一種平板天線的制作方法
【專利摘要】本申請涉及一種平板天線，主要包括：喇叭輻射層，微帶饋電層，傳輸層，反射層，所述的喇叭輻射層的喇叭為梯形，所述天線的各層用螺釘連接。喇叭輻射層采用梯形設(shè)計，可以提高天線的輻射性能，天線的各個層面采用螺釘連接，可以保證各個層面相對位置不會發(fā)生偏移，保證天線的性能，加工比較簡單，成本低。天線效率高，可達85%左右，天線方向圖等化程度高，天線剖面低，天線高度約為23.7mm，天線重量輕，重量約為0.9kg，便于攜帶和收藏，易于拼裝成增益更高的天線。此天線采用對稱陣列結(jié)構(gòu)，交叉極化性能比較理想。
【專利說明】一種平板天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本申請涉及衛(wèi)星通信天線領(lǐng)域，具體地說是一種平板天線。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著衛(wèi)星通信事業(yè)的發(fā)展，對衛(wèi)星通信天線的要求也越來越高，要求衛(wèi)星通信天線需要重量輕、剖面低、性能高、便攜性等優(yōu)點。傳統(tǒng)的拋物面天線由于其自身結(jié)構(gòu)特點，不可能做到體積很小，而且拋物面天線由于其精度要求比較高，因此對于拋物面天線，不可能將其天線面拆分成很多部分，而且這對于操作人員的技術(shù)要求比較高，如果裝配精度不達標，也會導(dǎo)致天線性能不達標。車載天線和機載天線對天線高度和重量都有嚴格的要求，因為天線的高度和重量會直接影響車輛的行駛速度和飛機的飛行速度。于是平板天線就出現(xiàn)在人們的視野中，此類天線因為重量輕、剖面低、性能高、便攜性等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于便攜站、車載天線、機載天線等場合。
[0003]目前市場上見到的平板天線的饋電方式，多為波導(dǎo)饋電，此類饋電形式平板天線也具有很多優(yōu)點，但它的缺點是厚度大、重量重、加工難度大、成本高。而且現(xiàn)階段的平板天線往往只能實現(xiàn)接收或者發(fā)射功能，不能同時實現(xiàn)這兩個功能，因此有必要對現(xiàn)有天線進行改進，使之成為功能更加全面，運用范圍更加廣的天線。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本申請公開了一種平板天線，該天線能夠同時實現(xiàn)收發(fā)功能，并且能夠在滿足性能要求的同時解決了現(xiàn)有平板天線饋電網(wǎng)絡(luò)層的厚度較大的問題，保證了平板天線的便攜性。
[0005]本申請通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0006]一種平板天線，包括依次通過螺釘連接的喇叭輻射層、接收信號微帶饋電層、傳輸層和反射層，其中，所述喇叭輻射層包括數(shù)個梯形喇叭輻射器。
[0007]本申請所述喇叭輻射層包括2nX2n個梯形喇叭輻射器，相鄰梯形喇叭輻射器之間間距小于一個λ，其中，n為正數(shù)。
[0008]本申請所述梯形喇叭輻射器的頸部為梯形腔孔，梯形腔孔的上底邊長為3/4λ，下底邊長為5/9 λ，高度為1/3 λ ;所述梯形喇叭輻射器的喉部為扁正方體腔孔，扁正方體腔孔的邊長為5/9 λ，高度為1/12 λ。
[0009]本申請所述的一種平板天線，還包括發(fā)射信號微帶饋電層，所述發(fā)射信號微帶饋電層設(shè)置于傳輸層與反射層之間。
[0010]本申請所述發(fā)射信號微帶饋電層和接收信號微帶饋電層的結(jié)構(gòu)均為雙層覆銅板上蝕刻多級二等分功分器和多個一分二等幅異相功分器，多級二等分功分器末端連接一分二等幅異相功分器；發(fā)射信號微帶饋電層上的多級二等分功分器與接收信號微帶饋電層上的多級二等分功分器的安裝方向垂直；發(fā)射信號微帶饋電層上的一分二等幅異相功分器與接收信號微帶饋電層上的一分二等幅異相功分器安裝方向垂直。
[0011]本申請所述發(fā)射信號微帶饋電層和接收信號微帶饋電層的厚度均為0.254毫米。
[0012]本申請所述傳輸層包括2nX2nf邊長為5/9 λ、高度約為1/5 λ的扁正方體腔孔，其中，η為正數(shù)。
[0013]本申請所述反射層為2nX2nf邊長為5/9λ、高度約為1/4 λ的扁正方體腔孔與金屬壁連接而成，其中，η為正數(shù)。
[0014]本申請所述金屬壁的厚度為2mm。
[0015]本申請采用如上技術(shù)方案，具有如下技術(shù)效果:
[0016]本申請中所述的輻射層采用喇叭輻射器，喇叭輻射器可有效對信號進行放大，調(diào)節(jié)喇叭輻射器的尺寸及相鄰喇叭輻射器的間距可對天線方向圖進行賦形，得到想要的天線方向圖和天線增益。進一步地，喇叭輻射層采用梯形設(shè)計，可以提高天線的性能。
