【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及無線通信，更具體地說，它涉及一種低軌衛星通信ku頻段天線。
技術介紹
1、現有技術中衛星通信技術大多采用雙線極化和共口徑設計，但該要求通常會使天線系統的復雜度增加。因微帶天線單元具備低剖面的特性，一般可選擇微帶形式進行陣列天線設計，對高增益場景下，微帶天線可以選擇增加天線單元個數或增加單元尺寸的方式實現。
2、但是常規的微帶天線存在口徑效率低、介質損耗大、帶寬窄等缺點，同時在組陣時饋電網絡較為復雜，不利于系統集成及調測。
3、由此，本專利技術提供了一種低軌衛星通信ku頻段天線，改善了上述技術問題。
技術實現思路
1、本公開實施例旨在針對現有技術的不足，提供一種低軌衛星通信ku頻段天線，本專利技術通過基于寬帶饋電網絡與耦合金屬腔體結合的新形式，提高天線的工作帶寬；保證了該型天線可以在ku頻段范圍內正常工作；通過加載、層疊等的設計，使得天線輻射層、耦合層以及饋電層位于同一平面，降低了天線剖面；該設計在與其他電路系統連接集成時，能夠降低天線整體剖面，并通過天線單元及其陣列具備較低的駐波、副瓣、交叉極化，能夠在全頻段范圍內具備較高的口徑效率。
2、本專利技術的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：一種低軌衛星通信ku頻段天線單元，包括：初級輻射貼片、次級耦合輻射貼片、輻射口面、第一寬帶饋電網絡層、耦合匹配腔層、第二寬帶饋電網絡層、標準波導組件；
3、所述輻射口面由16×16個單元組陣列為天線單元，每個單元組的輻射口面中心位置
4、輻射口面下表面設有第一寬帶饋電網絡層，每兩個單元組的輻射口面之間通過第一寬帶饋電網絡層連接；
5、所述第一寬帶饋電網絡層下方設有耦合匹配腔層，所述耦合匹配腔層用于提高阻抗匹配；
6、所述耦合匹配腔層下方設有第二寬帶饋電網絡層，所述第二寬帶饋電網絡層下方設有標準波導組件。
7、作為本專利技術的一種優選技術方案，通過第一寬帶饋電網絡層將能量傳遞至初級輻射貼片，初級輻射貼片通過耦合的方式將微波信號傳遞至次級耦合輻射貼片，最后由輻射口面將能量向空間傳遞或者接收來自空間的微波信號。
8、作為本專利技術的一種優選技術方案，所述次級耦合輻射貼片由一個位于初級輻射貼片附近的小型圓形次級耦合輻射貼片組成；
9、所述次級耦合輻射貼片在輸入阻抗中增加了電容元件，抵消了與初級輻射貼片相關的感性特征；通過調整次級耦合輻射貼片的大小和其與初級輻射貼片之間的間隙，可以精確匹配輸入阻抗。
10、作為本專利技術的一種優選技術方案，每個單元組的輻射口面內均設有兩個初級輻射貼片和次級耦合輻射貼片，所述兩個初級輻射貼片和次級耦合輻射貼片將輻射口面內分割階梯漸變喇叭加十字柵格結構；通過調節階梯喇叭每個階梯的口面大小和高度，可以實現喇叭天線的阻抗匹配；
11、其中，波導大小、長度對應導模的波阻抗；計算公式如下：
12、
13、其中，eu、ev橫向電場；hu、hv橫向磁場；ε和μ分別為介質的介電常數與磁導率；ω為角頻率；β、κ變量常數；λ、λc分別為工作波長與截止波長；為媒體的固有阻抗，對于空氣阻抗
14、作為本專利技術的一種優選技術方案，輻射口面由16×16個單元組構成陣列不出現柵瓣的條件為：
15、
16、式中，d為單元天線的間距，λ為天線工作頻率對應的自由空間中波長，θ為天線的掃描角；當天線不掃描時，θ＝0，不出現柵瓣的條件為：
17、d＜λ
18、對于本專利技術方形天線的輻射口面，滿足波傳輸的條件為：
19、λ＜2l
20、其中，l為輻射口面的長。
21、作為本專利技術的一種優選技術方案，初級輻射貼片與次級耦合輻射貼片厚度為理想厚度，其半徑為有限，則次級耦合輻射貼片上的電流密度j可以通過全域正弦函數進行建模分析：
22、
23、其中，fn是指不同向量的基函數，in是指電流密度。
24、作為本專利技術的一種優選技術方案，初級輻射貼片電流密度以及第一寬帶饋電網絡層的連接處的電流密度可以通過分段正弦來基函數表示為：
25、
26、其中，是指np在初級輻射貼片上的nz的基函數。
27、作為本專利技術的一種優選技術方案，次級耦合輻射貼片電流密度通過分段正弦基函數表示為：
28、
29、其中，是指na在次級耦合輻射貼片上的基函數。
