專利名稱：一種便攜式衛(wèi)星天線及衛(wèi)星天線接收系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信領域，更具體地說，涉及一種便攜式衛(wèi)星天線及衛(wèi)星天線接收系統(tǒng)。
背景技術：
傳統(tǒng)的衛(wèi)星天線接收系統(tǒng)是由拋物面反射板、饋源、高頻頭、衛(wèi)星接收機組成的衛(wèi)星地面接收站。拋物面反射板負責將衛(wèi)星信號反射到位于焦點處的饋源和高頻頭內(nèi)。饋源是在拋物面反射板的焦點處設置的一個用于收集衛(wèi)星信號的喇叭，又稱波紋喇叭。其主要功能有兩個一是將天線接收的電磁波信號收集起來，變換成信號電壓，供給高頻頭。ニ是對接收的電磁波進行極化轉(zhuǎn)換。高頻頭LNB(亦稱降頻器)是將饋源送來的衛(wèi)星信號進行降頻和信號放大然后傳送至衛(wèi)星接收機。一般可分為C波段頻率LNB (3. 7GHz-4. 2GHz、18-21V)和Ku波段頻率LNB (10. 7GHz_12. 75GHz、12-14V)。LNB的工作流程就是先將衛(wèi)星高頻訊號放大至數(shù)十萬倍后再利用本地振蕩電路將高頻訊號轉(zhuǎn)換至中頻950MHz-2050MHz，以 利于同軸電纜的傳輸及衛(wèi)星接收機的解調(diào)和工作。衛(wèi)星接收機是將高頻頭輸送來的衛(wèi)星信號進行解調(diào)，解調(diào)出衛(wèi)星電視圖像或數(shù)字信號和伴音信號。接收衛(wèi)星信號時，平行的電磁波通過拋物面反射板反射后，匯聚到饋源上。通常，拋物面反射板對應的饋源是ー個喇叭天線。但是由于拋物面反射板的反射面的曲面加工難度大，精度要求也高，因此，制造麻煩,且成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是，針對現(xiàn)有的衛(wèi)星天線制造加工難度大的缺陷，提供ー種容易加工制造、且成本低的便攜式衛(wèi)星天線。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是ー種便攜式衛(wèi)星天線，包括饋源、饋源支桿、反射板、固定反射板的框架及反射板調(diào)節(jié)裝置，所述饋源支桿的一端與饋源固定連接，另一端固定在框架上，所述反射板調(diào)節(jié)裝置包括與邊框及饋源支桿固定連接的連接座、固定在連接座上的鉸接座、與鉸接座可轉(zhuǎn)動的連接的鉸接頭以及與鉸接頭可拆卸連接的調(diào)節(jié)桿，所述框架包括上邊框、中邊框及下邊框，所述上邊框、中邊框及下邊框分別通過上固定架、連接座及下固定架固定在饋源支桿上，所述上邊框具有開ロ向下且在其長度方向上延伸的第一 U型槽，所述下邊框具有開ロ向上且在其長度方向上延伸的的第二 U型槽，所述中邊框兩端向內(nèi)翻折形成有開ロ相対的第三U型槽及第四U型槽，所述反射板的上邊緣、下邊緣、左邊緣及右邊緣分別置于第一 U型槽、第二 U型槽、第三U型槽及第四U型槽中，所述反射板為超材料平面反射板，所述超材料平面反射板包括核心層及設置在核心層ー側(cè)表面的反射層，所述核心層包括ー個核心層片層或者多個相同的核心層片層，每ー個核心層片層包括片狀的第一基材以及設置在第一基材上的多個第一人造微結(jié)構(gòu)。進ー步地，所述鉸接頭置于鉸接座中，鉸接頭與鉸接座通過貫穿鉸接頭與鉸接座的第一螺桿實現(xiàn)可轉(zhuǎn)動的連接，第一螺桿的兩端設置有兩個防脫螺母，鉸接座的兩側(cè)對稱設置有第一滑動槽及第二滑動槽，所述反射板調(diào)節(jié)裝置還包括貫穿第一滑動槽、鉸接頭及第二滑動槽的第二螺桿，第二螺桿的兩端設置有兩個鎖緊螺母。