CN202737096U - 一种利用ku/ka双频平板天线的便携式即时卫星通讯系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种利用ku/ka双频平板天线的便携式即时卫星通讯系统，其采用同轴谐振腔，在内谐振腔上设置有ka辐射缝，在外谐振腔上设置有ku辐射缝。ku线极化是通过在ku/ka双频辐射器上设置ku辐射缝实现的，而ka圆极化是通过在ku/ka双频辐射器上设置ka辐射缝实现相位差为90°的两个线极化，从而实现圆极化，实现了所述平板天线对ku/ka双频的接收。本实用新型所述平板天线在便携式即时卫星通讯系统中的应用中，其平板天线和数字显示器采用分体式设计，具有更强的便携性和易操作性。高精度的卫星天线系统可以再Ku和Ka双频段工作，特别适用于野外作业、科考探险、抢险救灾、军事警务和新闻等从业人员。

Description

一种利用ku/ka双频平板天线的便携式即时卫星通讯系统

技术领域

本实用新型涉及一种利用ku/ka双频平板天线的便携式即时卫星通讯系统，属于移动卫星通信的技术领域。

背景技术

我国幅员辽阔，通信水平和覆盖还没有到位，尤其在分布辽阔的油田、矿区、金融系统、交通系统、民航系统、边防、海岛、部队等比较偏远地区，传统的通讯网络并不一定能够完全的覆盖。所以在面对灾害等突发事件时，怎样实现便携、即时的通讯成为我们的必须要面对的技术问题。

针对便携的特点，本领域中的卫星通讯系统常采用平板天线进行通讯：平板天线因具有体积小、通信方便等特点，广泛被应用于卫星通信领域。

例如中国专利CN2473765公开了一种接收卫星直播信号的平板天线，其包括一个天线托盘,位于天线托盘上有慢波材料介质层和缝隙阵金属板,缝隙阵金属板有规则分布的缝隙阵,天线托盘下方中部有将接收到的卫星直播信号降频放大并输出的高频头,缝隙阵金属板上面还有将入射的线极化信号转化成相应旋向的圆极化信号的变极化装置。中国专利CN201130714公开了超薄斜波束平板天线，天线馈电部分采用分支波导波导功分器形式,同时辐射单元采用漏波天线形式,在实现天线波束倾斜的同时,保证了天线的匹配带宽和辐射效率,研制出了一种小型化高增益线极化平板天线。中国专利CN 102110902A公开了一种圆极化平板天线，其包括辐射层、馈电网络,辐射层上设有辐射器,馈电网络为线极化平板天线的馈电网络,辐射器向内的一端为缝隙,向外的一端为圆孔。辐射器向外的一端设有十字状的振子,与缝隙成45°角放置。增益和效率大大提升。中国专利CN102255138A公开了圆极化波导平板阵列天线，它在由波导馈电网络激励的矩形开口波导31阵列构成的宽带线极化波导平板阵列天线2上安装圆极化器1实现优良的圆极化波接收与发射能力。所述及的圆极化器1在XY平面上的尺寸与辐射层30完全相同,它由完全相同的两层用导电油墨丝印有斜“十”字图案11的介质薄膜10与ABS材料制作的介质隔框20构成。

但是上述专利并不能同时实现对ku波段线极化和ka波段圆极化的功能，而且不具有较好的ku/ka馈电网络，隔离度较低，因此制约现有的平板天线只能接收ku或ka单一频段的电磁波。只有抛物面天线才能实现对ku/ka双频馈线、并实现ku/ka双频接收，但是抛物天线的体积较大，给移动卫星通信带来诸多不便。

实用新型内容

针对以上的技术不足，本实用新型提供一种利用ku/ka双频平板天线的便携式即时卫星通讯系统。

术语解释

1.耦合波导：当需要一个波导向另一个波导传输时，中间起到耦合作用的波导叫做耦合波导。

2.馈电波导：在电磁场传输的过程中，向器件馈电的波导叫做馈电波导。

本实用新型的技术方案在于：

一种利用ku/ka双频平板天线的便携式即时卫星通讯系统，其包括ku/ka双频平板天线、变频器、调制解调器模块、GPS模块和数显数控模块，所述的ku/ka双频平板天线通过变频器和同轴数据线与调制解调器模块相连，所述调制解调器模块通过USB数据线与所述的GPS模块相连，所述调制解调器模块通过485线与所述的数显数控模块相连；