30、綜上所述，本專利技術具有以下有益效果：
31、其一，帶寬寬；采用基于寬帶饋電網絡與耦合金屬腔體結合的新形式，對于天線的阻抗匹配非常有效，可有效地提高天線的工作帶寬；保證了該型天線可以在ku頻段范圍內正常工作。
32、其二，天線結構緊湊；通過加載、層疊等的設計，使得天線輻射層、耦合層以及饋電層位于同一平面，有效地解決降低了天線剖面；同時便于在與其他電路系統連接集成也采用同層放置，使得天線整體剖面得到極大的降低。
33、其三，裝配方便；天線陣列主體結構均為輕質的合金結構，通過堆疊、加載的方式進行組合安裝，無需焊接，調試等，裝配簡單易行。
34、其四，電性能優異本專利技術的新型天線結構，可以使得該型天線可以在ku頻段頻段范圍內正常工作，天線單元及其陣列具備較低的駐波、副瓣、交叉極化，同時在全頻段范圍內具備較高的口徑效率。
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1.一種低軌衛星通信Ku頻段天線，其特征在于，包括：初級輻射貼片(1)、次級耦合輻射貼片(2)、輻射口面(3)、第一寬帶饋電網絡層(4)、耦合匹配腔層(5)、第二寬帶饋電網絡層(6)、標準波導組件(7)；
2.根據權利要求1所述的一種低軌衛星通信Ku頻段天線，其特征在于，通過第一寬帶饋電網絡層(4)將能量傳遞至初級輻射貼片(1)，初級輻射貼片(1)通過耦合的方式將微波信號傳遞至次級耦合輻射貼片(2)，最后由輻射口面(3)將能量向空間傳遞或者接收來自空間的微波信號。
3.根據權利要求1所述的一種低軌衛星通信Ku頻段天線，其特征在于，所述次級耦合輻射貼片(2)由一個位于初級輻射貼片(1)附近的小型圓形次級耦合輻射貼片(2)組成；
4.根據權利要求1所述的一種低軌衛星通信Ku頻段天線，其特征在于，每個單元組的輻射口面(3)內均設有兩個初級輻射貼片(1)和次級耦合輻射貼片(2)，所述兩個初級輻射貼片(1)和次級耦合輻射貼片(2)將輻射口面(3)內分割階梯漸變喇叭加十字柵格結構；通過調節階梯喇叭每個階梯的口面大小和高度，可以實現喇叭天線的阻抗匹配；>
5.根據權利要求1所述的一種低軌衛星通信Ku頻段天線，其特征在于，輻射口面(3)由16×16個單元組構成陣列不出現柵瓣的條件為：
6.根據權利要求1所述的一種低軌衛星通信Ku頻段天線，其特征在于，初級輻射貼片(1)與次級耦合輻射貼片(2)厚度為理想厚度，其半徑為有限，則次級耦合輻射貼片(2)上的電流密度J可以通過全域正弦函數進行建模分析：
7.根據權利要求1所述的一種低軌衛星通信Ku頻段天線，其特征在于，初級輻射貼片(1)電流密度以及第一寬帶饋電網絡層(4)的連接處的電流密度可以通過分段正弦來基函數表示為：
8.根據權利要求1所述的一種低軌衛星通信Ku頻段天線，其特征在于，次級耦合輻射貼片(2)電流密度通過分段正弦基函數表示為：
...【技術特征摘要】
1.一種低軌衛星通信ku頻段天線，其特征在于，包括：初級輻射貼片(1)、次級耦合輻射貼片(2)、輻射口面(3)、第一寬帶饋電網絡層(4)、耦合匹配腔層(5)、第二寬帶饋電網絡層(6)、標準波導組件(7)；
2.根據權利要求1所述的一種低軌衛星通信ku頻段天線，其特征在于，通過第一寬帶饋電網絡層(4)將能量傳遞至初級輻射貼片(1)，初級輻射貼片(1)通過耦合的方式將微波信號傳遞至次級耦合輻射貼片(2)，最后由輻射口面(3)將能量向空間傳遞或者接收來自空間的微波信號。
3.根據權利要求1所述的一種低軌衛星通信ku頻段天線，其特征在于，所述次級耦合輻射貼片(2)由一個位于初級輻射貼片(1)附近的小型圓形次級耦合輻射貼片(2)組成；
4.根據權利要求1所述的一種低軌衛星通信ku頻段天線，其特征在于，每個單元組的輻射口面(3)內均設有兩個初級輻射貼片(1)和次級耦合輻射貼片(2)，所述兩個初級輻射貼片...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊星，顏成寶，任傳俊，宮標標，吳躍波，李文兵，齊東元，
申請(專利權)人：凱睿星通信息科技南京股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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