進一步地，所述調(diào)節(jié)桿與鉸接頭通過鎖定裝置可拆卸的連接，所述調(diào)節(jié)桿為圓桿，所述鎖定裝置包括緊貼調(diào)節(jié)桿外表面設置的圓弧形的鎖緊板及與鎖緊板相對設置的上鎖緊凸緣及下鎖緊凸緣，所述上鎖緊凸緣及下鎖緊凸緣的外邊緣為圓弧狀，所述上鎖緊凸緣及下鎖緊凸緣的外側(cè)均緊貼在調(diào)節(jié)桿的外表面上，鎖緊板的兩側(cè)通過螺栓與鉸接頭螺紋連接，所述上鎖緊凸緣及下鎖緊凸緣與調(diào)節(jié)桿接觸的部位設置開設能均勻分布的防滑齒。進一步地，所述核心層片層的折射率分布滿足如下公式n(r) =n _V7±7-Vseg
V / “maxD Vseg = s+ 入 X NUMseg ；
I2 2~NUMseg = floor {~r + s-;
A
^ /ID =-;
^rnax ~nnin其中，n(r)表示核心層片層上半徑為r處的折射率值，核心層片層的折射率分布圓心即為饋源等效點在該核心層片層所在平面的投影；s為饋源等效點到超材料平板的垂直距離；n_表示核心層片層的折射率的最大值；Iiniin表示核心層片層的折射率的最小值；A表示頻率為天線中心頻率的電磁波的波長；floor表示向下取整。進一步地，所述核心層的厚度為Dh，2Dh = D0進一步地，所述第一基材包括片狀的第一前基板及第一后基板，所述多個第一人造微結(jié)構(gòu)夾設在第一前基板與第一后基板之間，所述核心層片層的厚度為0. 21-2. 5mm，其中，第一前基板的厚度為0. I-Imm,第一后基板的厚度為0. I-Imm,多個第一人造微結(jié)構(gòu)的厚度為 0. 01-0. 5mm。進一步地，所述超材料平板還包括設置在核心層另一側(cè)表面的阻抗匹配層，所述阻抗匹配層包括一個阻抗匹配層片層或多個厚度相同的阻抗匹配層片層，所述阻抗匹配層片層包括片狀的第二基材以及設置在第二基材上的多個第二人造微結(jié)構(gòu)，所述一個或多個阻抗匹配層片層的折射率分布滿足如下公式
■m—in;(r) = xn (r) m ;其中，n, (r)表示阻抗匹配層片層上半徑為r處的折射率值，阻抗匹配層片層的折射率分布圓心即為饋源等效點在相應的阻抗匹配層片層外側(cè)表面所在平面的投影；其中，i表示阻抗匹配層片層的編號，靠近饋源的阻抗匹配層片層的編號為m，由饋源向核心層方向，編號依次減小，靠近核心層的阻抗匹配層片層的編號為I ;上述的nMX、nfflin分別與核心層片層的折射率的最大值、最小值相同。
進一步地,所述核心層的厚度為Dh,所述阻抗匹配層的厚度為Dz, Dz+2Dh = D。進一步地，所述第二基材包括片狀的第二前基板及第二后基板，所述多個第二人造微結(jié)構(gòu)夾設在第二前基板與第二后基板之間，所述阻抗匹配層片層的厚度為
0.21-2. 5mm，其中，第二前基板的厚度為0.第二后基板的厚度為0. 1-lmm，多個第二人造微結(jié)構(gòu)的厚度為0. 01-0. 5mm。進一步地，所述第一人造微結(jié)構(gòu)及第二人造微結(jié)構(gòu)均為由銅線或銀線構(gòu)成的金屬微結(jié)構(gòu)，所述金屬微結(jié)構(gòu)通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻的方法分別附著在第一基材及第二基材上，所述金屬微結(jié)構(gòu)呈平面雪花狀，所述金屬微結(jié)構(gòu)具有相互垂直平分的第一金屬線及第二金屬線，所述第一金屬線與第二金屬線的長度相同，所述第一金屬線兩端連接有相同長度的兩個第一金屬分支，所述第一金屬線兩端連接在兩個第一金屬分支的中點上，所述第二金屬線兩端連接有相同長度的兩個第二金屬分支，所述第二金屬線兩
端連接在兩個第二金屬分支的中點上，所述第一金屬分支與第二金屬分支的長度相等。根據(jù)本發(fā)明的便攜式衛(wèi)星天線，反射板為采用超材料技術的超材料平面反射板，可以很方便地調(diào)整天線仰角，并且小巧便于攜帶。并且，由片狀的超材料平面反射板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的拋物面反射板，制造加工更加容易，成本更加低廉，依此設計的超材料平面反射板整體厚度在毫米級別，相當?shù)妮p薄。本發(fā)明還提供了一種衛(wèi)星天線接收系統(tǒng)，包括連接饋源的高頻頭及與高頻頭連接的衛(wèi)星接收機，所述衛(wèi)星天線接收系統(tǒng)還包括上述的便攜式衛(wèi)星天線。


圖I是本發(fā)明的超材料平面反射板匯聚電磁波的示意圖；圖2是本發(fā)明的核心層片層其中一個超材料單元的透視示意圖；圖3是本發(fā)明的核心層片層的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的阻抗匹配層片層的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的平面雪花狀的金屬微結(jié)構(gòu)的示意圖；圖6是圖5所示的平面雪花狀的金屬微結(jié)構(gòu)的一種衍生結(jié)構(gòu)；圖7是圖5所示的平面雪花狀的金屬微結(jié)構(gòu)的一種變形結(jié)構(gòu)。圖8是平面雪花狀的金屬微結(jié)構(gòu)的拓撲形狀的演變的第一階段；圖9是平面雪花狀的金屬微結(jié)構(gòu)的拓撲形狀的演變的第二階段；圖10是本發(fā)明一種實施例的便攜式衛(wèi)星天線的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是圖10的另一視角圖。
具體實施例方式如圖10至11所示，根據(jù)本發(fā)發(fā)明的便攜式衛(wèi)星天線，包括饋源I、饋源支桿2、反射板100、固定反射板的框架3及反射板仰角調(diào)節(jié)裝置，所述饋源支桿2的一端與饋源I固定連接，另一端固定在框架3上，所述反射板調(diào)節(jié)裝置包括與邊框3及饋源支桿2固定連接的連接座4、固定在連接座4上的鉸接座5、與鉸接座5可轉(zhuǎn)動的連接的鉸接頭6以及與鉸接頭6可拆卸連接的調(diào)節(jié)桿7，所述框架3包括上邊框31、中邊框32及下邊框33，所述上邊框31、中邊框32及下邊框33分別通過上固定架SJ、連接座4及下固定架XJ固定在饋源支桿2上，所述上邊框31具有開口向下且在其長度方向上延伸的第一 U型槽Ul，所述下邊框33具有開口向上且在其長度方向上延伸的的第二 U型槽U2，所述中邊框32兩端向內(nèi)翻折形成有開口相對的第三U型槽U3及第四U型槽U4，所述反射板100的上邊緣、下邊緣、左邊緣及右邊緣分別置于第一 U型槽U1、第二 U型槽U2、第三U型槽U3及第四U型槽U4中。上邊框31、中邊框32、下邊框33相對反射板可以拆卸，在將反射板固定到框架3上時，先安裝上下邊框33及中邊框32，將反射板從上往下插入，最后安裝上邊框，這樣就將反射板固定到了框架3上。本實施例中，所述鉸接頭6置于鉸接座5中，鉸接頭6與鉸接座5通過貫穿鉸接頭與鉸接座的第一螺桿LGl實現(xiàn)可轉(zhuǎn)動的連接，第一螺桿LGl的兩端設置有兩個防脫螺母LM1，鉸接座5的兩側(cè)對稱設置有第一滑動槽HCl及第二滑動槽HC2，所述反射板調(diào)節(jié)裝置還包括貫穿第一滑動槽HC1、鉸接頭6及第二滑動槽HC2的第二螺桿LG2，第二螺桿LG2的兩端設置有兩個鎖緊螺母LM2。