CN114696101B - 双频双圆极化共口径微带相控阵天线 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种双频双圆极化共口径微带相控阵天线，包括共口径的第一微带天线和第二微带天线；所述第一微带天线，用于工作于右旋圆极化状态且工作在第一频段；所述第二微带天线，用于工作于左旋且工作在第二频段；所述第一微带天线和所述第二微带天线具有相同的单元间距。所述第一微带天线和所述第二微带天线在同一水平面上相互嵌套。所述第一微带天线和所述第二微带天线分别处于不同介电常数的介质基板上。本发明极大节省了天线占用空间，能够满足现代通信技术对天线高空间利用率和高频谱利用率的要求。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，具体地，涉及一种双频双圆极化共口径微带相控阵天线。
背景技术
随着现代无线通信技术的发展，尤其对于舰载、机载、星载平台等的空间限制需求，要求天线在有限的空间内实现多频段、多极化、多功能，由此引发共口径天线系统研究的热潮。共口径系统通过不同种类天线在空间上的合理布局，充分利用有限的载体空间，降低不同工作频段天线之间的电磁耦合影响，从而使得不同频段不同功能的多副天线可以在相互独立的情况下互不影响地工作。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种双频双圆极化共口径微带相控阵天线。
根据本发明提供的双频双圆极化共口径微带相控阵天线，包括共口径的第一微带天线和第二微带天线；
所述第一微带天线，用于工作于右旋圆极化状态且工作在第一频段；
所述第二微带天线，用于工作于左旋且工作在第二频段；所述第一微带天线和所述第二微带天线具有相同的单元间距。
优选地，所述第一微带天线和所述第二微带天线在同一水平面上相互嵌套。
优选地，所述第一微带天线和所述第二微带天线分别处于不同介电常数的介质基板上。
优选地，所述第一微带天线和所述第二微带天线的切角方向正交，以实现左旋或右旋圆极化。
优选地，所述第一微带天线和所述第二微带天线被金属过孔环绕。
优选地，所述第一微带天线和所述第二微带天线形成的天线阵面采用单元级、子阵级两级顺序旋转的方式。
优选地，所述第一频段为20GHz；所述第二频段为30GHz。
优选地，所述第二微带天线与所述第一微带天线的频比为1.5倍。
优选地，所述第一微带天线和所述第二微带天线采用方形贴片切角形式，并设置为中心馈电。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明设置有共口径的第一微带天线和第二微带天线，第一微带天线工作于右旋圆极化状态且工作在第一频段，所述第二微带天线工作于左旋且工作在第二频段，与多副天线分开排布相比，共口径天线在尽可能控制天线的尺寸和重量的前提下，极大节省了天线占用空间，能够满足现代通信技术对天线高空间利用率和高频谱利用率的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例中双频双圆极化微带天线阵列的结构示意图；
图2为本发明实施例中单元级顺序旋转相位分布示意图；
图3为本发明实施例中子阵级顺序旋转相位分布图；
图4为本发明实施例中采用两级顺序旋转后8x8单元天线阵列中各单元相位分布示意图；
图5为本发明实施例中双频双圆极化微带天线阵列的使用状态示意图。
图中：
1为第一微带天线；
2为第二微带天线；
3为过孔。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。
图1为本发明实施例中双频双圆极化微带天线阵列的结构示意图，图5为本发明实施例中双频双圆极化微带天线阵列的使用状态示意图，如图1、图5所示，本发明提供的双频双圆极化共口径微带相控阵天线，包括第一微带天线1和第二微带天线2；
所述第一微带天线1，用于工作于右旋圆极化状态且工作在20GHz的频段；
所述第二微带天线2，用于工作于左旋圆极化状态且工作在30GHz的频段；所述第一微带天线1和所述第二微带天线2具有相同的单元间距。
在本发明实施例中，所述第一微带天线1和所述第二微带天线采用方形贴片切角形式，中心馈电，通过对方形贴片的不同切角实现左旋或右旋圆极化辐射特性。
在本发明实施例中，为消除大角度扫描时互耦对天线轴比性能的影响，第一微带天线1和第二微带天线2周围都环绕以金属过孔3。
为实现两个频段的天线都具有±60°的扫描能力，单元间距以高频段30GHz的0.5设计，此尺寸对于低频段20GHz约为0.33/>，远低于扫描60°所需的0.52/>的需求。
为实现两个频段天线在布局上互不干涉，通过选择不同介质基板材料，来调整两个频段微带贴片尺寸。20GHz频段微带贴片尺寸0.17，刻蚀于Rogers TMM6介质基板上，介电常数为6；30GHz频段微带贴片尺寸0.23/>，刻蚀于Rogers TMM3介质基板上，介电常数为3.27。
在本发明实施例中，天线阵面采用单元级、子阵级两级顺序旋转，改善大角度扫描时的天线轴比。
图2为本发明实施例中单元级顺序旋转相位分布示意图，如图2所示，以相邻四单元为一子阵，四单元以各自中心轴线、按顺时针方向顺序旋转0°、90°、180°、270°，同时四单元的馈电也分别被赋予0°、90°、180°、270°相位。
图3为本发明实施例中子阵级顺序旋转相位分布图，如图3所示，以四单元中心为轴线，进行子阵级旋转，每个子阵按顺时针方向顺序旋转0°、90°、180°、270°，同时每个子阵中的单元也分别被赋予0°、90°、180°、270°相位。
图4为本发明实施例中采用两级顺序旋转后8x8单元天线阵列中各单元相位分布示意图，如图4所示，为8x8单元天线阵列采用单元级、子阵级两级顺序旋转后，各单元相位分布图。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (3)
1.一种双频双圆极化共口径微带相控阵天线，其特征在于，包括共口径的第一微带天线和第二微带天线；
所述第一微带天线，用于工作于右旋圆极化状态且工作在第一频段；
所述第二微带天线，用于工作于左旋且工作在第二频段；所述第一微带天线和所述第二微带天线具有相同的单元间距；所述第一微带天线和所述第二微带天线在同一水平面上相互嵌套；
所述第一微带天线和所述第二微带天线分别处于不同介电常数的介质基板上；所述第一微带天线和所述第二微带天线的切角方向正交，以实现左旋或右旋圆极化；
以相邻四单元为一子阵，该子阵中的微带天线呈2×2的矩阵，四单元以各自中心轴线、按顺时针方向顺序旋转0°、90°、180°、270°，同时四单元的馈电也分别被赋予0°、90°、180°、270°相位；
以四单元中心为轴线，进行子阵级旋转，子阵级旋转后的微带天线呈4×4的矩阵，每个子阵按顺时针方向顺序旋转0°、90°、180°、270°，同时每个子阵中的单元也分别被赋予0°、90°、180°、270°相位；
所述第一微带天线和所述第二微带天线被金属过孔环绕；
所述第一微带天线和所述第二微带天线形成的天线阵面采用单元级、子阵级两级顺序旋转的方式；
所述第一微带天线和所述第二微带天线采用方形贴片切角形式，并设置为中心馈电，该贴片中设置有U形槽。
2.根据权利要求1所述的双频双圆极化共口径微带相控阵天线，其特征在于，所述第一频段为20GHz；所述第二频段为30GHz。
3.根据权利要求1所述的双频双圆极化共口径微带相控阵天线，其特征在于，所述第二微带天线与所述第一微带天线的频比为1.5倍。
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