CN221282376U - 一种集低轨卫星和天通卫星通信的终端天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及天线通信技术领域，具体涉及一种集低轨卫星和天通卫星通信的终端天线，通过将天通通信频段天线与低轨通信频段天线均通过双芯馈电单元相接，从而在使用时能够根据需求选择不同的通信频段来通过天通通信频段天线进行天通卫星通信或者通过低轨通信频段天线进行低轨卫星通信，并且选择将低轨通信频段天线套设在天通通信频段天线的外侧，从而在满足使用需求的同时减少安装空间，减小空间占用，从而便于携带。

Description

一种集低轨卫星和天通卫星通信的终端天线

技术领域

本实用新型涉及天线通信技术领域，具体涉及一种集低轨卫星和天通卫星通信的终端天线。

背景技术

低轨卫星由于传输时延小、单星容量大、路径损耗低等优点逐渐被重视，但是要实现全球范围内的低轨卫星通信需要较多的低轨卫星布置，运营维护成本高，而通过天通卫星则可以实现全球通信，但是天通卫星通信又会存在高延迟的通信问题。

低轨和天通卫星通信天线的极化方式均为左旋圆极化模式，低轨卫星通信天线工作在L频段，需要实现宽波束辐射，对低仰角增益的要求较高；天通卫星通信天线工作在S频段，在仰角45°以上有较高的增益要求。

例如，公开号为CN114336011A的中国发明专利申请，公开了一种应用于低轨卫星通信的双频四臂螺旋天线，通过耦合达到双频工作，极大改善了低仰角性能，但是只能实现低轨卫星通信。

例如，公开号为CN219476973U的中国实用新型专利，提供了一种车载天通卫星通信天线，同样通过特殊的固定方式，改善了天线的稳定性和可靠性，但是并不能实现低轨卫星通信。

导致在使用时需要使用低轨卫星通信设备和天通卫星通信设备，增加了安装空间的占用，也增加携带难度和携带成本，不能满足使用需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种集低轨卫星和天通卫星通信的终端天线，解决目前天通卫星通信与低轨卫星通信需要使用不同通信天线的问题。

本实用新型为实现上述目的技术方案为：

一种集低轨卫星和天通卫星通信的终端天线，其特征在于，包括天通通信频段天线、低轨通信频段天线和分别与天通通信频段天线和低轨通信频段天线相接的双芯馈电单元，所述天通通信频段天线与低轨通信频段天线同轴设置，低轨通信频段天线套设在天通通信频段天线的外侧，低轨通信频段天线位于天通通信频段天线与双芯馈电单元之间。

进一步限定，所述双芯馈电单元包括天通馈电同轴线、低轨馈电同轴线和双芯接头，所述天通通信频段天线通过天通馈电同轴线与双芯接头相接，所述低轨通信频段天线通过低轨馈电同轴线与双芯接头相接，所述天通馈电同轴线的下部与低轨馈电同轴线平行设置，双芯接头设置在低轨通信频段天线的底部。

进一步限定，所述天通通信频段天线包括第一基片、设置在第一基片外侧的天通辐射臂和设置在第一基片底部的天通移相器，所述天通辐射臂的底部通过天通移相器与天通馈电同轴线相接；

