[发明专利]星载收发一体双频双圆极化天线

说明书

技术领域

本发明涉及天线，特别涉及星载收发一体双频双圆极化天线。

背景技术

卫星低成本、小型化、轻量化及一箭多星发射的大趁势，对星载天线提出了更高的要求。传统金属螺旋天线在体积、重量、成本及卫星外包络方面的局限性在微小卫星的应用中越来越突出。微小卫星对低成本、小尺寸、高性能的星载天线十分期待。例如,卫星上常用的测控天线，通常要求波束实现360度球状全覆盖,当前的主流的实现方式是采用收发各二副螺旋天线来实现,在微纳卫星较小的外包络空间内,安装四副螺旋天线,局限性越来越明显。再如，作为通信主载荷的多波束相控阵天线,铱星及全球星等大卫星主要采用的仍是收发分离的两副相控阵来实现双频双圆极化工作,而二副相控阵多波束天线的体积、重量及安装空间要求对体积、重量及功耗严重受限的微纳卫星无疑是一个巨大的挑战。

通信载荷天线或测控天线通常工作在频率极接近的高低两个频段，接收与发射分别采用左旋及右旋两种不同的极化方式，收发高低频率之比往往低于1.1。[1]Naimian B等人发表在2011年Electrical Engineering(ICEE),.IEEE,2011:1-4的“A new novel dual-band circularly-polarized microstrip antenna”和Li T W等人发表在2005.IEEE/ACES International Conference on.IEEE,2005:930-933的“Dual-band circularly polarized microstrip antenna”均提供了单片双圆极化方案，但均难以满足1.1这样低频比的要求。

发明内容

本发明解决的问题是现有天线无法满足微小卫星低成本、小尺寸、高性能的要求；为解决所述问题，本发明提供一种星载收发一体双频双圆极化天线。

本发明提供星载收发一体化双频双圆极化天线，包括：天线单元和反射铝板；所述天线单元包括：上层辐射陶瓷基片，贴在所述上层辐射陶瓷基片朝向空间上表面的上层高频辐射贴片，所述上层高频辐射贴片一个对角线的两端各形成一个圆极化切角；下层辐射陶瓷基片，贴在所述下层辐射陶瓷基片朝向上层辐射陶瓷基片上表面的下层低频辐射贴片，所述下层低频辐射贴片一个对角线的两端各形成一个圆极化切角；所述下层辐射陶瓷基片四个侧面分别有拓展辐射条带，所述拓展辐射条带与下层低频辐射贴片连接形成伞状结构；所述下层低频辐射贴片与上层高频辐射贴片的两条对角线分别平行；形成圆极化切角的两条对角线不平行,通过上下层辐射贴片分别实现右旋及左旋双圆极化；所述上层高频辐射贴片与下层低频辐射贴片之间有高频天线馈针；所述下层低频辐射贴片与反射铝板之间有低频天线馈针。

进一步，所述上层高频辐射贴片、下层低频辐射贴片、拓展辐射条带为厚度为0.03～0.15mm；所述上层辐射陶瓷基片为介电常数为8～80的微波介质材料；所述下层辐射陶瓷基片为介电常数为6～40的微波介质材料，高频天线馈针与低频天线馈针为铍青铜。

进一步，所述天线用于S频段测控天线，下层辐射陶瓷基片的几何尺寸为：长х宽х高＝31.5mmх31.5mmх2mm；基片材料的介电常数为8，介电损耗为0.001，上层辐射陶瓷基片的几何尺寸为：长х宽х高＝20mmх20mmх2mm，基片材料的介电常数为15，介电损耗为0.001，上层高频辐射贴片的尺寸为18mmх18mm；上层高频辐射贴片的圆极化切角的长度为1.5mm，下层低频辐射贴片的尺寸为31.5mmх31.5mm，下层低频辐射贴片的圆极化切角的长度为2.9mm，侧面的拓展辐射条带的尺寸为16mmх1mm，位置居中。

进一步，所述天线用于L频段收发一体共口径通信载荷天线，包括：19个天线单元和反射铝板；所述19个天线单元按1，6及12由内而外分三层在反射铝板上按圆环形布局；每个天线单元中下层辐射陶瓷基片的几何尺寸为：长х宽х高＝39.4mmх39.4mmх4mm；基片材料的介电常数为8，介电损耗为0.001，上层辐射陶瓷基片的几何尺寸为：长х宽х高＝26mmх26mmх4mm，基片材料的介电常数为15，介电损耗为0.001.上层高频辐射贴片的尺寸为23mmх23mm；上层高频辐射贴片的圆极化切角的长度为2.4mm，下层低频辐射贴片的尺寸为39.4mmх39.4mm，下层低频辐射贴片的圆极化切角的长度为5.3mm,侧面的拓展辐射条带的尺寸为24mmх1.6mm，位置居中；每个天线单元与反射铝板组成一个多波束载荷天线。