本實施例中，所述調(diào)節(jié)桿7與鉸接頭6通過鎖定裝置可拆卸的連接，所述調(diào)節(jié)桿7為圓桿，所述鎖定裝置包括緊貼調(diào)節(jié)桿7外表面設置的圓弧形的鎖緊板SJB及與鎖緊板SJB相對設置的上鎖緊凸緣STY及下鎖緊凸緣XTY，所述上鎖緊凸緣STY及下鎖緊凸緣XTY的外邊緣為圓弧狀，所述上鎖緊凸緣STY及下鎖緊凸緣XTY的外側(cè)均緊貼在調(diào)節(jié)桿7的外表面上，鎖緊板SJB的兩側(cè)通過螺栓LS3與鉸接頭6螺紋連接，所述上鎖緊凸緣STY及下鎖緊凸緣XTY與調(diào)節(jié)桿7接觸的部位設置開設能均勻分布的防滑齒(圖中未示出)。本實施例中，所述天線安裝座還包括連接在調(diào)節(jié)桿7另一端的接墻板QB,所述接強板QB可以固定到房屋的墻面上(如南面墻壁)，例如通過普通螺釘或自攻螺釘固定到墻面上。本實施例中，所述鉸接座5的一個側(cè)面上還設置有角度刻度盤KD，以便于反射板仰角的調(diào)節(jié)讀數(shù)，即仰角可以直接從刻度上讀出來，方便天線的安裝調(diào)試。
反射板100的方位角調(diào)節(jié)具體如下首先，擰松螺栓LS3，則鉸接頭6解除了鎖定，可以相對調(diào)節(jié)桿7自由的活動(調(diào)節(jié)桿7是固定在墻面上的)；轉(zhuǎn)動到合適位置，即天線的方位角也調(diào)試完畢，再次擰緊螺栓LS3，則反射板將朝向所選的通信衛(wèi)星，完成方位角的調(diào)節(jié)。方位角調(diào)整好后，就可以調(diào)節(jié)仰角。反射板100的仰角調(diào)節(jié)具體如下首先，向外鎖緊螺母LM2 (即解除反射板的角度鎖定)；轉(zhuǎn)動反射板100 (順時針或逆時針),此時反射板100會繞第一螺桿LGl轉(zhuǎn)動,待到適當位置，再次向內(nèi)旋轉(zhuǎn)鎖緊螺母LM2 (即鎖定反射板的角度)，此處的適當位置是指，反射板的仰角剛好等于所要通信的衛(wèi)星在該地理位置的仰角(此角度可以在角度刻度盤KD上直接讀出)，即達到了反射板的仰角調(diào)節(jié)，即實現(xiàn)了天線的仰角調(diào)節(jié)。天線方位角與仰角的調(diào)節(jié)為本領域常用的天線調(diào)試方法，本發(fā)明不再詳述。本發(fā)明中，所述反射板100為超材料平面反射板，如圖I至4所示，本發(fā)明的一個實施例中，根據(jù)本發(fā)明的便攜式衛(wèi)星天線包括設置在饋源I后方的超材料平面反射板100，所述超材料平面反射板100包括核心層10、設置在核心層10 —側(cè)表面上的反射層200及設置在核心層另一側(cè)表面的阻抗匹配層20，所述核心層10包括一個核心層片層或者厚度相同且折射率分布相同的多個核心層片層11，所述核心層片層11包括片狀的第一基材13以及設置在第一基材13上的多個第一人造微結(jié)構(gòu)12，所述阻抗匹配層20包括一個阻抗匹配層片層21或厚度相同的多個阻抗匹配層片層21，所述阻抗匹配層片層21包括片狀的第二基材23以及設置在第二基材上的多個第二人造微結(jié)構(gòu)。饋源中軸線Zl與超材料平面反射板100的中軸線Z2具有一定的夾角0，即圖I中的中軸線Zl與直線Z3的夾角(Z3為Zl的平行線)，饋源I不在超材料平面反射板100的中軸線Z2上，實現(xiàn)了天線的偏饋。另外饋源為傳統(tǒng)的波紋喇叭。另外，本發(fā)明中，反射層為具有光滑的表面的金屬反射板，例如可以是拋光的銅板、鋁板或鐵板等，也可是PEC(理想電導體)反射面，當然也可以是金屬涂層，例如銅涂層。本發(fā)明中，所述超材料平面反射板100任一縱截面具有相同的形狀與面積，此處的縱截面是指超材料平面反射板中與超材料平面反射板的中軸線垂直的剖面。所述超材料平面反射板的縱截面為方形、圓形或橢圓形，優(yōu)選地，所述超材料平面反射板的縱截面為方形，這樣得到的超材料平面反射板容易加工，例如300X300mm或450X450mm的正方形。圓 形可以是直徑為250、300或450mm的圓形。本實施例中，如圖I所示，所述核心層片層的折射率分布滿足如下公式