所述低轨通信频段天线包括第二基片、设置在第二基片外侧的低轨辐射臂和设置在第二基片底部的低轨移相器，所述低轨辐射臂的底部与通过低轨移相器与低轨馈电同轴线相接；

所述第二基片套设在第一基片的外侧并与第一基片同轴设置，双芯接头设置在第二基片的底部。

进一步限定，所述第二基片顶部与第一基片底部之间的间距为20～60mm。

进一步限定，所述天通馈电同轴线的上部沿第二基片的轴线设置，天通馈电同轴线的中部倾斜设置，天通馈电同轴线的下部延伸至低轨通信频段天线的外侧；

所述双芯馈电单元还包括馈电平衡部件，所述馈电平衡部件设置在第二基片内，馈电平衡部件的顶部与天通馈电同轴线的中部相接，馈电平衡部件与天通馈电同轴线的中部相对设置。

进一步限定，所述馈电平衡部件包括三个金属引脚，三个所述金属引脚与天通馈电同轴线的中部绕第二基片的轴线等间距设置。

进一步限定，所述低轨辐射臂的数量和天通辐射臂的数量均为四个，四个所述低轨辐射臂和四个所述天通辐射臂均同向螺旋设置；

所述金属引脚与天通馈电同轴线均位于相邻两个所述低轨辐射臂之间。

进一步限定，所述天通辐射臂包括第一天通辐射臂和第二天通辐射臂，所述第一天通辐射臂底部与第二天通辐射臂底部相连；所述低轨辐射臂包括第一低轨辐射臂和第二低轨辐射臂，所述第一低轨辐射臂底部与第二低轨辐射臂底部相连。

进一步限定，所述第一天通辐射臂的长度、第二天通辐射臂的长度、第一低轨辐射臂的长度和第二低轨辐射臂的长度均为各自中心频率波长的四分之三倍。

进一步限定，所述集低轨卫星和天通卫星通信的终端天线还包括天线罩，所述天通通信频段天线和低轨通信频段天线均位于天线罩内。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型通过将天通通信频段天线与低轨通信频段天线均通过双芯馈电单元相接，从而在使用时能够根据需求选择不同的通信频段来通过天通通信频段天线进行天通卫星通信或者通过低轨通信频段天线进行低轨卫星通信，并且选择将低轨通信频段天线套设在天通通信频段天线的外侧，从而在满足使用需求的同时减少安装空间，减小空间占用，从而便于携带。

2、本实用新型通过在第二基片内设置馈电平衡部件，通过馈电平衡部件将天通馈电同轴线紧固安装在天通通信频段天线与低轨通信频段天线的正中央位置，一方面能够保证天通馈电同轴安装稳定不晃动，提高使用可靠性；另一方面馈电平衡部件通过与天通馈电同轴线连接达到平衡接地的作用，从而保证在使用时更加稳定可靠，满足使用需求。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型双芯馈电单元结构示意图；

图3为本实用新型在天通卫星通信频段的实测驻波比图；

图4为本实用新型在天通卫星通信频段的实测增益方向图，图4a为1995MHz频点的实测增益方向图，图4b为2185MHz频点的实测增益方向图；

图5为本实用新型在低轨卫星通信频段的实测驻波比图；

图6为本实用新型在低轨卫星通信频段的实测增益方向图，图6a为1521MHz频点的实测增益方向图，图6b为1671MHz频点的实测增益方向图；

图中：100-天通通信频段天线；101-第一天通辐射臂；102-第二天通辐射臂；103-第一基片；104-天通移相器；200-低轨通信频段天线；201-第一低轨辐射臂；202-第二低轨辐射臂；203-第二基片；204-低轨移相器；300-双芯馈电单元；301-天通馈电同轴线；302-低轨馈电同轴线；303-双芯接头；304-馈电平衡部件。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例1

参考图1，本实施例提供了一种集低轨卫星和天通卫星通信的终端天线，包括依次设置的天通通信频段天线100、低轨通信频段天线200和双芯馈电单元300，为了增加使用寿命避免外界环境对其使用造成影响，选择在天通通信频段天线100和低轨通信频段天线200的外侧套设天线罩(图中未画出)，天线罩与双芯馈电单元300连接；天通通信频段天线100工作在1980-2010MHz和2170-2200MHz两个频段内，用于实现天通卫星通信功能；低轨通信频段天线200工作在1518-1525MHz和1668-1675MHz两个频段内，用于实现低轨卫星通信的功能；双芯馈电单元300用于分别与天通通信频段天线100和低轨通信频段天线200相接进行馈电。

进一步说明，为了方便携带，选择将低轨通信频段天线200套设在天通通信频段天线100的外侧，即天通通信频段天线100的底部延伸至低轨通信频段天线200的内部，从而能够减少终端天线的整体尺寸，从而既方便携带也减少了空间面积的占用，结构更加小巧轻便，满足实际的使用需求。

具体的，天通通信频段天线100包括第一基片103、天通辐射臂和天通移相器104，第一基片103可选用FPC介质薄片围绕形成的筒状结构，天通移相器104通过PCB板设置在第一基片103的底部，天通移相器104位于第一基片103的内部；天通辐射臂螺旋印制在第一基片103上，天通辐射臂的数量为四个，四个天通辐射臂间隔设置并自下而上按右旋的旋向绕第一基片103设置，四个天通辐射臂的底部以第一基片103的轴线绕天通移相器104的底部等间距设置。

同样的，低轨通信频段天线200包括第二基片203、低轨辐射臂和低轨移相器204，第二基片203同样可选为FPC介质薄片围绕形成的筒状结构，低轨移相器204同样通过PCB板设置在第二基片203的底部，低轨移相器204位于第二基片203的内部；低轨辐射臂的数量同样为四个，四个低轨辐射臂自下而上按照右旋的旋向印制在第二基片203上，四个低轨辐射臂底部同样与低轨移相器204连接。

第二基片203套设在第一基片103的外侧，优选第二基片203套设在第一基片103底部的外侧，第一基片103的底部延伸至第二基片203内部的深度可根据需求选择。

双芯馈电单元300包括天通馈电同轴线301、低轨馈电同轴线302和双芯接头303，双芯接头303位于第二基片203的底部，天通馈电同轴线301的一端与天通移相器104相接，天通馈电同轴线301的另一端与双芯接头303相接，低轨馈电同轴线302的一端与低轨移相器204相接，低轨馈电同轴线302的另一端与双芯接头303相接，低轨馈电同轴线302和天通馈电同轴线301分别与双芯接头303相接位置保持平行接入。

进一步说明，为了避免天通馈电同轴线301经过低轨通信频段天线200时对其功能造成影响，进一步优选双芯馈电单元300还包括馈电平衡部件304，此时天通馈电同轴线301的上部沿着第二基片203的轴线自上而下设置在第二基片203内部，天通馈电同轴线301的底部自第二基片203的内部延伸至其外侧并与双芯接头303相接，在天通馈电同轴线301底部穿过低轨移相器204的PCB板延伸至第二基片203外侧时，天通馈电同轴线301的底部避开任一低轨辐射臂，优选天通馈电同轴线301底部位于相邻两个低轨辐射臂底部中间，天通馈电同轴线301的中部自第二基片203的轴线位置向低轨移相器204的PCB板的周侧倾斜，天通馈电同轴线301的中部位于低轨移相器204的外侧。

具体的，参考图2，馈电平衡部件304包括三个结构相同的金属引脚，三个金属引脚绕第二基片203的轴线设置，相邻两个金属引脚之间的夹角为90°，使得天通馈电同轴线301的中部位于两个金属引脚之间，天通馈电同轴线301的中部与相邻金属引脚之间的夹角为90°，馈电平衡部件304的顶部与天通馈电同轴线301连接，馈电平衡部件304的底部与低轨移相器204的PCB板连接；此时馈电平衡部件304既能够对天通馈电同轴线301进行稳定连接，避免天通馈电同轴线301在使用时晃动降低使用寿命同时降低使用稳定性和可靠性，同时馈电平衡部件304中的三个金属引脚与天通馈电同轴线301偏离第二基片203轴线的位置达到平衡的作用，从而进一步提高使用稳定可靠。

实施例2

基于实施例1提供的集低轨卫星和天通卫星通信的终端天线，天通辐射臂为U型结构，即天通辐射臂的底部与天通移相器104连接，天通辐射臂自底部向上一分为二为第一天通辐射臂101和第二天通辐射臂102，天通移相器104分别对四个第一天通辐射臂101和四个第二天通辐射臂102，施加等幅、相位差相差90°的激励。

为了使天通通信频段天线100工作在1980-2010MHz和2170-2200MHz两个频段内，第一天通辐射臂101和第二天通辐射臂102间隔设置，即第一天通辐射臂101位于相邻两个第二天通辐射臂102之间，第二天通辐射臂102位于相邻两个第一天通辐射臂101之间；并且第一天通辐射臂101的长度和第二天通辐射臂102的长度均等于其中心频率波长的四分之三倍。

