CN203574109U - 平板卫星通讯天线及天线系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种平板卫星通讯天线及天线系统，包括天线面板、立置于所述天线面板上的初级馈源以及环焦天线，该环焦天线具有旋转对称的副反射面，该副反射面与所述初级馈源的发射端相对，所述副反射面将初级馈源发射的电磁波束均匀无遮挡地反射至所述天线面板。通过环焦天线的副反射面将初级馈源发射的电磁波束无遮挡、较均匀的反射至天线面板，将波束反射在馈源遮挡区之外，有效的避免了馈源的遮挡，提高了天线的整体增益。此外，本实用新型还提供了一种与伺服电机搭配的天线系统。
Description
技术领域
本实用新型属于通信领域，尤其涉及一种平板卫星通讯天线及天线系统。
背景技术
传统的，如抛物面型卫星天线，采用金属或碳纤维材料作为电磁波反射面，以抛物面作为反射面的物理形态，采用正馈或偏馈的方式设置馈源馈电形式。在使用正馈方案的时候，若对整体增益和方向图副瓣有较高要求，则常使用环焦天线模式作为馈源的设计方案。在设计思路上始终贯彻经典光学等效路径计算的思想，通过计算电磁波通过环焦天线的副瓣射面反射到抛物面反射面上的有效路程得出副反射面的形状参数，从而实现由馈源发射的电磁波经副、主反射面之后能够在需要的方向上形成等相位面。
另外，如反射式阵列天线等，通常使用普通馈源通过正馈或偏馈形式进行馈电。副反射面的使用也是存在的，如使用偏馈式卡塞格伦天线，其主要目的在于降低馈源整体高度或提高天线整体相位调制效果。
如图1所示的天线设计会导致天线部分区域电磁波入射角过大，影响微结构相位调制参数，进而使得天线整体增益受到影响。另外，普通偏馈情形下馈源在大角度照射下能量分布较不均匀，天线外围大片区域实际控制能量较小，影响了天线的整体口面效率。
实用新型内容
本实用新型实施例的目的在于提供一种使用环焦天线与超材料平板天线相互配合实现信号接收与发射的功能的平板卫星通讯天线，该天线能降低馈源正馈时带来的遮挡，且可以提高天线整体增益。
本实用新型提供的一种平板卫星通讯天线，包括天线面板、立置于所述天线面板上的初级馈源以及环焦天线，该环焦天线具有旋转对称的副反射面，该副反射面与所述初级馈源的发射端相对，所述副反射面将初级馈源发射的电磁波束均匀无遮挡地反射至所述天线面板。
进一步地，所述初级馈源呈柱形，所述初级馈源与所述副反射面中心同轴线设置，且所述副反射面的旋转对称轴落在所述轴线上。
进一步地，所述副反射面呈锥形外凸形，该副反射面的顶端与所述初级馈源的发射端相对。
进一步地，所述副反射面锥形外凸的顶端与边缘之间的面是平面，或是内凹的弧面。
进一步地，所述副反射面在与所述轴线垂直方向上的直径大于所述初级馈源在与所述轴线垂直方向上的直径。
进一步地，所述初级馈源呈柱形。
进一步地，所述天线面板包括介质基板、直接贴附或间隔设置于所述介质基板一侧的反射层以及设置在所述介质基板另一侧用于调制电磁波的导电几何结构层，所述导电几何结构层与所述环焦天线相向。
进一步地，导电几何结构层包括一种或多种平面设置的导电几何结构。
进一步地，所述天线面板至少还包括两个保护层，分别设置在所述导电几何结构层和所述反射层的上面。
进一步地，所述天线面板为单层或多层。
此外，还提供了一种天线系统，与伺服电机连接，包括上述的平板卫星通讯天线。
上述平板卫星通讯天线通过环焦天线的副反射面将初级馈源发射的电磁波束无遮挡、较均匀的反射至天线面板，面板上的导电几何结构通过合理排布将入射电磁波相位调节至需要的出射数值，进而实现信号的指定形式出射，实现天线基本功能；而且，旋转对称的副反射面能够将能量较为均匀的分配到天线的外围面积上，提高板面利用率。另外，环焦天线的波束调整功能能够将波束反射在馈源遮挡区之外，有效的避免了馈源的遮挡，提高了天线的整体增益。
附图说明
图1为一种传统的偏馈式平板天线示意图；
图2为本实用新型实施例提供的平板卫星通讯天线示意图；
图3为本实用新型实施例提供的天线面板的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具带实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图2所示，平板卫星通讯天线包括天线面板110、初级馈源120和具有副反射面131的环焦天线130。
天线面板110为平板型超材料辐射基板。优选地，天线面板110上设置有用于调制电磁波的导电几何结构。具体地，该导电几何结构包括但不限于天线面、吸波材料、透波材料、频率选择器件等；天线面板110具有由陶瓷材料、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制成的单层或多层导电几何结构。
初级馈源120用于与外部信号处理电路连接。本实施例中，初级馈源120垂直立置于天线面板110上；初级馈源120的发射端122的横截面积较其他位置大。优选地，初级馈源120应设置于天线面板110的中心或中心附近位置。再进一步地，初级馈源120呈柱形。在其他实施方式中，初级馈源120可以是方形、梯形等。
