CN204118246U - 一种平板天线 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种平板天线，主要包括：喇叭辐射层，微带馈电层，传输层，反射层，所述的喇叭辐射层的喇叭为梯形，所述天线的各层用螺钉连接。喇叭辐射层采用梯形设计，可以提高天线的辐射性能，天线的各个层面采用螺钉连接，可以保证各个层面相对位置不会发生偏移，保证天线的性能，加工比较简单，成本低。天线效率高，可达85%左右，天线方向图等化程度高，天线剖面低，天线高度约为23.7mm，天线重量轻，重量约为0.9kg，便于携带和收藏，易于拼装成增益更高的天线。此天线采用对称阵列结构，交叉极化性能比较理想。
Description
技术领域
本申请涉及卫星通信天线领域，具体地说是一种平板天线。
背景技术
随着卫星通信事业的发展，对卫星通信天线的要求也越来越高，要求卫星通信天线需要重量轻、剖面低、性能高、便携性等优点。传统的抛物面天线由于其自身结构特点，不可能做到体积很小，而且抛物面天线由于其精度要求比较高，因此对于抛物面天线，不可能将其天线面拆分成很多部分，而且这对于操作人员的技术要求比较高，如果装配精度不达标，也会导致天线性能不达标。车载天线和机载天线对天线高度和重量都有严格的要求，因为天线的高度和重量会直接影响车辆的行驶速度和飞机的飞行速度。于是平板天线就出现在人们的视野中，此类天线因为重量轻、剖面低、性能高、便携性等优点，广泛应用于便携站、车载天线、机载天线等场合。
目前市场上见到的平板天线的馈电方式，多为波导馈电，此类馈电形式平板天线也具有很多优点，但它的缺点是厚度大、重量重、加工难度大、成本高。而且现阶段的平板天线往往只能实现接收或者发射功能，不能同时实现这两个功能，因此有必要对现有天线进行改进，使之成为功能更加全面，运用范围更加广的天线。
发明内容
针对现有技术的不足，本申请公开了一种平板天线，该天线能够同时实现收发功能，并且能够在满足性能要求的同时解决了现有平板天线馈电网络层的厚度较大的问题，保证了平板天线的便携性。
本申请通过以下技术方案实现：
一种平板天线，包括依次通过螺钉连接的喇叭辐射层、接收信号微带馈电层、传输层和反射层，其中，所述喇叭辐射层包括数个梯形喇叭辐射器。
本申请所述喇叭辐射层包括2n×2n个梯形喇叭辐射器，相邻梯形喇叭辐射器之间间距小于一个λ，其中，n为正数。
本申请所述梯形喇叭辐射器的颈部为梯形腔孔，梯形腔孔的上底边长为3/4λ，下底边长为5/9λ，高度为1/3λ；所述梯形喇叭辐射器的喉部为扁正方体腔孔，扁正方体腔孔的边长为5/9λ，高度为1/12λ。
本申请所述的一种平板天线，还包括发射信号微带馈电层，所述发射信号微带馈电层设置于传输层与反射层之间。
本申请所述发射信号微带馈电层和接收信号微带馈电层的结构均为双层覆铜板上蚀刻多级二等分功分器和多个一分二等幅异相功分器，多级二等分功分器末端连接一分二等幅异相功分器；发射信号微带馈电层上的多级二等分功分器与接收信号微带馈电层上的多级二等分功分器的安装方向垂直；发射信号微带馈电层上的一分二等幅异相功分器与接收信号微带馈电层上的一分二等幅异相功分器安装方向垂直。
本申请所述发射信号微带馈电层和接收信号微带馈电层的厚度均为0.254毫米。
本申请所述传输层包括2n×2n个边长为5/9λ、高度约为1/5λ的扁正方体腔孔，其中，n为正数。
本申请所述反射层为2n×2n个边长为5/9λ、高度约为1/4λ的扁正方体腔孔与金属壁连接而成，其中，n为正数。
本申请所述金属壁的厚度为2mm。
本申请采用如上技术方案，具有如下技术效果：
本申请中所述的辐射层采用喇叭辐射器，喇叭辐射器可有效对信号进行放大，调节喇叭辐射器的尺寸及相邻喇叭辐射器的间距可对天线方向图进行赋形，得到想要的天线方向图和天线增益。进一步地，喇叭辐射层采用梯形设计，可以提高天线的性能。
本申请中采用了反射信号微带馈电层和发射信号微带馈电层，可以使得一个天线同时实现接收和发送功能，不同的馈电层处理不同的信号，保证了信号不会出现干涉现象，提高了天线的性能和使用范围。天线的各个层面采用螺钉连接，可以保证各个层面相对位置不会发生偏移，保证天线的性能，这种设计结构加工比较简单，并且节省了成本。同时，便于携带，易于拼装成增益更高的天线。由于此天线采用对称阵列结构，交叉极化性能比较理想。
