设置在第四绝缘内环(243)上，所述第一微波介质基板(120)设置在金属地板(110)上，所述第一微波介质基板(120)上设置有若干个馈电贴片(140)，所述第二微波介质基板(130)上设置有若干个耦合贴片(150)，所述馈电贴片(140)和耦合贴片(150)位于第二微波介质基板(130)两侧；所述第一微波介质基板(120)和第二微波介质基板(130)之间设置有绝缘层(160)，所述绝缘层(160)为空气层或者高频泡沫层。
12.根据权利要求11所述的应用于双星通信的便携式天线，其特征在于，若干个馈电贴片(140)呈矩形阵列设置，若干个耦合贴片(150)呈矩形阵列设置。
13.根据权利要求11所述的应用于双星通信的便携式天线，其特征在于，所述折叠连接臂(600)包括第一连接杆(610)、通过转轴(630)与第一连接杆(610)铰接的第二连接杆(620)，所述转轴(630)上套设有扭簧(640)。
CN202110034809.6A 2021-01-12 2021-01-12 一种应用于双星通信的便携式天线 Active CN112864627B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110034809.6A CN112864627B (zh) 2021-01-12 2021-01-12 一种应用于双星通信的便携式天线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110034809.6A CN112864627B (zh) 2021-01-12 2021-01-12 一种应用于双星通信的便携式天线

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112864627A CN112864627A (zh) 2021-05-28
CN112864627B true CN112864627B (zh) 2022-07-19

Family

ID=76002741

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110034809.6A Active CN112864627B (zh) 2021-01-12 2021-01-12 一种应用于双星通信的便携式天线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112864627B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114039612B (zh) * 2021-11-15 2023-05-02 中国电力科学研究院有限公司 一种双频无线复用发射系统及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102891374A (zh) * 2012-08-17 2013-01-23 航天恒星科技有限公司 一种三频一体化天线
WO2016011977A1 (en) * 2014-07-25 2016-01-28 Huawei Technologies Co., Ltd. Dual-feed dual-polarized antenna element and method for manufacturing same
CN107946746A (zh) * 2017-10-16 2018-04-20 西安雷通科技有限责任公司 Uhf/s双频段卫星通信天线及无线通信系统
CN109802244A (zh) * 2019-01-24 2019-05-24 西安电子科技大学 一种宽带微带反射阵列天线
CN112003022A (zh) * 2020-09-27 2020-11-27 南京信息工程大学 一种满足北斗卫星导航的双频圆极化微带天线

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102891374A (zh) * 2012-08-17 2013-01-23 航天恒星科技有限公司 一种三频一体化天线
WO2016011977A1 (en) * 2014-07-25 2016-01-28 Huawei Technologies Co., Ltd. Dual-feed dual-polarized antenna element and method for manufacturing same
CN107946746A (zh) * 2017-10-16 2018-04-20 西安雷通科技有限责任公司 Uhf/s双频段卫星通信天线及无线通信系统
CN109802244A (zh) * 2019-01-24 2019-05-24 西安电子科技大学 一种宽带微带反射阵列天线
CN112003022A (zh) * 2020-09-27 2020-11-27 南京信息工程大学 一种满足北斗卫星导航的双频圆极化微带天线

Also Published As

Publication number Publication date
CN112864627A (zh) 2021-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9024831B2 (en) Miniaturized ultra-wideband multifunction antenna via multi-mode traveling-waves (TW)
US7286094B2 (en) Three-dimensional omni-directional antenna designs for ultra-wideband applications
US6094178A (en) Dual mode quadrifilar helix antenna and associated methods of operation
US6147647A (en) Circularly polarized dielectric resonator antenna
US7202835B2 (en) Dual band phased array employing spatial second harmonics
JP2000516056A (ja) メアンダ型アンテナ装置
JP3981008B2 (ja) パッチダイポールのアレイアンテナ及び関連の方法
CN112216980A (zh) 一种全孔径强耦合超宽带对称偶极子相控阵天线
EP4057441A1 (en) Multiband resonator element for making filters, polarizers and frequency-selective surfaces
JP2003188642A (ja) 多周波帯域アンテナ
US20030103008A1 (en) In-building low profile antenna
CN112864627B (zh) 一种应用于双星通信的便携式天线
CN116169466A (zh) 超宽带低剖面双极化紧耦合天线阵列
GB2304463A (en) Antenna arrangement for transceiving two different signals
CN108258403B (zh) 小型化双频嵌套天线
TW201212387A (en) A multi-loop antenna system and an electronic device having the same
WO2023051177A1 (zh) 双频双圆极化天线和天线系统
US3426351A (en) Dual beam antenna for satellites
CN115173038A (zh) 一种小型化双频四臂螺旋天线
CN115347372A (zh) 一种具有低剖面宽波束特性的双频圆极化共口径天线
JP3122017B2 (ja) 複合アンテナ装置
CN207098057U (zh) 天线结构和终端
CN220873841U (zh) 一种宽带高增益无线局域网天线
US20240275072A1 (en) Dual-frequency band dual-circularly polarized antenna and antenna system
CN219144479U (zh) 天线组件及移动终端

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant