一種圓極化平板波導(dǎo)天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種圓極化平板波導(dǎo)天線，包括極化層、輻射層和波導(dǎo)層，波導(dǎo)層包括中間波導(dǎo)層和底部波導(dǎo)層，極化層、輻射層，中間波導(dǎo)層和底部波導(dǎo)層從上到下依次連接。本發(fā)明具有體積小，重量輕、增益高，制造成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于車載移動(dòng)環(huán)境。
【專利說明】
一種圓極化平板波導(dǎo)天線
[技術(shù)領(lǐng)域]
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星信號(hào)接收裝置，尤其涉及一種圓極化平板波導(dǎo)天線。
[【背景技術(shù)】]
[0002]傳統(tǒng)的平板天線主要有微帶天線和波導(dǎo)天線，微帶天線損耗大，帶寬很窄，高增益微帶天線體積龐大，制造成本高;波導(dǎo)天線也存在體積較大，不利于隨車攜帶的缺點(diǎn)。
[
【發(fā)明內(nèi)容】
]
[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、接收效率高的圓極化平板波導(dǎo)天線。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種圓極化平板波導(dǎo)天線，包括極化層、輻射層和波導(dǎo)層，波導(dǎo)層包括中間波導(dǎo)層和底部波導(dǎo)層，極化層、輻射層，中間波導(dǎo)層和底部波導(dǎo)層從上到下依次連接。
[0005]以上所述的圓極化平板波導(dǎo)天線，極化層包括薄膜基層和復(fù)數(shù)個(gè)按矩陣排列、十字形的金屬振子，金屬振子貼附在薄膜基層的上表面，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星信號(hào)由圓極化對(duì)線性極化的相互轉(zhuǎn)換。
[0006]以上所述的圓極化平板波導(dǎo)天線，十字形的金屬振子包括十字交叉的帶狀導(dǎo)體和短截線，帶狀導(dǎo)體與薄膜基層的對(duì)稱軸線的夾角為45°。
[0007]以上所述的圓極化平板波導(dǎo)天線，輻射層頂部包括與金屬振子數(shù)量相同、按矩陣排列的正方形的輻射單元;輻射單元底面的中部包括矩形縫隙，矩形縫隙與輻射層底部的矩形諧振腔連通，把衛(wèi)星信號(hào)耦合到矩形諧振腔內(nèi)。
[0008]以上所述的圓極化平板波導(dǎo)天線，每4個(gè)輻射單元與一個(gè)矩形諧振腔連通。
[0009]以上所述的圓極化平板波導(dǎo)天線，中間波導(dǎo)層的頂部包括與矩形諧振腔數(shù)量相同的耦合端口，耦合輻射層矩形諧振腔內(nèi)的信號(hào)。
[0010]以上所述的圓極化平板波導(dǎo)天線，波導(dǎo)層包括波導(dǎo)管道，波導(dǎo)管道一半布置在中間波導(dǎo)層的底部，另一半布置在底部波導(dǎo)層的頂部，波導(dǎo)管道的分岔部位包括脊形的功分器，實(shí)現(xiàn)不同比例單元的微波能量均勻分配;波導(dǎo)管道分別與中間波導(dǎo)層的耦合端口、底部波導(dǎo)層的波導(dǎo)輸出端口連通。
[0011]以上所述的圓極化平板波導(dǎo)天線，所述的功分器包括1:1功分器、4:3功分器和2:1
功分器。
[0012]以上所述的圓極化平板波導(dǎo)天線，輻射層和波導(dǎo)層采用塑膠注塑成形，表面電鍍金屬或金屬制作成形。
[0013]以上所述的圓極化平板波導(dǎo)天線，極化層、輻射層、波導(dǎo)層包括中間波導(dǎo)層和底部波導(dǎo)層之間通過螺釘連接。
[0014]本發(fā)明具有體積小，重量輕、增益高，制造成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用于車載移動(dòng)環(huán)境。[【附圖說明】]