[0017]本申請中采用了反射信號微帶饋電層和發(fā)射信號微帶饋電層，可以使得一個天線同時實現(xiàn)接收和發(fā)送功能，不同的饋電層處理不同的信號，保證了信號不會出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，提高了天線的性能和使用范圍。天線的各個層面采用螺釘連接，可以保證各個層面相對位置不會發(fā)生偏移，保證天線的性能，這種設(shè)計結(jié)構(gòu)加工比較簡單，并且節(jié)省了成本。同時，便于攜帶，易于拼裝成增益更高的天線。由于此天線采用對稱陣列結(jié)構(gòu)，交叉極化性能比較理本巨
ο
[0018]本申請所述平板天線效率高，天線效率可達85%左右，天線方向圖等化程度高、天線剖面低、重量輕，天線高度約為23.7_，重量約為0.9kg。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本申請的結(jié)構(gòu)立體視圖；
[0020]圖2是本申請具體組成示意圖；
[0021 ]圖3是本申請的側(cè)剖視圖；
[0022]圖4是本申請的傳輸層正視圖；
[0023]圖5是本申請的反射層正視圖；
[0024]圖6是本申請的接收信號微帶饋電層正視圖；
[0025]圖7是本申請的發(fā)射信號微帶饋電層正視圖；
[0026]圖8是本申請的發(fā)射信號微帶饋電層后視圖；
[0027]圖9是本申請輻射層后視圖；
[0028]圖10是本申請的天線性能方向圖；
[0029]圖中:1一喇叭輻射層，2—接收信號微帶饋電層，3—傳輸層，4一發(fā)射信號微帶饋電層，5—反射層，6—接收信號微帶饋電層接入口，7—發(fā)射信號微帶饋電層接入口。

【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】，進一步闡明本申請。
[0031]如圖2所示，一種平板天線，包括依次通過螺釘連接的喇叭輻射層1、接收信號微帶饋電層2、傳輸層3和反射層5，其中，所述喇叭輻射層I由數(shù)個梯形喇叭輻射器組成，如圖1所示。這樣的設(shè)計可以保證各個層面相對位置不會發(fā)生偏移，保證天線的性能，加工起來比較簡單，且成本低。
[0032]如圖3所示，本申請所述的喇叭輻射層I的喇叭為梯形，所述喇叭輻射層I包括數(shù)個梯形喇叭輻射器，喇叭輻射層I采用梯形設(shè)計，可以提高天線的性能。
[0033]如圖9所示，優(yōu)選地，所述的喇叭輻射層I包括2nX2n (其中，η為正數(shù))個梯形喇叭輻射器，每個梯形喇叭輻射器之間間距小于一個λ。采用這種設(shè)計以后，避免了梯形喇叭輻射器之間信號出現(xiàn)柵瓣的現(xiàn)象，從而保證了天線的性能。
[0034]作為本申請的一種改進，所述的梯形喇叭輻射器的頸部為上底邊長為3/4λ、下底邊長為5/9 λ、高度為1/3 λ的梯形腔孔，喉部為邊長為5/9 λ、高度為1/12 λ的扁正方體腔孔。采用這種設(shè)計以后，喇叭輻射器可有效對信號進行放大，調(diào)節(jié)喇叭輻射器的尺寸及相鄰喇叭輻射器的間距可對天線方向圖進行賦形，得到想要的天線方向圖和天線增益。
[0035]如圖2、6、7所示，本申請中所述的平板天線還包括發(fā)射信號微帶饋電層4，所述發(fā)射信號微帶饋電層4設(shè)置于傳輸層3與反射層5之間。采用這種設(shè)計以后，可以使得一個天線同時實現(xiàn)接收和發(fā)送功能，不同的饋電層處理不同的信號，保證了信號不會出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，提高了天線的性能和使用范圍。
[0036]優(yōu)選地，所述的發(fā)射信號微帶饋電層4和接收信號微帶饋電層2的結(jié)構(gòu)均為雙層覆銅板上蝕刻多級二等分功分器和多個一分二等幅異相功分器，多級二等分功分器末端連接一分二等幅異相功分器；發(fā)射信號微帶饋電層上的多級二等分功分器與接收信號微帶饋電層上的多級二等分功分器的安裝方向垂直；發(fā)射信號微帶饋電層上的一分二等幅異相功分器與接收信號微帶饋電層上的一分二等幅異相功分器安裝方向垂直。
[0037]優(yōu)選地，發(fā)射信號微帶饋電層4的一分二等幅異相功分器末端處設(shè)置耦合單元，耦合單元可以用于調(diào)節(jié)天線駐波。
[0038]所述發(fā)射信號微帶饋電層4和接收信號微帶饋電層2的厚度可以做到0.254毫米。采用這種設(shè)計以后，不僅可以實現(xiàn)了寬頻阻抗匹配，而且解決了現(xiàn)有技術(shù)中的微帶饋電層厚度較大，重量較重的問題，提升了平板天線的便攜性。
[0039]如圖4所示，所述傳輸層3包括2ηΧ2η (其中，η為正數(shù))個邊長為5/9 λ、高度約為1/5 λ的扁正方體腔孔。采用這種設(shè)計后，傳輸層3的大小與喇叭輻射層I的下端大小相同，保證了傳輸信號的損失降低。
