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一种星载小型化U波段圆极化天线

阅读：1发布：2021-03-22

专利汇可以提供一种星载小型化U波段圆极化天线专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种星载小型化U波段圆极化天线。由馈电网络产生的两路具有90°相差的信号对天线辐射片进行激励，使天线具有圆极化的辐射性能；采用接地的L形金属柱对辐射片进行耦合加载，可以有效缩小天线尺寸。整个天线尺寸小、剖面低，结构新颖、简单，具有很好的抗冲击、抗振动、抗辐照、抗热应力能力，同时，具有高增益、宽波束、圆极化的辐射特性。，下面是一种星载小型化U波段圆极化天线专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种星载小型化U波段圆极化天线，其特征在于包括辐射片(1)、支撑柱(2)、馈电柱(3)、L形柱(4)、介质套(5)、馈电网络(6)、底座(7)、底盖板(8)、射频连接器(9)和天线罩(10)；底座(7)为背面带腔体的金属结构件，支撑柱(2)、L形柱(4)、介质套(5)和天线罩(10)固定在其正面，馈电网络(6)固定在其背部腔体内，底盖板(8)固定在底座(7)背腔上；馈电网络(6)产生两路幅度相等、相差为90°的电信号；馈电柱(3)一端固定在辐射片(1)上，另一端穿过介质套(5)与馈电网络(6)的电路焊接；辐射片(1)为四角角开槽的平面金属结构，用多个支撑柱(2)固定在底座(7)上；L形柱(4)为倒L形金属结构件，共4根，其直立部分底端固定在底座(7)上，弯折部分固定在对应位置的支撑柱(2)上端；射频连接器(9)为同轴连接器，外导体固定在所述底盖板(8)上，内导体与所述馈电网络(6)电路焊接。
2.根据权利要求1所述的一种星载小型化U波段圆极化天线，其特征在于所述支撑柱(2)为介质材料柱形结构。
3.根据权利要求1所述的一种星载小型化U波段圆极化天线，其特征在于所述的馈电网络(6)为印制电路板。
4.根据权利要求1所述的一种星载小型化U波段圆极化天线，其特征在于所述介质套(5)为开孔的介质结构件，用于馈电柱(3)与底座(7)之间绝缘。

说明书全文

一种星载小型化U波段圆极化天线

技术领域

[0001] 本实用新型涉及天线技术领域，特别是小型化、圆极化的星载天线技术领域。

背景技术

[0002] U频段波长较长，天线尺寸较大，小型化、宽波束、圆极化的U波段天线的实现就成为急需解决的问题。

[0003] 现有U波段圆极化天线可以用螺旋天线实现，如专利“一种UHF频段螺旋天线”(申请号：CN201720035345.X)，由于螺旋天线的工作原理限制，螺旋直径至少为0.3个波长，高度一般大于0.5个波长，这类天线尺寸较大，不适合小型化的安装平台。

[0004] 另有用多个线极化天线组阵满足圆极化辐射性能的实现形式，如专利“UHF频段带状线馈电的星载双圆极化天线”(申请号：CN201710612082.9)，采用四个振子天线组阵实现圆极化辐射性能，但此方式仅可以缩小水平方向包络尺寸，高度无法降低，且馈电网络与天线采用线缆连接，安装方式复杂，可靠性差。

[0005] 采用高介电常数的微带天线可缩小天线尺寸，如专利“一种基于正交同轴馈电的圆极化陶瓷天线”(申请号：CN201020126832.5)。此类天线依靠陶瓷介质的高介电常数(大于20)来缩小天线尺寸，由于高介电常数陶瓷烧制工艺限制，其介电常数很不稳定，天线调试难度大，性能受环境影响大。发明内容

[0006] 要解决的技术问题

[0007] 针对星载U波段圆极化天线的小型化问题，本实用新型提供了一种星载小型化U波段圆极化天线。该天线尺寸小、剖面低，结构新颖、简单，具有很好的抗冲击、抗振动、抗辐照、抗热应力能力，同时，具有高增益、宽波束、圆极化的辐射特性。

[0008] 技术方案

[0009] 一种星载小型化U波段圆极化天线，其特征在于包括辐射片、支撑柱、馈电柱、L形柱、介质套、馈电网络、底座、底盖板、射频连接器和天线罩；底座为背面带腔体的金属结构件，支撑柱、L形柱、介质套和天线罩固定在其正面，馈电网络固定在其背部腔体内，底盖板固定在底座背腔上；馈电网络产生两路幅度相等、相差为90°的电信号；馈电柱一端固定在辐射片上，另一端穿过介质套与馈电网络的电路焊接；辐射片为四角角开槽的平面金属结构，用多个支撑柱固定在底座上；L形柱为倒L形金属结构件，共4根，其直立部分底端固定在底座上，弯折部分固定在对应位置的支撑柱上端；射频连接器为同轴连接器，外导体固定在所述底盖板上，内导体与所述馈电网络电路焊接。