所述的ku/ka双频平板天线，其包括依次设置的ku/ka双频辐射器1、ku馈电和ka耦合层2、用于垂直极化的ka馈电层3、极化分离层4和用于水平极化的ka馈电层5；

所述ku/ka双频辐射器1和ku馈电和ka耦合层2之间设置有2排外谐振腔6，每排设置有2个外谐振腔，在每个外谐振腔内同轴设置有1个内谐振腔8，同一排设置的2个外谐振腔6分别通过耦合缝10与T形馈电网络11的两端相连，在所述T形馈电网络11的另一端设置有馈电波导12；在所述ku/ka双频辐射器1的上表面，且与每个内谐振腔8相对的位置水平贯通设置有2个十字形缝隙，即ka辐射缝9；在ku/ka双频辐射器1的上表面，且在外谐振腔6的水平两端分别贯通设置有竖直的缝隙，即为ku辐射缝7；在所述ku馈电和ka耦合层2上设置有与内谐振腔8相对的耦合波导13；

在用于垂直极化的ka馈电层3上设置有4个波导14和1个馈电波导17：所述波导14的位置与所述ku/ka双频辐射器1上的内谐振腔8的位置相对应；所述波导14通过耦合缝15分别与T形馈电网络16的两端相连接，在T形馈电网络16的另一端设置有馈电波导17；所述T形馈电网络16与所述T形馈电网络11的设置方向相差180°；在用于垂直极化的ka馈电层3上还设置有与所述馈电波导12相对的馈电波导12-1；

在极化分离层4上设置有4个极化分离缝18，所述每个极化分离缝的位置与所述ku/ka双频辐射器1上的内谐振腔8的位置相对应；所述极化分离缝18与水平的夹角为45°；在极化分离层4上，且与所述的馈电波导12-1相对的位置上设置有馈电波导12-2；在极化分离层4上，且与所述馈电波导17相对的位置上设置有馈电波导17-1；

在用于水平极化的ka馈电层5上设置2条相互平行的耦合缝15-1、T形馈电网络19、馈电波导12-3和馈电波导20，所述耦合缝15-1分别与所述T形馈电网络19的两端相连，所述馈电波导20与T形馈电网络19的另一端相连；所述T形馈电网络19与所述T形馈电网络16相对；所述馈电波导12-3与极化分离层4上设置的馈电波导12-2相对。

本实用新型的优势在于：

1.本实用新型整体结构简单、体积小巧。

2.本实用新型采用同轴谐振腔，在内谐振腔上设置有ka辐射缝，在外谐振腔上设置有ku辐射缝。ku线极化是通过在辐射层上设置ku辐射缝实现的，而ka圆极化是通过在辐射层上设置ka辐射缝实现相位差为90°的两个线极化，从而实现圆极化，实现了所述平板天线对ku/ka双频的接收。

3.本实用新型利用了同轴谐振腔的特性，由于ka频段频率高，波长短，内谐振腔传导ka波，外谐振腔传播ku波。内谐振腔不影响外谐振腔ku波的传输。内谐振腔通过耦合波导13与ka馈电网络相连接，在外谐振腔开一缝隙缝10与ku馈电网络连接，从而实现ku/ka频段的分别馈电及高隔离度。

4.本实用新型所述平板天线在便携式即时卫星通讯系统中的应用中，其平板天线和数字显示器采用分体式设计，即插即用，具有更强的便携性和易操作性。高精度的卫星天线系统可以在ku和ka双频段工作，工作需要时，将天线的数据接口与数显数控模块对接，所述的数显数控模块可以做成手腕佩戴式，再将天线对正卫星即可收发信号。从设备的安装、跟踪、对星、调整、收藏均可快速完成，安装简单，快速对星。特别适用于野外作业、科考探险、抢险救灾、军事警务和新闻等从业人员。该系统配置灵活，安装方便、体积小、重量轻、便于携带，既可民用，又可军用。