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0016]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1圓極化平板波導(dǎo)天線的分解圖。
[0017]圖2是本發(fā)明實(shí)施例1圓極化平板波導(dǎo)天線的主視圖。
[0018]圖3是本發(fā)明實(shí)施例1圓極化平板波導(dǎo)天線的俯視圖。
[0019]圖4是本發(fā)明實(shí)施例1圓極化平板波導(dǎo)天線的仰視圖。
[0020]圖5是本發(fā)明實(shí)施例1圓極化平板波導(dǎo)天線的左視圖。
[0021]圖6是圖3中的A向剖視圖。
[0022]圖7是本發(fā)明實(shí)施例1圓極化平板波導(dǎo)天線的立體剖視圖。
[0023]圖8是圖7中I部位的局部放大圖。
[0024]圖9是圖7中Π部位的局部放大圖。
[0025]圖10是本發(fā)明實(shí)施例1極化層的俯視圖。
[0026]圖11是本發(fā)明實(shí)施例1輻射層的俯視圖。
[0027]圖12是本發(fā)明實(shí)施例1輻射層的仰視圖。
[0028]圖13是本發(fā)明實(shí)施例1中間波導(dǎo)層的俯視圖。
[0029]圖14是本發(fā)明實(shí)施例1中間波導(dǎo)層的仰視圖。
[0030]圖15是本發(fā)明實(shí)施例1底部波導(dǎo)層的俯視圖。
[0031 ]圖16是本發(fā)明實(shí)施例2車載移動(dòng)天線的立體圖。
[0032]圖17是本發(fā)明實(shí)施例3固定天線的立體圖。
[0033]圖18是本發(fā)明實(shí)施例4圓極化平板波導(dǎo)天線的立體圖。
[0034]上述附圖中的標(biāo)記分別是:1-極化層;2-金屬振子;3-螺釘;4-輻射層;5-正方形輻射陣元;6-矩形縫隙;7-矩形諧振腔;8-耦合端口； 9-1:1功分器;10-波導(dǎo)管輸出端口； 11-波導(dǎo)管道；12-波導(dǎo)管通道分割面；13-中間波導(dǎo)層；14-底部波導(dǎo)層；15-4:3功分器；16-螺釘；17-衛(wèi)星信號(hào)跟蹤器;18-天線固定支架；19-2:1功分器。
[【具體實(shí)施方式】]
[0035]本發(fā)明實(shí)施例1圓極化平板波導(dǎo)天線的結(jié)構(gòu)如圖1至圖15所示，包括極化層1、輻射層4和波導(dǎo)層，波導(dǎo)層包括中間波導(dǎo)層13和底部波導(dǎo)層14，極化層1、輻射層4，中間波導(dǎo)層13和底部波導(dǎo)層14從上到下依次通過螺釘連接。
[0036]極化層I包括薄膜基層和按4行14列的矩陣排列、十字形的金屬振子2，金屬振子2貼附在薄膜基層的上表面，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星信號(hào)由圓極化對(duì)線性極化的相互轉(zhuǎn)換。
[0037]十字形的金屬振子2包括十字交叉的帶狀導(dǎo)體和短截線，帶狀導(dǎo)體與薄膜基層的對(duì)稱軸線的夾角為45°。
[0038]薄膜基層采用介電損耗低的厚度小于0.1薄膜材料，保證了天線的透波效率;極化層I位于天線上部，表面附有許多按矩陣布置的金屬十字振子2，金屬十字振子2相對(duì)于極化層和縱軸和橫軸傾斜45° ±0.1°，目的就是實(shí)現(xiàn)微波的圓極化信號(hào)到線性極化的快速轉(zhuǎn)換，同時(shí)保證天線的效率和匹配。，金屬振子的尺寸公差嚴(yán)格控制在0.05mm以內(nèi)，極化層I通過螺絲3固定在輻射層4上。
[0039]輻射層4頂部包括與金屬振子2數(shù)量相同、按4行14列的矩陣排列的正方形的輻射單元5。輻射層4底部共有兩行7列矩形諧振腔7，輻射單元5底面的中部有一條矩形縫隙6，每4個(gè)輻射單元5的矩形縫隙6與輻射層4底部的一個(gè)矩形諧振腔7連通，把衛(wèi)星信號(hào)耦合到矩形諧振腔7內(nèi)。