[0010] 所述支撑柱为介质材料柱形结构。

[0011] 所述的馈电网络为印制电路板。

[0012] 所述介质套为开孔的介质结构件，用于馈电柱与底座之间绝缘。

[0013] 有益效果

[0014] 本实用新型提出的一种星载小型化U波段圆极化天线，由馈电网络产生的两路具有90°相差的信号对天线辐射片进行激励，使天线具有圆极化的辐射性能；采用接地的L形金属柱对辐射片进行耦合加载，可以有效缩小天线尺寸。整个天线尺寸小、剖面低，结构新颖、简单，具有很好的抗冲击、抗振动、抗辐照、抗热应力能力，同时，具有高增益、宽波束、圆极化的辐射特性。本实用新型相比现有技术优点在于：

[0015] (1)本实用新型采用耦合加载的实现方式，实现了天线的小型化和低剖面，外形尺寸仅为0.18λ×0.18λ×0.08λ，可满足小型化安装平台的安装要求，减小整体包络尺寸；

[0016] (2)本实用新型所有部件的固定方式可靠，结构简单、新颖，强度高，刚度好，具有很强的环境适应性。

[0017] (3)本实用新型在结构稳定可靠的同时，具有调谐结构设计，天线工作频段可在一定范围内任意调节。附图说明

[0018] 图1为本实用新型的天线整体结构示意图；

[0019] 图2为本实用新型天线端口驻波比结果图；

[0020] 图3为本实用新型天线辐射方向图。

[0021] 1-辐射片、2-支撑柱、3、馈电柱、4-L形柱、5-介质套、6-馈电网络、7-底座8-底盖板、9-射频连接器、10-天线罩。

具体实施方式

[0022] 现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

[0023] 如图1所示，本实用新型提供一种星载小型化U波段圆极化天线，包括：辐射片1、支撑柱2、馈电柱3、L形柱4、介质套5、馈电网络6、底座7、底盖板8、射频连接器9、天线罩10。辐射片1与L形柱4由固定在底座7上的多个支撑柱2一体化固定；馈电柱3一端与辐射片1连接，另一端穿过固定在底板上的介质套5与馈电网络6焊接；馈电网络安装在底座7背部腔体内，用于底盖板8保护；射频连接器9外导体固定在底盖板8上，内导体与馈电网络6焊接；天线罩10固定在底座7上，用于保护天线结构。

[0024] 所述辐射片1为开槽平面金属结构；用多个支撑柱2固定在所述底座7上，2根馈电柱3与所述辐射片1连接，对其进行馈电。

[0025] 所述支撑柱2为介质材料柱形结构，用于固定所述辐射片1和所述L形柱4。

[0026] 所述馈电柱3为金属柱形结构，共2根，上端固定在所述辐射片1上，下端穿过所述介质套5与所述馈电网络6的电路焊接。

[0027] 所述L形柱4为倒L形金属结构件，共4根，其直立部分底端固定在所述底座7上，弯折部分固定在对应位置的支撑柱2上端。

[0028] 所述介质套5为开孔的介质结构件，用于使所述馈电柱3与所述底座7绝缘，对所述馈电柱3起到绝缘的作用。

[0029] 所述馈电网络6为印制电路板，固定在所述底座7背部腔体内，产生两路幅度相等、相差为90°的电信号。

[0030] 所述底座7为背面带腔体的金属结构件，所述支撑柱2、所述L形柱3、所述介质套5和所述天线罩10固定在其正面，所述馈电网络6固定在其背部腔体内，所述底盖板8固定在所述底座7背腔上，用于保护所述馈电网络6。

[0031] 所述射频连接器9为同轴连接器，其外导体固定在所述底盖板8上，内导体与所述馈电网络6电路焊接。

[0032] 所述天线罩10，由高强度、高透波率的介质材料制成，固定在所述底座7上，保护天线结构的同时不降低天线性能。

[0033] 本实施例中通过对辐射片两路正交馈电实现了天线的圆极化辐射性能。

[0034] 优选地，天线辐射体为金属结构，减少了引入介质材料带来的损耗，提高了天线增益；

[0035] 更优选的，天线辐射体采用平面金属开槽结构和耦合加载的方式，实现了天线的小型化；

[0036] 更优选的，天线具有调谐结构设计，天线工作频段可在一定范围内任意调节；

[0037] 更优选的，支撑介质及天线罩均采用耐高温，抗辐照的特种介质材料，使天线可以适应各种力学、热学、和星载环境要求。

[0038] 如图2所示，在U频段天线的端口驻波比小于2.0带宽为40％；

[0039] 如图3所示，天线圆极化增益高，波束宽，±60°角域内增益≥0dBi。

[0040] 本实用新型的工作原理如下：射频信号经过馈电网络分解为两路幅度相等，相位差为90°的电信号，并由馈电柱对辐射片进行馈电，激励起对应频段电流，从而辐射出电磁波；天线接收电磁波的过程与上述辐射电磁波的过程相反。

[0041] 通过上述技术方案，本实用新型实现了一种星载小型化U波段圆极化天线，该天线尺寸小、剖面低，结构新颖、简单，具有很好的抗冲击、抗振动、抗辐照、抗热应力能力，同时，具有高增益、宽波束、圆极化的辐射特性。

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