5.本实用新型所述便携式即时卫星通讯系统实现了小型化、数字化、智能化和网络化，可适合于点到点、点到多点及多点间的小容量通信业务，以传输优质电话和计算机数据为主，还兼传达其它用户业务。如：电话、传真、电传、电报、图像、可视电话、话带数据、计算机数据、复用数据、电话会议等。

6.本实用新型所述便携式即时卫星通信系统主要针对政府应急通信部门、人防、新闻媒体、移动通信运营商、公安、消防、边防、武警、部队、企事业等用户而设计的新一代卫星通信设备。特别适用于野外作业、科考探险、抢险救灾、军事警务和新闻等从业人员。

附图说明

图1为本实用新型中的ku/ka双频平板天线的结构示意图；

图2为本实用新型所述ku/ka双频辐射器的背面结构示意图；

图3为本实用新型所述ku馈电和ka耦合层的结构示意图；

图4为本实用新型所述用于垂直极化的ka馈电层3的结构示意图；

图5为本实用新型所述极化分离层4的结构示意图；

图6为本实用新型所述用于水平极化的ka馈电层5的结构示意图。

图7为本实用新型所述便携式即时卫星通讯系统的结构示意图。

在图1-6中，1、ku/ka双频辐射器；2、ku馈电和ka耦合层；3、用于垂直极化的ka馈电层；4、极化分离层；5、用于水平极化的ka馈电层；6、外谐振腔；7、ku辐射缝；8、内谐振腔；9、ka辐射缝；10、耦合缝；11、T形馈电网络；12、馈电波导；12-1、馈电波导；12-2、馈电波导；12-3、馈电波导；13、耦合波导；14、波导；15、耦合缝；15-1、耦合缝；16、T形馈电网络；17、馈电波导；17-1、馈电波导；18、极化分离缝；19、T形馈电网络；20、馈电波导。

在图7中，21、ku/ka双频平板天线；22、变频器；23、同轴数据线；24、调制解调器模块；25、USB数据线；26、GPS模块；27、485线；28、数显数控模块。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做详细的说明，但不限于此。

实施例、

如图7所示。一种利用ku/ka双频平板天线的便携式即时卫星通讯系统，其包括ku/ka双频平板天线21、变频器22、调制解调器模块24、GPS模块26和数显数控模块28，所述的ku/ka双频平板天线21通过变频器22和同轴数据线23与调制解调器模块24相连，所述调制解调器模块24通过USB数据线25与所述的GPS模块26相连，所述调制解调器模块24通过485线27与所述的数显数控模块28相连。

如图1所示：一种ku/ka双频平板天线，其包括依次设置的ku/ka双频辐射器1、ku馈电和ka耦合层2、用于垂直极化的ka馈电层3、极化分离层4和用于水平极化的ka馈电层5；

如图2-3所示：所述ku/ka双频辐射器1和ku馈电和ka耦合层2之间设置有2排外谐振腔6，每排设置有2个外谐振腔，在每个外谐振腔内同轴设置有1个内谐振腔8，同一排设置的2个外谐振腔6分别通过耦合缝10与T形馈电网络11的两端相连，在所述T形馈电网络11的另一端设置有馈电波导12；在所述ku/ka双频辐射器1的上表面，且与每个内谐振腔8相对的位置水平贯通设置有2个十字形缝隙，即ka辐射缝9；在ku/ka双频辐射器1的上表面，且在外谐振腔6的水平两端分别贯通设置有竖直的缝隙，即为ku辐射缝7；在所述ku馈电和ka耦合层2上设置有与内谐振腔8相对的耦合波导13；

如图4所示：在用于垂直极化的ka馈电层3上设置有4个波导14和1个馈电波导17：所述波导14的位置与所述ku/ka双频辐射器1上的内谐振腔8的位置相对应；所述波导14通过耦合缝15分别与T形馈电网络16的两端相连接，在T形馈电网络16的另一端设置有馈电波导17；所述T形馈电网络16与所述T形馈电网络11的设置方向相差180°；在用于垂直极化的ka馈电层3上还设置有与所述馈电波导12相对的馈电波导12-1；