副反射面131为旋转对称的，副反射面131与初级馈源120的发射端122相对，副反射面131将初级馈源120发射的能量波束均匀无遮挡地反射至天线面板110。
进一步地，副反射面131呈锥形外凸，初级馈源120与副反射面131中心同轴线（Y轴）设置，且副反射面131的旋转对称轴落在轴线（Y轴）上，即锥形外凸的顶端132与初级馈源120的中心相对，此有利于能量波束均匀地，不会被初级馈源120遮挡地反射至天线面板110。特别地，副反射面131锥形外凸的顶端132与其边缘之间的面是内凹的弧面，当然，锥形外凸的顶端132与其边缘之间的面也可以是使用超材料技术设计的平面。
再进一步地，副反射面131在与轴线Y垂直方向上的直径大于初级馈源120在与轴线Y垂直方向上的直径。如此，本实用新型提供的平板卫星通讯天线能够将能量较为均匀的分配到天线面板110的外围面积上，提高板面利用率。另外，环焦天线130的副反射面131的波束调整功能能够将电磁波束反射在馈源遮挡区之外，有效的避免了初级馈源120的遮挡。
更详细的实施例中，参照图3，天线面板110包括介质基板111、反射层112和导电几何结构层113。反射层112直接贴附或间隔设置于介质基板111一侧，反射层200与介质基板111之间以间隔层相隔，间隔层可以是泡沫压制而成。导电几何结构层113用于调制电磁波，其与环焦天线130相向地设置在介质基板111的另一侧的。优选地，导电几何结构层113包括一种或多种平面设置的导电几何结构。
天线面板110至少还包括两个保护层114，分别设置在导电几何结构层113和反射层112的上面。设置保护层114（保护膜）的具体作用为在应用平板卫星通讯天线的时候能起到保护导电几何结构层113和反射层112的作用。优选地，天线面板110为单层或多层，当其为多层时，两个保护层114分别设置在最外层的导电几何结构层113和反射层112的上面。
在环焦天线130的副反射面131的设计上，平板天线系统与抛物面天线系统存在着一定的差异。这主要体现在平板天线系统的环焦天线130的副反射面131仅需要考虑防遮挡和能量分布，而不需要像抛物面系统一样遵守严格的光程相等原则（参考图1所示，馈源12和天线基板11）。这给环焦天线130的初级馈源120的设计带来了更大的自由度，使其几何外形能够向着其他必要的方向靠拢。决定这一特点的原因来源于平板天线的设计原理。通过人造微结构的合理排布，超材料天线面能够将几乎任意形式入射波转化为平面波出射，这就从原理上抛弃了光程近似要求，释放了馈源设计上的自由度。
在该设计中，环焦天线130副反射面131将初级馈源120发射的电磁波束无遮挡、较均匀的反射至超材料天线面板110，天线面板110上的导电几何结构通过合理排布将入射电磁波相位调节至需要的出射数值，进而实现信号的指定形式出射，实现天线基本功能，提升平板天线的增益、优化了辐射方向图。
此外，还提供了一种与伺服电机搭配的天线系统，天线系统与伺服电机连接，包括上述的平板卫星通讯天线。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种平板卫星通讯天线，其特征在于，包括天线面板、立置于所述天线面板上的初级馈源以及环焦天线，该环焦天线具有旋转对称的副反射面，该副反射面与所述初级馈源的发射端相对，所述副反射面将初级馈源发射的电磁波束均匀无遮挡地反射至所述天线面板。
2.如权利要求1所述的平板卫星通讯天线，其特征在于，所述初级馈源与所述副反射面中心同轴线设置，且所述副反射面的旋转对称轴落在所述轴线上。
3.如权利要求1所述的平板卫星通讯天线，其特征在于，所述副反射面呈锥形外凸形，该副反射面的顶端与所述初级馈源的发射端相对。
4.如权利要求1或2所述的平板卫星通讯天线，其特征在于，所述副反射面锥形外凸的顶端与边缘之间的面是平面，或是内凹的弧面。
5.如权利要求2所述的平板卫星通讯天线，其特征在于，所述副反射面在与所述轴线垂直方向上的直径大于所述初级馈源在与所述轴线垂直方向上的直径。
6.如权利要求2或5所述的平板卫星通讯天线，其特征在于，所述初级馈源呈柱形。
7.如权利要求1所述的平板卫星通讯天线，其特征在于，所述天线面板包括介质基板、直接贴附或间隔设置于所述介质基板一侧的反射层以及设置在所述介质基板另一侧用于调制电磁波的导电几何结构层，所述导电几何结构层与所述环焦天线相向。
8.如权利要求7所述的平板卫星通讯天线，其特征在于，导电几何结构层包括一种或多种平面设置的导电几何结构。
9.如权利要求7或8所述的平板卫星通讯天线，其特征在于，所述天线面板至少还包括两个保护层，分别设置在所述导电几何结构层和所述反射层的上面。
10.如权利要求7或8所述的平板卫星通讯天线，其特征在于，所述天线面板为单层或多层。
11.一种天线系统，与伺服电机连接，其特征在于，包括如权利要求1至10任一项所述的平板卫星通讯天线。
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