權(quán)利要求
1.ー種便攜式衛(wèi)星天線，其特征在于，包括饋源、饋源支桿、反射板、固定反射板的框架及反射板調(diào)節(jié)裝置，所述饋源支桿的一端與饋源固定連接，另一端固定在框架上，所述反射板調(diào)節(jié)裝置包括與邊框及饋源支桿固定連接的連接座、固定在連接座上的鉸接座、與鉸接座可轉(zhuǎn)動的連接的鉸接頭以及與鉸接頭可拆卸連接的調(diào)節(jié)桿，所述框架包括上邊框、中邊框及下邊框，所述上邊框、中邊框及下邊框分別通過上固定架、連接座及下固定架固定在饋源支桿上，所述上邊框具有開ロ向下且在其長度方向上延伸的第一 U型槽，所述下邊框具有開ロ向上且在其長度方向上延伸的的第二 U型槽，所述中邊框兩端向內(nèi)翻折形成有開ロ相対的第三U型槽及第四U型槽，所述反射板的上邊緣、下邊緣、左邊緣及右邊緣分別置于第一 U型槽、第二 U型槽、第三U型槽及第四U型槽中，所述反射板為超材料平面反射板，所述超材料平面反射板包括核心層及設置在核心層ー側(cè)表面的反射層，所述核心層包括ー個核心層片層或者多個相同的核心層片層，每ー個核心層片層包括片狀的第一基材以及設置在第一基材上的多個第一人造微結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的便攜式衛(wèi)星天線，其特征在于，所述鉸接頭置于鉸接座中，鉸接頭與鉸接座通過貫穿鉸接頭與鉸接座的第一螺桿實現(xiàn)可轉(zhuǎn)動的連接，第一螺桿的兩端設置有兩個防脫螺母，鉸接座的兩側(cè)對稱設置有第一滑動槽及第ニ滑動槽，所述反射板調(diào)節(jié)裝置還包括貫穿第一滑動槽、鉸接頭及第ニ滑動槽的第二螺桿，第二螺桿的兩端設置有兩個鎖緊螺母。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的便攜式衛(wèi)星天線，其特征在于，所述調(diào)節(jié)桿與鉸接頭通過鎖定裝置可拆卸的連接，所述調(diào)節(jié)桿為圓桿，所述鎖定裝置包括緊貼調(diào)節(jié)桿外表面設置的圓弧形的鎖緊板及與鎖緊板相對設置的上鎖緊凸緣及下鎖緊凸緣，所述上鎖緊凸緣及下鎖緊凸緣的外邊緣為圓弧狀，所述上鎖緊凸緣及下鎖緊凸緣的外側(cè)均緊貼在調(diào)節(jié)桿的外表面上，鎖緊板的兩側(cè)通過螺栓與鉸接頭螺紋連接，所述上鎖緊凸緣及下鎖緊凸緣與調(diào)節(jié)桿接觸的部位設置開設能均勻分布的防滑齒。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的便攜式衛(wèi)星天線，其特征在于，所述核心層片層的折射率分布滿足如下公式
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的便攜式衛(wèi)星天線，其特征在于，所述核心層的厚度為Dh，2Dh=D。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的便攜式衛(wèi)星天線，其特征在干，所述第一基材包括片狀的第一前基板及第一后基板，所述多個第一人造微結(jié)構(gòu)夾設在第一前基板與第一后基板之間，所述核心層片層的厚度為O. 21-2. 5mm,其中,第一前基板的厚度為O.第一后基板的厚度為O. I-Imm,多個第一人造微結(jié)構(gòu)的厚度為O. 01-0. 5mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的便攜式衛(wèi)星天線，其特征在于，所述超材料平板還包括設置在核心層另ー側(cè)表面的阻抗匹配層，所述阻抗匹配層包括一個阻抗匹配層片層或多個厚度相同的阻抗匹配層片層，所述阻抗匹配層片層包括片狀的第二基材以及設置在第二基材上的多個第二人造微結(jié)構(gòu)，所述ー個或多個阻抗匹配層片層的折射率分布滿足如下公式