如图5所示：在极化分离层4上设置有4个极化分离缝18，所述每个极化分离缝的位置与所述ku/ka双频辐射器1上的内谐振腔8的位置相对应；所述极化分离缝18与水平的夹角为45°；在极化分离层4上，且与所述馈电波导12-1相对的位置上设置有馈电波导12-2；在极化分离层4上，且与所述馈电波导17相对的位置上设置有馈电波导17-1；

如图6所示：在用于水平极化的ka馈电层5上设置2条相互平行的耦合缝15-1、T形馈电网络19、馈电波导12-3和馈电波导20，所述耦合缝15-1分别与所述T形馈电网络19的两端相连，所述馈电波导20与T形馈电网络19的另一端相连；所述T形馈电网络19与所述T形馈电网络16相对；所述馈电波导12-3与极化分离层4上设置的馈电波导12-2相对。

Claims (1)

1.一种利用ku/ka双频平板天线的便携式即时卫星通讯系统，其特征在于，其包括ku/ka双频平板天线、变频器、调制解调器模块、GPS模块和数显数控模块，所述的ku/ka双频平板天线通过变频器和同轴数据线与调制解调器模块相连，所述调制解调器模块通过USB数据线与所述的GPS模块相连，所述调制解调器模块通过485线与所述的数显数控模块相连；

所述ku/ka双频平板天线包括依次设置的ku/ka双频辐射器（1）、ku馈电和ka耦合层（2）、用于垂直极化的ka馈电层（3）、极化分离层（4）和用于水平极化的ka馈电层（5）；

所述ku/ka双频辐射器（1）和ku馈电和ka耦合层（2）之间设置有2排外谐振腔（6），每排设置有2个外谐振腔，在每个外谐振腔内同轴设置有1个内谐振腔（8），同一排设置的2个外谐振腔（6）分别通过耦合缝（10）与T形馈电网络（11）的两端相连，在所述T形馈电网络（11）的另一端设置有馈电波导（12）；在所述ku/ka双频辐射器（1）的上表面，且与每个内谐振腔（8）相对的位置水平贯通设置有2个十字形缝隙，即ka辐射缝（9）；在ku/ka双频辐射器（1）的上表面，且在外谐振腔（6）的水平两端分别贯通设置有竖直的缝隙，即为ku辐射缝（7）；在所述ku馈电和ka耦合层（2）上设置有与内谐振腔（8）相对的耦合波导（13）；

在用于垂直极化的ka馈电层（3）上设置有4个波导（14）和1个馈电波导（17）：所述波导（14）的位置与所述ku/ka双频辐射器（1）上的内谐振腔（8）的位置相对应；所述波导（14）通过耦合缝（15）分别与T形馈电网络（16）的两端相连接，在T形馈电网络（16）的另一端设置有馈电波导（17）；所述T形馈电网络（16）与所述T形馈电网络（11）的设置方向相差180°；在用于垂直极化的ka馈电层（3）上还设置有与所述馈电波导（12）相对的馈电波导（12-1）；

在极化分离层（4）上设置有4个极化分离缝（18），所述每个极化分离缝的位置与所述ku/ka双频辐射器（1）上的内谐振腔（8）的位置相对应；所述极化分离缝（18）与水平的夹角为45°；在极化分离层（4）上，且与所述的馈电波导（12-1）相对的位置上设置有馈电波导（12-2）；在极化分离层（4）上，且与所述馈电波导（17）相对的位置上设置有馈电波导（17-1）；

在用于水平极化的ka馈电层（5）上设置2条相互平行的耦合缝（15-1）、T形馈电网络（19）、馈电波导（12-3）和馈电波导（20），所述耦合缝（15-1）分别与所述T形馈电网络（19）的两端相连，所述馈电波导（20）与T形馈电网络（19）的另一端相连；所述T形馈电网络（19）与所述T形馈电网络（16）相对；所述馈电波导（12-3）与极化分离层（4）上设置的馈电波导（12-2）相对。

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