本申请所述平板天线效率高，天线效率可达85%左右，天线方向图等化程度高、天线剖面低、重量轻，天线高度约为23.7mm，重量约为0.9kg。
附图说明
图1是本申请的结构立体视图；
图2是本申请具体组成示意图；
图3是本申请的侧剖视图；
图4是本申请的传输层正视图；
图5是本申请的反射层正视图；
图6是本申请的接收信号微带馈电层正视图；
图7是本申请的发射信号微带馈电层正视图；
图8是本申请的发射信号微带馈电层后视图；
图9是本申请辐射层后视图；
图10是本申请的天线性能方向图；
图中：1—喇叭辐射层，2—接收信号微带馈电层，3—传输层，4—发射信号微带馈电层， 5—反射层，6—接收信号微带馈电层接入口，7—发射信号微带馈电层接入口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本申请。
如图2所示，一种平板天线，包括依次通过螺钉连接的喇叭辐射层1、接收信号微带馈电层2、传输层3和反射层5，其中，所述喇叭辐射层1由数个梯形喇叭辐射器组成，如图1所示。这样的设计可以保证各个层面相对位置不会发生偏移，保证天线的性能，加工起来比较简单，且成本低。
如图3所示，本申请所述的喇叭辐射层1的喇叭为梯形，所述喇叭辐射层1包括数个梯形喇叭辐射器，喇叭辐射层1采用梯形设计，可以提高天线的性能。
如图9所示，优选地，所述的喇叭辐射层1包括2n×2n （其中，n为正数）个梯形喇叭辐射器，每个梯形喇叭辐射器之间间距小于一个λ。采用这种设计以后，避免了梯形喇叭辐射器之间信号出现栅瓣的现象，从而保证了天线的性能。
作为本申请的一种改进，所述的梯形喇叭辐射器的颈部为上底边长为3/4λ、下底边长为5/9λ、高度为1/3λ的梯形腔孔，喉部为边长为5/9λ、高度为1/12λ的扁正方体腔孔。采用这种设计以后，喇叭辐射器可有效对信号进行放大，调节喇叭辐射器的尺寸及相邻喇叭辐射器的间距可对天线方向图进行赋形，得到想要的天线方向图和天线增益。
如图2、6、7所示， 本申请中所述的平板天线还包括发射信号微带馈电层4，所述发射信号微带馈电层4设置于传输层3与反射层5之间。采用这种设计以后，可以使得一个天线同时实现接收和发送功能，不同的馈电层处理不同的信号，保证了信号不会出现干涉现象，提高了天线的性能和使用范围。
优选地，所述的发射信号微带馈电层4和接收信号微带馈电层2的结构均为双层覆铜板上蚀刻多级二等分功分器和多个一分二等幅异相功分器，多级二等分功分器末端连接一分二等幅异相功分器；发射信号微带馈电层上的多级二等分功分器与接收信号微带馈电层上的多级二等分功分器的安装方向垂直；发射信号微带馈电层上的一分二等幅异相功分器与接收信号微带馈电层上的一分二等幅异相功分器安装方向垂直。
优选地，发射信号微带馈电层4的一分二等幅异相功分器末端处设置耦合单元，耦合单元可以用于调节天线驻波。
所述发射信号微带馈电层4和接收信号微带馈电层2的厚度可以做到0.254毫米。采用这种设计以后，不仅可以实现了宽频阻抗匹配，而且解决了现有技术中的微带馈电层厚度较大，重量较重的问题，提升了平板天线的便携性。
如图4所示，所述传输层3包括2n×2n （其中，n为正数）个边长为5/9λ、高度约为1/5λ的扁正方体腔孔。采用这种设计后，传输层3的大小与喇叭辐射层1的下端大小相同，保证了传输信号的损失降低。
如图5所示，所述反射层5由2n×2n （其中，n为正数）个边长为5/9λ、高度约为1/4λ扁正方体腔孔及厚度为2mm的金属壁连接构成。采用这种设计以后，增加了天线的方向性，调节正方体的高度可有效对天线方向图及驻波进行优化。
如图8所示，发射信号微带馈电层4和接收信号微带馈电层2具有信号电缆接入口，分别为发射信号微带馈电层接入口7和接收信号微带馈电层接入口6。信号电缆接入口不在同一方向上，采用这种设计以后，优化了天线内部结构，防止信号出现干涉，保证天线性能。
优选地，所述传输层3具有一个馈电电缆孔，所述的发射信号微带馈电层4具有一个馈电电缆孔，所述的反射层5具有两个馈电电缆孔。开孔位置与发射信号微带馈电层接入口7和接收信号微带馈电层接入口6相对应，采用这种设计以后，天线内部结构得到改善，保证天线性能。