[0040]輻射層4正面是正方形輻射單元5的多矩陣，輻射單元5的本質(zhì)是一個(gè)小型方形喇叭天線，主要特征在于其為正方形單元，相比現(xiàn)代普通圓形喇叭單元，效率更高。
[0041]中間波導(dǎo)層13的頂部有兩行7列耦合端口8，耦合輻射層4矩形諧振腔7內(nèi)的信號(hào)。
[0042]波導(dǎo)層包括波導(dǎo)管道11，為了制造上的方便，同時(shí)也為了把信號(hào)傳遞過程中的能量泄露降到最低，把波導(dǎo)管道從中間面12分開，中層和底層各占一半通道。即波導(dǎo)管道11 一半布置在中間波導(dǎo)層13的底部，另一半布置在底部波導(dǎo)層14的頂部，波導(dǎo)管道11的分岔部位包括脊形的功分器，實(shí)現(xiàn)不同比例單元的微波能量均勻分配。
[0043]波導(dǎo)管道11分別與中間波導(dǎo)層13的耦合端口8、底部波導(dǎo)層14的波導(dǎo)輸出端口 10連通。功分器包括I: I功分器9、4:3功分器15和2:1功分器19。
[0044]中間波導(dǎo)層與底部波導(dǎo)層組合后屬于天線中的饋電部分，其目的是把輻射層接收到的信號(hào)匯聚到波導(dǎo)管輸出端口 10。依據(jù)微波傳輸可逆原理，當(dāng)信號(hào)從端口 10輸入，傳到耦合端口 8，所有的能量必須保證均勻且相位一致，其關(guān)鍵技術(shù)原理在于，中層底層的特定功分器15，一邊是8個(gè)耦合端口8，另外一邊是6個(gè)耦合端口8，實(shí)現(xiàn)了4:3的功分功能；中層底層的特定功分器19，一邊是4個(gè)耦合端口8，另外一邊是2個(gè)耦合端口8，實(shí)現(xiàn)了2:1的功分功能；中層底層的I: I功分器9，一邊是2個(gè)耦合端口 8，另外一邊也是2個(gè)耦合端口 8，實(shí)現(xiàn)了 1:1的功分功能;正是通過這種合理的功分設(shè)計(jì)，從而保證了能量在各個(gè)耦合端口的均勻分布。
[0045]輻射層4和波導(dǎo)層可以采用塑膠注塑成形，表面電鍍金屬也可以完全用金屬制作成形。輻射層、中間波導(dǎo)層、底部波導(dǎo)層均采用塑膠注塑成形，表面涂覆金屬，具有易加工，制造成本低，重量輕的特征。三層之間采用螺絲16進(jìn)行緊密有效配合連接，嚴(yán)格保證微波信號(hào)在波導(dǎo)管內(nèi)不受外部干擾，并進(jìn)行無損耗傳輸。
[0046]如圖16所示，本發(fā)明以上實(shí)施例的圓極化平板波導(dǎo)天線裝配到衛(wèi)星方位跟蹤器17上，即可組成為車載移動(dòng)天線。
[0047]如圖17所示，本發(fā)明以上實(shí)施例的圓極化平板波導(dǎo)天線裝配到天線固定支架18，手工對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星方向，即可直接替代傳統(tǒng)拋物天線使用。
[0048]如圖18所示，本發(fā)明實(shí)施例4圓極化平板波導(dǎo)天線的極化層包括按6行14列的矩陣排列、84個(gè)十字形的金屬振子(金屬振子的數(shù)量可以是其它4的倍數(shù))，輻射層中的輻射單元和矩形諧振腔、波導(dǎo)層中的耦合端口和功分器也相對(duì)應(yīng)進(jìn)行增減，其余同實(shí)施例1。
