[实用新型]一种星载毫米波十字阵子天线

说明书

本实用新型公开了一种星载毫米波十字阵子天线，包括金属腔体、辐射底板、阵子主体、导体，所述金属腔体设置在辐射底板上，所述阵子主体通过导体连接辐射底板，所述阵子主体置于导体的顶端，所述导体位于金属腔体内，解决了现有技术中低轨卫星通信时无法实现天线在Ka频段中低耦合的问题。本实用新型优点是：天线周围加载金属腔体的方式降低了相控阵天线单元之间的互耦效应，改善了相控阵天线方向图的扫描特性，由于天线单元四周均被金属腔体包围，为实现天线单元的宽波束，可以通过优化阵子臂到辐射底板高度和调节金属腔体的尺寸的办法来有效地展宽天线波束，并且保证了阵元之间的低互耦要求。

技术领域

本实用新型涉及卫星通讯、导航天线技术领域，特别涉及一种星载毫米波十字阵子天线。

背景技术

自从相控阵技术的诞生至今，相控阵天线早已广泛应用于雷达，导航，通信及电子对抗等领域。低轨道星地通信链路环境主要为莱斯衰减信道，要保证整个服务区通信的可靠，就必然需要提高天线特定方向增益和采用宽角域扫描。同时，由于卫星平台的特殊环境，要求天线具备抗辐照、抗原子氧、重量轻的性能，在重量和空间都十分珍贵的情况下，对单元天线提出了结构可靠、小型化、轻量化的要求。

由于圆极化天线有着抑制雨雾的去极化效应以及抗多径反射效应等优点而在星载天线中备受推崇，目前常用于实现宽波束的圆极化天线主要分为微带天线、螺旋天线和十字振子天线等三大类。其中，由于微带天线的有导体和介质损耗，会激励表面波，导致辐射效率降低，而且功率容量较小，一般用于中、小功率场合，其介质基片材料受原子氧的影响较大，在低轨情况下温度会出现骤变，会导致微带天线贴片变形，很有可能脱落，无法长期承受温变环境，而且微带天线带宽较窄，不适用于星载环境；而螺旋天线在Ka频段体积太小，不易加工，其性能无法保证。

因此，需要设计一种星载毫米波十字阵子天线，目的在于，解决现有技术中低轨卫星通信时无法实现天线在Ka频段中的宽频带、宽波束、低耦合、高可靠、小型化、重量轻特的缺陷。

实用新型内容

本实用新型目的在于解决现有技术中低轨卫星通信时无法实现天线在Ka频段中低耦合的问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种星载毫米波十字阵子天线，包括金属腔体、辐射底板、阵子主体、导体，所述金属腔体设置在辐射底板上，所述阵子主体通过导体连接辐射底板，所述阵子主体置于导体的顶端，所述导体位于金属腔体内。

现有技术是常用于实现宽波束的圆极化天线主要分为微带天线、螺旋天线和十字振子天线等三大类。其中，由于微带天线的有导体和介质损耗，会激励表面波，导致辐射效率降低，而且功率容量较小，一般用于中、小功率场合，其介质基片材料受原子氧的影响较大，在低轨情况下温度会出现骤变，会导致微带天线贴片变形，很有可能脱落，无法长期承受温变环境，而且微带天线带宽较窄，不适用于星载环境；而螺旋天线在Ka频段体积太小，不易加工，其性能无法保证。

本实用新型增加了金属腔体，金属腔体设置在辐射底板上，金属腔体的内部设置有天线，天线周围加载金属腔体的方式降低了相控阵天线单元之间的互耦效应，改善了相控阵天线方向图的扫描特性，由于天线单元四周均被金属腔体包围，为实现天线单元的宽波束，可以通过优化阵子臂到辐射底板高度和调节金属腔体的尺寸的办法来有效地展宽天线波束，并且保证了阵元之间的低互耦要求。

进一步的，阵子主体包括阵子长臂和阵子短臂，所述阵子长臂和阵子短臂正交设置，相邻阵子长臂和阵子短臂之间的相位差为90度，所述阵子长臂和阵子短臂均设置在导体的顶端；

所述十字阵子长臂和十字阵子短臂，辐射振子本身取不同电长度时，上面的电流会表现出不同相位，当对称振子的电长度接近λ/2时，其输入阻抗近似为纯阻，加激励电压时，馈电处电流的初始相位可认为是0°，若振子电长度小于λ/2，其输入阻抗会表现出容性，馈电处电流初始相位对0°表现出超前性，若振子电长度大于λ/2，其输入阻抗会表现出感性，馈电处电流初始相位对0°表现出滞后性；