为了能作为手持终端的天线，根据需求选择天通通信频段天线100的尺寸，例如，第一基片103的外径可选为18mm，第一天通辐射臂101工作在2170-2200MHz频段内，则第一天通辐射臂101的长度可选为107mm，第一天通辐射臂101与水平方向之间的夹角为48°；第二天通辐射臂102工作在1980-2010MHz频段内，第二天通辐射臂102的长度可选为100mm，第二天通辐射臂102与水平方向之间的夹角为50°，第一天通辐射臂101和第二天通辐射臂102均可选为金属线，每一条金属线的宽度可选为0.5～1.5mm，例如可选为1.5mm，使得天通通信频段天线100为八臂螺旋结构。

参考图3，本实施例提供的集低轨卫星和天通卫星通信的终端天线进行天通卫星通信时的实测驻波比图，在天通卫星通信工作频段内的驻波比均小于1.25，具有良好的匹配性。

参考图4，本实施例提供的集低轨卫星和天通卫星通信的终端天线在1995MHz中心频点的俯仰面二维增益方向图如图4a所示，在2185MHz频段中心频点的俯仰面二维增益方向图如图4b所示，由此可见，本实施例提供的集低轨卫星和天通卫星通信的终端天线具有较宽的波束宽度，在仰角55°和45°的圆极化增益满足天通卫星的通信需求。

实施例3

基于实施例1提供的集低轨卫星和天通卫星通信的终端天线，低轨辐射臂的结构与天通辐射臂的结构相同，低轨辐射臂选为两个底部连接并且互相平行绕在第二基片203上的金属线，金属线的宽度同样可选为0.5～1.5mm，低轨辐射臂自下而上右旋印制在第二基片203上，两个金属线的底部连接在低轨移相器204对应的位置，低轨移相器204分别对四个低轨辐射臂施加等幅、相位差相差90°的激励。

为了使低轨通信频段天线200工作在1518-1525MHz和1668-1675MHz两个频段内，低轨辐射臂同样为U型结构，包括第一低轨辐射臂201和与第一低轨辐射臂201底部连接的第二低轨辐射臂202，即低轨辐射臂的底部与低轨移相器204相连，低轨辐射臂自底部向上一分为二，分别为第一低轨辐射臂201和与第一低轨辐射臂201，低轨辐射臂的数量为四个，低轨移相器204分别对四个第一低轨辐射臂201和四个第二低轨辐射臂202施加等幅、相位差相差90°的激励。

四个第一低轨辐射臂201和四个第二低轨辐射臂202间隔设置，并且第一低轨辐射臂201的长度和第二低轨辐射臂202的长度均等于其中心频率波长的四分之三倍。

此时，第二基片203的外径可选为22mm，第一低轨辐射臂201工作在1668-1675MHz频段内，则第一低轨辐射臂201的长度可选为136mm，第一低轨辐射臂201的倾斜角度为60°；第二低轨辐射臂202工作在1518-1525MHz频段内，则第二低轨辐射臂202的长度可选为121mm，第二低轨辐射臂202的倾斜角度为62°。

第二基片203顶部与第一基片103底部之间的间距可选为20～60mm，即第一基片103可延伸至第二基片203内部深度为20～60mm，例如可选为40mm，此时天通通信频段天线100与低轨通信频段天线200总高度可控制在160mm。

参考图5，本实施例提供的集低轨卫星和天通卫星通信的终端天线进行低轨卫星通信时的实测驻波比图，在天通卫星通信工作频段内的驻波比均小于1.3，具有良好的匹配性。

参考图6，本实施例提供的集低轨卫星和天通卫星通信的终端天线在1521MHz中心频点的俯仰面二维增益方向图如图6a所示，在1671MHz频段中心频点的俯仰面二维增益方向图如图6b所示，俯仰面二维增益方向图在法向方向有轻微凹陷，增益最大值在仰角50°位置上，具有很好的低仰角特性，满足低轨卫星通信天线的需求。

如上即为本申请的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述申请的验证过程，并非用以限制本申请的专利保护范围，本申请的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本申请的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种集低轨卫星和天通卫星通信的终端天线，其特征在于，包括天通通信频段天线(100)、低轨通信频段天线(200)和分别与天通通信频段天线(100)和低轨通信频段天线(200)相接的双芯馈电单元(300)，所述天通通信频段天线(100)与低轨通信频段天线(200)同轴设置，低轨通信频段天线(200)套设在天通通信频段天线(100)的外侧，低轨通信频段天线(200)位于天通通信频段天线(100)与双芯馈电单元(300)之间。