[0040]如圖5所示，所述反射層5由2ηΧ2η (其中，η為正數(shù))個邊長為5/9 λ、高度約為1/4 λ扁正方體腔孔及厚度為2_的金屬壁連接構(gòu)成。采用這種設(shè)計以后，增加了天線的方向性，調(diào)節(jié)正方體的高度可有效對天線方向圖及駐波進行優(yōu)化。
[0041]如圖8所示，發(fā)射信號微帶饋電層4和接收信號微帶饋電層2具有信號電纜接入口，分別為發(fā)射信號微帶饋電層接入口 7和接收信號微帶饋電層接入口 6。信號電纜接入口不在同一方向上，采用這種設(shè)計以后，優(yōu)化了天線內(nèi)部結(jié)構(gòu)，防止信號出現(xiàn)干涉，保證天線性能。
[0042]優(yōu)選地，所述傳輸層3具有一個饋電電纜孔，所述的發(fā)射信號微帶饋電層4具有一個饋電電纜孔，所述的反射層5具有兩個饋電電纜孔。開孔位置與發(fā)射信號微帶饋電層接入口 7和接收信號微帶饋電層接入口 6相對應(yīng)，采用這種設(shè)計以后，天線內(nèi)部結(jié)構(gòu)得到改善，保證天線性能。
[0043]本申請中選擇η為8的實施例進行試驗，得到如下效果:所述平板天線效率可達85%左右、天線方向圖等化程度高，天線剖面低，天線高度約為23.7mm、重量較輕，約為0.9kg ;本申請所述平板天線便于攜帶，易于拼裝成增益更高的天線。由于此天線采用對稱陣列結(jié)構(gòu)，交叉極化性能比較理想。
[0044]如圖10所示，在頻率為14.25GHz下本發(fā)明平板天線增益可以達到27.7399dBi。
[0045]以上述依據(jù)本申請的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項申請技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本申請的保護范圍不僅限于上述技術(shù)手段所公開的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。
【權(quán)利要求】
1.一種平板天線，其特征在于:包括依次通過螺釘連接的喇叭輻射層、接收信號微帶饋電層、傳輸層和反射層，其中，所述喇叭輻射層包括數(shù)個梯形喇叭輻射器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平板天線，其特征在于:所述喇叭輻射層包括2nX2nf梯形喇叭輻射器，相鄰梯形喇叭輻射器之間間距小于一個λ，其中，η為正數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平板天線，其特征在于:所述梯形喇叭輻射器的頸部為梯形腔孔，梯形腔孔的上底邊長為3/4 λ，下底邊長為5/9 λ，高度為1/3 λ ;所述梯形喇叭輻射器的喉部為扁正方體腔孔，扁正方體腔孔的邊長為5/9 λ，高度為1/12 λ。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平板天線，其特征在于:還包括發(fā)射信號微帶饋電層，所述發(fā)射信號微帶饋電層設(shè)置于傳輸層與反射層之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種平板天線，其特征在于:所述發(fā)射信號微帶饋電層和接收信號微帶饋電層的結(jié)構(gòu)均為雙層覆銅板上蝕刻多級二等分功分器和多個一分二等幅異相功分器，多級二等分功分器末端連接一分二等幅異相功分器；發(fā)射信號微帶饋電層上的多級二等分功分器與接收信號微帶饋電層上的多級二等分功分器的安裝方向垂直；發(fā)射信號微帶饋電層上的一分二等幅異相功分器與接收信號微帶饋電層上的一分二等幅異相功分器安裝方向垂直。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種平板天線，其特征在于:所述發(fā)射信號微帶饋電層和接收信號微帶饋電層的厚度均為0.254毫米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平板天線，其特征在于:所述傳輸層包括2ηΧ2η個邊長為5/9 λ、高度約為1/5 λ的扁正方體腔孔，其中，η為正數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平板天線，其特征在于:所述反射層為2nX2nf邊長為5/9 λ、高度約為1/4 λ的扁正方體腔孔與金屬壁連接而成，其中，η為正數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種平板天線，其特征在于:所述金屬壁的厚度為2mm。
【文檔編號】H01Q1/50GK204118246SQ201420493768
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】陳立松, 孫俊, 湯磊, 吳磊, 李文明, 趙呈峰 申請人:南京中網(wǎng)衛(wèi)星通信股份有限公司