[实用新型]一种介质加载双极化天线阵列

说明书

技术领域

本实用新型涉及卫星通信天线设计。尤其是航空器使用的卫星通信天线。

背景技术

固定翼飞机和直升机的机载设备，一般对其外形尺寸及重量有苛刻的要求，并且其振动、冲击、高低温等使用环境也极为严酷。平板阵列天线低轮廓、小损耗、高增益，适应了机载天线的要求，但传统波导天线电尺寸较大，设计辐射阵元时，排列间距很难满足栅瓣抑制条件，致使天线栅瓣电平和旁瓣包络满足不了天线入网要求，甚至造成严重邻星干扰，且波导阵列天线的重量也是制约其使用范围的一个重要因素。

实用新型内容

本实用新型目的是，提出一种适用于机载使用环境的卫星通信天线，该方案采用介质加载天线阵列，降低阵列天线栅瓣损耗以及满足天线运行包络的要求。

本实用新型技术方案是：介质加载双极化天线阵列，天线阵列由在平面均匀分布的方波导辐射单元以及微带波导混合馈电网络组成，每个方波导辐射单元的面积为10-280平方毫米的范围，所述平面的面积在40-500平方厘米范围内；方波导辐射单元内充填适当介电常数值的低损耗微波介质材料(采用环氧或PMMA等)。

方波导内采取微带分层正交馈电连接方式。

方波导辐射单元根据工作频率进行设计，并在其中填充适当介电常数值的低损耗微波介质材料，同时在填有介质材料的方波导内采取微带分层正交馈电连接及激励方式，实现辐射单元收发全频段双极化双通道工作，最后在天线的背部让出足够结构空间后，再将合成信号激励到波导中进行波导合成。本实用新型尤其用于卫星通信天线。

本实用新型的有益效果，本实用新型采用介质加载双极化天线阵列技术，既保留了波导天线的高增益、低损耗等优点，同时减轻天线重量，实现天线小型化。本实用新型辐射单元独特，可实现宽频带收发正交双极化同时工作，组成阵列后具备较好的栅瓣抑制能力；方波导内采用微带薄膜双工连接技术，有效降低天线平板的厚度，减轻天线重量，并提高天线单元收发交叉极化隔离度；巧妙的布阵方式，有效减小天线的运行包络，降低风阻，并充分利用流线型天线罩内有效空间，增大天线有效面积，提升性能。

目前此实用新型已使用在大型运输机、预警机等机载卫星通信天线中，实现了天线整机的轻量化、一体化、小型化。

附图说明

图1天线单元子阵布置示意图；

图2天线装配图。

具体实施方式

图1是天线单元子阵布置示意图，图2是天线整体装配图，天线由天线面和外部波导合成网络组成。天线面由方波导辐射单元以及微带波导混合馈电网络组成。

本实用新型采用方波导辐射单元，根据频率要求，合理设计辐射单元尺寸，设计的辐射单元涵盖了收发频率，即收频段和发频段公用一个辐射单元，每个方波导辐射单元的面积为10-280平方毫米的范围，所述平面的面积在40-500平方厘米范围内；利用介质波导波长相比真空波导波长较大的原理，在方波导中填充适当介电常数值的低损耗微波介质材料，有效减小方波导尺寸，有利于天线小型化的设计，同时在填有介质材料的方波导内采取微带分层正交馈电激励方式，即同时实现天线阵的水平馈电和垂直馈电，实现辐射单元收发全频段双极化双通道工作，局部区域采用低损耗悬置微带馈电技术，充分利用了微带馈电网络具有体积小、重量轻、结构紧凑等特点，最后在天线的背部让出足够结构空间后，再将合成信号激励到波导中进行波导合成，有效减小合成网络的损耗。这种采用悬置微带和波导合成技术相结合的方式，可使馈电网络结构更简化、紧凑，更有效隔离馈电网络之间的串扰与辐射，降低网络合成损耗，提高天线G/T值，并具备大功率辐射能力。

该实用新型的核心思想是利用波导中的介质加载，使波导电尺寸缩小，并辅助微带分层激励技术，有效缩小了平面阵列天线的结构尺寸、减轻了重量，也因此将天线辐射阵元间距控制在0.65λ(波长)以内，天线的栅瓣得到了很好的抑制。在满足了高增益、高G/T值的同时，使天线旁瓣包络特性满足入网要求，也提高了邻星抗干扰能力。