2.根据权利要求1所述的集低轨卫星和天通卫星通信的终端天线，其特征在于，所述双芯馈电单元(300)包括天通馈电同轴线(301)、低轨馈电同轴线(302)和双芯接头(303)，所述天通通信频段天线(100)通过天通馈电同轴线(301)与双芯接头(303)相接，所述低轨通信频段天线(200)通过低轨馈电同轴线(302)与双芯接头(303)相接，所述天通馈电同轴线(301)的下部与低轨馈电同轴线(302)平行设置，双芯接头(303)设置在低轨通信频段天线(200)的底部。

3.根据权利要求2所述的集低轨卫星和天通卫星通信的终端天线，其特征在于，所述天通通信频段天线(100)包括第一基片(103)、设置在第一基片(103)外侧的天通辐射臂和设置在第一基片(103)底部的天通移相器(104)，所述天通辐射臂的底部通过天通移相器(104)与天通馈电同轴线(301)相接；

所述低轨通信频段天线(200)包括第二基片(203)、设置在第二基片(203)外侧的低轨辐射臂和设置在第二基片(203)底部的低轨移相器(204)，所述低轨辐射臂的底部与通过低轨移相器(204)与低轨馈电同轴线(302)相接；

所述第二基片(203)套设在第一基片(103)的外侧并与第一基片(103)同轴设置，双芯接头(303)设置在第二基片(203)的底部。

4.根据权利要求3所述的集低轨卫星和天通卫星通信的终端天线，其特征在于，所述第二基片(203)顶部与第一基片(103)底部之间的间距为20～60mm。

5.根据权利要求3所述的集低轨卫星和天通卫星通信的终端天线，其特征在于，所述天通馈电同轴线(301)的上部沿第二基片(203)的轴线设置，天通馈电同轴线(301)的中部倾斜设置，天通馈电同轴线(301)的下部延伸至低轨通信频段天线(200)的外侧；

所述双芯馈电单元(300)还包括馈电平衡部件(304)，所述馈电平衡部件(304)设置在第二基片(203)内，馈电平衡部件(304)的顶部与天通馈电同轴线(301)的中部相接，馈电平衡部件(304)与天通馈电同轴线(301)的中部相对设置。

6.根据权利要求5所述的集低轨卫星和天通卫星通信的终端天线，其特征在于，所述馈电平衡部件(304)包括三个金属引脚，三个所述金属引脚与天通馈电同轴线(301)的中部绕第二基片(203)的轴线等间距设置。

7.根据权利要求6所述的集低轨卫星和天通卫星通信的终端天线，其特征在于，所述低轨辐射臂的数量和天通辐射臂的数量均为四个，四个所述低轨辐射臂和四个所述天通辐射臂均同向螺旋设置；

所述金属引脚与天通馈电同轴线(301)均位于相邻两个所述低轨辐射臂之间。

8.根据权利要求7所述的集低轨卫星和天通卫星通信的终端天线，其特征在于，所述天通辐射臂包括第一天通辐射臂(101)和第二天通辐射臂(102)，所述第一天通辐射臂(101)底部与第二天通辐射臂(102)底部相连；所述低轨辐射臂包括第一低轨辐射臂(201)和第二低轨辐射臂(202)，所述第一低轨辐射臂(201)底部与第二低轨辐射臂(202)底部相连。

9.根据权利要求8所述的集低轨卫星和天通卫星通信的终端天线，其特征在于，所述第一天通辐射臂(101)的长度、第二天通辐射臂(102)的长度、第一低轨辐射臂(201)的长度和第二低轨辐射臂(202)的长度均为各自中心频率波长的四分之三倍。

10.根据权利要求9所述的集低轨卫星和天通卫星通信的终端天线，其特征在于，所述集低轨卫星和天通卫星通信的终端天线还包括天线罩，所述天通通信频段天线(100)和低轨通信频段天线(200)均位于天线罩内。