本申请中选择n为8的实施例进行试验，得到如下效果：所述平板天线效率可达85%左右、天线方向图等化程度高，天线剖面低，天线高度约为23.7mm、重量较轻，约为0.9kg；本申请所述平板天线便于携带，易于拼装成增益更高的天线。由于此天线采用对称阵列结构，交叉极化性能比较理想。
如图10所示，在频率为14.25GHz下本发明平板天线增益可以达到27.7399dBi。
以上述依据本申请的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本申请的保护范围不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。
Claims (9)
1.一种平板天线，其特征在于：包括依次通过螺钉连接的喇叭辐射层、接收信号微带馈电层、传输层和反射层，其中，所述喇叭辐射层包括数个梯形喇叭辐射器。
2.根据权利要求1所述的一种平板天线，其特征在于：所述喇叭辐射层包括2n×2n个梯形喇叭辐射器，相邻梯形喇叭辐射器之间间距小于一个λ，其中，n为正数。
3.根据权利要求1所述的一种平板天线，其特征在于：所述梯形喇叭辐射器的颈部为梯形腔孔，梯形腔孔的上底边长为3/4λ，下底边长为5/9λ，高度为1/3λ；所述梯形喇叭辐射器的喉部为扁正方体腔孔，扁正方体腔孔的边长为5/9λ，高度为1/12λ。
4.根据权利要求1所述的一种平板天线，其特征在于：还包括发射信号微带馈电层，所述发射信号微带馈电层设置于传输层与反射层之间。
5.根据权利要求4所述的一种平板天线，其特征在于：所述发射信号微带馈电层和接收信号微带馈电层的结构均为双层覆铜板上蚀刻多级二等分功分器和多个一分二等幅异相功分器，多级二等分功分器末端连接一分二等幅异相功分器；发射信号微带馈电层上的多级二等分功分器与接收信号微带馈电层上的多级二等分功分器的安装方向垂直；发射信号微带馈电层上的一分二等幅异相功分器与接收信号微带馈电层上的一分二等幅异相功分器安装方向垂直。
6.根据权利要求4所述的一种平板天线，其特征在于：所述发射信号微带馈电层和接收信号微带馈电层的厚度均为0.254毫米。
7.根据权利要求1所述的一种平板天线，其特征在于：所述传输层包括2n×2n个边长为5/9λ、高度约为1/5λ的扁正方体腔孔，其中，n为正数。
8.根据权利要求1所述的一种平板天线，其特征在于：所述反射层为2n×2n个边长为5/9λ、高度约为1/4λ的扁正方体腔孔与金属壁连接而成，其中，n为正数。
9.根据权利要求8所述的一种平板天线，其特征在于：所述金属壁的厚度为2mm。
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Cited By (2)
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| CN105742776A (zh) * | 2016-04-01 | 2016-07-06 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 多片微带集成瓦片式多功分器 |
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- 2014-08-29 CN CN201420493768.2U patent/CN204118246U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
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| CN105742776B (zh) * | 2016-04-01 | 2019-02-05 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 多片微带集成瓦片式多功分器 |
| CN111585050A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-08-25 | 宁波大学 | 一种宽频带平板阵列天线 |
| CN111585050B (zh) * | 2020-05-18 | 2021-03-02 | 宁波大学 | 一种宽频带平板阵列天线 |
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