[0049]本發(fā)明以上實(shí)施例的小型圓極化平板天線和現(xiàn)存的圓極化平板天線的基本原理相同，但縮小了面積和體積，相比市場(chǎng)上通常的平板天線，面積為80%，厚度為82%，理論上降低天線面積會(huì)導(dǎo)致天線的增益降低，從而不能達(dá)到原有天線的接收效果。本發(fā)明天線采取了多種措施在天線體積小巧的情況下，提高天線效率，從而達(dá)到實(shí)用的效果。采用本發(fā)明平板天線的車載式自動(dòng)跟蹤衛(wèi)星天線，和現(xiàn)存的自動(dòng)跟蹤衛(wèi)星天線相比，體積僅僅為原來的1/3，產(chǎn)品很小巧，從而能方便攜帶，成為旅游，露營(yíng)，小汽車娛樂的一個(gè)重要的工具。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種圓極化平板波導(dǎo)天線，包括極化層，其特征在于，包括輻射層和波導(dǎo)層，波導(dǎo)層包括中間波導(dǎo)層和底部波導(dǎo)層，極化層、輻射層，中間波導(dǎo)層和底部波導(dǎo)層從上到下依次連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓極化平板波導(dǎo)天線，其特征在于，極化層包括薄膜基層和復(fù)數(shù)個(gè)按矩陣排列、十字形的金屬振子，金屬振子貼附在薄膜基層的上表面，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星信號(hào)由圓極化對(duì)線性極化的相互轉(zhuǎn)換。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圓極化平板波導(dǎo)天線，其特征在于，十字形的金屬振子包括十字交叉的帶狀導(dǎo)體和短截線，帶狀導(dǎo)體與薄膜基層的對(duì)稱軸線的夾角為45°。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圓極化平板波導(dǎo)天線，其特征在于，輻射層頂部包括與金屬振子數(shù)量相同、按矩陣排列的正方形的輻射單元;輻射單元底面的中部包括矩形縫隙，矩形縫隙與輻射層底部的矩形諧振腔連通，把衛(wèi)星信號(hào)耦合到矩形諧振腔內(nèi)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圓極化平板波導(dǎo)天線，其特征在于，每4個(gè)輻射單元與一個(gè)矩形諧振腔連通。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圓極化平板波導(dǎo)天線，其特征在于，中間波導(dǎo)層的頂部包括與矩形諧振腔數(shù)量相同的耦合端口，耦合輻射層矩形諧振腔內(nèi)的信號(hào)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圓極化平板波導(dǎo)天線，其特征在于，波導(dǎo)層包括波導(dǎo)管道，波導(dǎo)管道一半布置在中間波導(dǎo)層的底部，另一半布置在底部波導(dǎo)層的頂部，波導(dǎo)管道的分岔部位包括脊形的功分器，實(shí)現(xiàn)不同比例單元的微波能量均勻分配;波導(dǎo)管道分別與中間波導(dǎo)層的耦合端口、底部波導(dǎo)層的波導(dǎo)輸出端口連通。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圓極化平板波導(dǎo)天線，其特征在于，所述的功分器包括1:1功分器、4:3功分器和2:1功分器。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓極化平板波導(dǎo)天線，其特征在于，輻射層和波導(dǎo)層采用塑膠注塑成形，表面電鍍金屬或金屬制作成形。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓極化平板波導(dǎo)天線，其特征在于，極化層、輻射層、波導(dǎo)層包括中間波導(dǎo)層和底部波導(dǎo)層之間通過螺釘連接。
【文檔編號(hào)】H01Q1/38GK106099346SQ201610539930
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年7月8日
【發(fā)明人】胡名軍, 郭永勝, 周曉輝
【申請(qǐng)人】深圳市宏騰通電子有限公司