[发明专利]一种用于卫星通信的低剖面圆极化微带天线

说明书

本发明属于卫星移动通信领域，具体提供一种用于卫星通信的低剖面圆极化微带天线，用以克服现有卫星通信天线波束宽度窄、剖面较高、工作带宽较窄及横向尺寸较大等问题。本发明采用绕上层介质基板中心等间距顺序旋转排布的微带四元阵列设计，使天线具有良好的圆极化性能；同时，调节阵元之间的距离，能够控制对角线阵元的电流分布，使天线实现宽波束辐射；并且，辐射体与金属反射层之间引入空气层，通过调节该空气层的厚度能够使天线的带宽展宽；最重要的是，本发明天线相对于同样性能的天线具有极低的剖面，能够做到0.068λ₀，更加适用于卫星通信中所受的风阻力较大的高速移动的空中或者地面载体。

技术领域

本发明属于卫星移动通信领域，具体提供一种用于卫星通信的低剖面圆极化微带天线。

背景技术

卫星移动通信中常用到的圆极化天线类型主要有螺旋天线、微带天线和交叉偶极子天线等。与线极化波相比，圆极化波在发射和接收之间的定向角上更好的灵活性、可移动性、电离层的穿透能量强以及减少多径反射或其他类型的干扰；因此，圆极化天线被广泛用于各种无线系统中。然而在许多应用系统中，除了要求天线有宽的工作带宽外，为保证卫星通信系统有足够的通信链路，要求天线具有足够宽的波束宽度；另外，对于高速移动的空中或者地面载体，由于所受的风阻力较大，因此系统对天线的剖面提出了更高的要求。

文献“Son Xuat Ta,Chien Ngoc Dao,Kam Eucharist Kedze,Ikmo Park.:‘Low-Profile Crossed-Dipole Antenna Loaded with Parasitic Patches’,2018International Workshop on An tenna Technology(iWAT),DOI:10.1109/IWAT.2018.8379175,2018”中公开了一种用于GPS通信的加载寄生贴片的低剖面交叉偶极子天线，通过在交叉偶极子天线与地平面之间加载四个寄生贴片，有效的将天线的剖面高度降低至0.87λ₀，并提高了天线的工作带宽；由仿真结果可知天线最终尺寸为0.64λ₀×0.64λ₀×0.87λ₀(λ₀为中心频点在自由空间中的波长)，半功率波束宽度为72°，驻波比2的带宽为22.93％，轴比(AR3dB)带宽为13.4％，中心频点处轴比为1.5dB；但此天线的缺点是波束宽度不宽，且剖面较高。

文献“Choi E.C,Lee J.W,Lee T.K,:‘Modified S-band satellite antennawith isoflux p attern and circularly polarized wide beamwidth’,[J].IEEEAntennas and Wireless Propagati on Letters,2013,12:1319–1322”中公开了一种用于S波段的卫星通信天线，该天线的主辐射单元为两对水平放置的蝶形交叉偶极子，在偶极子上垂直加载四个寄生单元；通过调节水平交叉偶极子天线与参考地之间的高度和垂直加载寄生单元的面积，最终使天线的整体3dB轴比波束宽度大于140°，仰角0°时的轴比小于5dB；但款天线的缺点是尺寸过大、剖面较高，最终仿真结果表面，天线尺寸为0.41λ₀×0.41λ₀×0.55λ₀(λ₀为中心频点在自由空间中的波长)。