一种共口径多频段宽波束圆极化天线

摘要

本发明公开了一种共口径多频段宽波束圆极化天线，包括金属背腔宽带宽波束天线(1)和双馈电点圆极化天线(2)；所述的金属背腔宽带宽波束内部包括介质贴片天线(3)和四馈电点馈电网络(4)；金属背腔宽带宽波束天线(1)固定在双馈电点圆极化天线上部，双馈电点馈电网络(5)位于双馈电点圆极化天线(2)的下部。本发明利用金属背腔宽带宽波束天线作为双馈电点圆极化天线的辐射体，有效的降低了天线的整体天线剖面。

说明书

技术领域

本发明涉及一种共口径多频段圆极化天线，适用于为低剖面卫星 通信、导航终端系统中，特别适用于对天线波束宽度要求高、通信和 导航共口径的小型化终端系统。

背景技术

目前在通信、导航等系统所用终端天线形式以及性能各有特点， 但均存在某种不足。

1、利用金属结构或印制板结构的螺旋天线形式，具有宽带、宽 波束和重量轻的特性，但是天线的纵向尺寸相对较高，很能实现低剖 面，因此在结构紧凑的终端系统中使用受限。

2、利用金属支杆实现的对称阵子具有易加工、结构简单可靠的 特点，但是天线的剖面受限于工作波长，同时宽波束多采用锥台结构， 进一步增加了天线的剖面。

3、利用印刷电路板结构的微带天线形式，具有小型化、低剖面、 形式多样且易加工的特点，具有广泛的应用。但是，传统的微带天线 的相对带宽只有5％左右，实现宽带多采用空气耦合形式，天线的剖 面难以降低；单馈电或双馈电点可以方便的实现圆极化，但在带宽内 很难现实对称的方向图。目前，集成通信和导航功能的共口径天线的 实例报道不多。

发明内容

本发明的目的在于避免上述背景技术的不足之处，提供一种共口 径、多频段、宽波束、低剖面圆极化天线，该天线易于调试，具有很 高的工程使用价值。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种共口径多频段宽波束圆极化天线，包括带金属背腔的宽带宽 波束圆极化天线1，所述的宽带宽波束圆极化天线1包括金属背腔、 置于金属背腔内部的介质贴片和四馈电点馈电网络4，其特征在于： 在金属背腔的底板下方设置有双馈电点圆极化天线2的两馈电点馈 电网络5，所述的两馈电点馈电网络5包括带有微带线的介质板，微 带线通过两个金属探针与耦合贴片相连，耦合贴片通过绝缘介质板与 金属背腔底板的下表面相接。

其中，在金属背腔底板、绝缘介质板、耦合贴片和带有微带线的 介质板上均对应开设有用于馈线通过的通孔。

其中，所述的四馈电点馈电网络4由两块条状介质板十字交叉组 成，每个条状介质板上设有两个关于十字交叉中心对称的左金属条和 右金属条；所述的介质贴片位于左金属条和右金属条的正上方。

其中，所述的左金属条由上横条、上竖条、下横条和下竖条相接 构成；其中，上横条与条状介质板的顶端齐平，上横条的左端与上竖 条的上端相接，上竖条的下端与下横条的左端相接，下横条的右端与 下竖条的上端相接，下竖条的下端与宽带宽波束圆极化天线1的金属 地板相接。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1、本发明共用同一口径，采用宽波束圆极化天线与金属圆极化 天线集成的方式，将金属圆极化天线作为宽波束圆极化天线的金属底 板，而宽波束圆极化天线作为金属圆极化天线的辐射体，提高天线的 空间的利用效率，降低了天线剖面。

2、本发明中，宽波束圆极化天线与金属圆极化天线分别工作在 不同的频段，同时实现通信或导航的功能。

3、本发明中，多采用多层印制板工艺，进一步提高了天线的集 成度，降低了成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的宽带宽波束圆极化天线的剖面结构示意图；

图3是本发明的宽带宽波束圆极化天线的内部结构示意图；

图4是本发明的宽带宽波束圆极化天线的网络结构示意图；

图5是本发明的双馈点金属圆极化天线的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1-图5以及具体实施方式对本发明作进一步说明：

一种共口径多频段宽波束圆极化天线，包括带金属背腔的宽带宽 波束圆极化天线1，所述的宽带宽波束圆极化天线1包括金属背腔6、 置于金属背腔内部的介质贴片3和四馈电点馈电网络4，在金属背腔 的底板7下方设置有双馈电点圆极化天线2的两馈电点馈电网络5， 所述的两馈电点馈电网络5包括带有微带线的介质板，微带线通过两 个金属探针8与耦合贴片相连，耦合贴片9通过绝缘介质板与金属背 腔底板的下表面相接。

在金属背腔底板、绝缘介质板、耦合贴片和带有微带线的介质板 上均对应开设有用于馈线通过的通孔。

所述的四馈电点馈电网络4由两块条状介质板十字交叉组成，每 个条状介质板上设有两个关于十字交叉中心对称的左金属条10和右 金属条11；所述的介质贴片位于左金属条和右金属条的正上方。在 实施例中，两块条状介质板中心轴位置均有开槽以便安装。

所述的左金属条由上横条、上竖条、下横条和下竖条相接构成； 其中，上横条与条状介质板的顶端齐平，上横条的左端与上竖条的上 端相接，上竖条的下端与下横条的左端相接，下横条的右端与下竖条 的上端相接，下竖条的下端与宽带宽波束圆极化天线1的金属地板相 接。所述的左金属条作为一另种实施例，所述左金属条为倒L型。右 金属条与左金属条的结构相同且关于十字交叉中心对称设置。

所述的介质贴片3由不同厚度的矩形和圆形介质板叠加组成，介 质板的顶面均设有用作天线的金属片。其中，介质板的厚度和形状、 金属片的尺寸和形状均需按照电性能指标进行调整。介质贴片与四馈 电点馈电网络的中心轴线重合。

工作原理：

本发明采用耦合馈电方式，即通过金属背腔和耦合馈电网络，使 电磁波分别以相对相差为0°、90°、180°和270°耦合至上层的辐 射贴片，即金属片，由于辐射贴片采用不同但相近的尺寸，辐射贴片 可以谐振在间隔不远的频率上，进而实现圆极化宽带特性，通过耦合 馈电网络，使得天线馈线间的等效电容增加，部分抵消了由于天线高 度增加而增大的感应电感，进一步改善了天线阻抗匹配。通过使用金 属背腔改变了贴片表面的感应电流，展宽了天线的波束宽度。双馈电 点圆极化天线作为带金属背腔的宽波束天线的金属地板，同时带金属 背腔的宽波束天线作为双馈电点圆极化天线的辐射部分，共用了同一 个口径。

该种方式设计的宽带宽波束圆极化天线的总口驻波比小于2，圆 极化带宽达到27％，带内3dB波束宽度大于110°，并可以集成导航 天线作用。