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的便攜式衛(wèi)星天線，其特征在于，所述核心層的厚度為Dh，所述阻抗匹配層的厚度為Dz，Dz+2Dh = D。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的便攜式衛(wèi)星天線，其特征在干，所述第二基材包括片狀的第ニ前基板及第ニ后基板，所述多個第二人造微結(jié)構(gòu)夾設在第二前基板與第二后基板之間，所述阻抗匹配層片層的厚度為O. 21-2. 5mm,其中，第二前基板的厚度為O. I-Imm,第二后基板的厚度為O. I-Imm,多個第二人造微結(jié)構(gòu)的厚度為O. 01-0. 5mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的便攜式衛(wèi)星天線，其特征在于，所述第一人造微結(jié)構(gòu)及第ニ人造微結(jié)構(gòu)均為由銅線或銀線構(gòu)成的金屬微結(jié)構(gòu)，所述金屬微結(jié)構(gòu)通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻的方法分別附著在第一基材及第ニ基材上，所述金屬微結(jié)構(gòu)呈平面雪花狀，所述金屬微結(jié)構(gòu)具有相互垂直平分的第一金屬線及第二金屬線，所述第一金屬線與第二金屬線的長度相同，所述第一金屬線兩端連接有相同長度的兩個第一金屬分支，所述第一金屬線兩端連接在兩個第一金屬分支的中點上，所述第二金屬線兩端連接有相同長度的兩個第二金屬分支，所述第二金屬線兩端連接在兩個第二金屬分支的中點上，所述第一金屬分支與第二金屬分支的長度相等。
11.一種衛(wèi)星天線接收系統(tǒng)，包括連接饋源的高頻頭及與高頻頭連接的衛(wèi)星接收機，其特征在于，所述衛(wèi)星天線接收系統(tǒng)還包括如權(quán)利要求I至11任意一項所述的便攜式衛(wèi)星天線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種便攜式衛(wèi)星天線，包括饋源、饋源支桿、反射板、固定反射板的框架及反射板調(diào)節(jié)裝置，所述饋源支桿的一端與饋源固定連接，另一端固定在框架上，所述反射板調(diào)節(jié)裝置包括與邊框及饋源支桿固定連接的連接座、固定在連接座上的鉸接座、與鉸接座可轉(zhuǎn)動的連接的鉸接頭以及與鉸接頭可拆卸連接的調(diào)節(jié)桿。根據(jù)本發(fā)明的便攜式衛(wèi)星天線，反射板為采用超材料技術的超材料平面反射板，可以很方便地調(diào)整天線仰角，并且小巧便于攜帶。另外，本發(fā)明還提供了一種具有上述便攜式衛(wèi)星天線的衛(wèi)星天線接收系統(tǒng)。
文檔編號H01Q15/14GK102683885SQ20121013280
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者劉若鵬, 季春霖, 胡峰 申請人:深圳光啟創(chuàng)新技術有限公司