帶有極化調(diào)整的平板天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種平板天線，具體講是一種可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整極化的平板天線，屬于衛(wèi)星通信領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]衛(wèi)星通信具有傳輸距離遠(yuǎn)、覆蓋范圍廣、受干擾小等優(yōu)點(diǎn)，隨著全球信息化的高速發(fā)展，越來(lái)越多的信息通過衛(wèi)星進(jìn)行傳輸，在移動(dòng)載體上隨時(shí)隨地與衛(wèi)星通信，已成為軍民兩用應(yīng)急通信、實(shí)時(shí)通信的迫切需求。
[0003]車載(船載或機(jī)載)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)通常又稱為“動(dòng)中通”，動(dòng)中通的核心技術(shù)之一就是天線技術(shù)，動(dòng)中通的天線形式包括反射面天線、平板天線和相控陣天線。在高速移動(dòng)載體上要保證通信質(zhì)量，不僅僅要求天線具有很高的增益，同時(shí)要求系統(tǒng)有極高的對(duì)星速度和對(duì)星精度。反射面天線的致命缺點(diǎn)是體積大、重量重，在高速移動(dòng)狀態(tài)下阻力大、對(duì)星速度慢；相控陣天線的缺點(diǎn)是收發(fā)難以共用、電掃描有增益損失、制造及維護(hù)成本高，限制了其應(yīng)用范圍；相對(duì)而言，平板天線具備剖面低、口面效率高的優(yōu)勢(shì)，特別適合在動(dòng)中通中使用。平板天線通常包括一塊或多塊平面輻射板及波束形成網(wǎng)絡(luò)，每塊板上有若干輻射單元，波束形成網(wǎng)絡(luò)包括波導(dǎo)、微帶、懸置帶線等不同方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0004]平板天線根據(jù)任意極化波可由兩個(gè)正交的線極化波合成的理論，通過控制兩個(gè)正交線極化波的幅度和相位，可以獲得任意極化的合成波，因此傳統(tǒng)的通過機(jī)械旋轉(zhuǎn)饋電波導(dǎo)方式不再適用于平板天線，如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)極化調(diào)整是該類天線的核心技術(shù)之一。通常電視直播衛(wèi)星和通信廣播衛(wèi)星都工作在雙線極化或雙圓極化狀態(tài)，而目前的平板陣列天線大多工作在單線極化或單圓極化狀態(tài)，為實(shí)現(xiàn)雙極化接收往往通過旋轉(zhuǎn)天線結(jié)構(gòu)或者采用兩個(gè)天線分別收發(fā)兩路極化信號(hào)，這兩種方法要么結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不能實(shí)現(xiàn)雙極化同時(shí)兼容，要么天線制造成本尚、等效口面效率低。
[0005]劉英等在無(wú)線電工程2012年7期發(fā)表的文章“衛(wèi)星通信天線自動(dòng)極化調(diào)整技術(shù)”介紹了一種采用衰減器、移相器等搭建電路通過控制正交線極化幅度比例實(shí)現(xiàn)極化自動(dòng)調(diào)整，但是該技術(shù)由于元器件的插損等原因使得自動(dòng)極化調(diào)整不適用于發(fā)射狀態(tài)。
[0006]2014年10月29號(hào)，中國(guó)實(shí)用新型專利CN 103022691 B，公開了一種新型“動(dòng)中通”低輪廓平板天線系統(tǒng)，包括天線輻射系統(tǒng)、射頻極化系統(tǒng)、天線終端機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、衛(wèi)星指向、捕獲、跟蹤系統(tǒng)及室內(nèi)單元，其實(shí)現(xiàn)了雙頻、雙極化、雙工的工作模式，但其接收極化器采用電子極化，依然不能和發(fā)射極化器共用。
[0007]此外，Raysat公司的E7000型動(dòng)中通天線采用了機(jī)械極化調(diào)整方式，可以實(shí)現(xiàn)收發(fā)雙工，但是其只適用于單極化工作狀態(tài)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)的技術(shù)缺陷，提供一種可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整極化的平板天線。
[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供的帶有極化調(diào)整的平板天線，包括設(shè)置于天線輻射系統(tǒng)和后端射頻電路之間的極化調(diào)整裝置；所述極化調(diào)整裝置包括極化合成器、波導(dǎo)管和取極化器，所述極化合成器和取極化器均設(shè)有兩路極化連接口和一公共口，所述極化合成器的公共口和取極化器的公共口之間連接波導(dǎo)管，所述取極化器可沿波導(dǎo)管軸線旋轉(zhuǎn)；所述天線輻射系統(tǒng)包括兩路極化信號(hào)傳輸通道，所述極化合成器的兩路極化連接口分別與兩路極化信號(hào)傳輸通道連接；所述取極化器的兩路極化連接口中至少一路極化連接口與后端射頻電路連接。
[0010]本實(shí)用新型中，所述兩路極化信號(hào)傳輸通道為水平極化信號(hào)傳輸通道和垂直極化信號(hào)傳輸通道。
[0011]本實(shí)用新型中，所述天線輻射系統(tǒng)包括多個(gè)可傳輸雙線極化信號(hào)的天線單元，所述天線單元包括公共口、水平極化連接口和垂直極化連接口，所述水平極化連接口和垂直極化連接口分別與對(duì)應(yīng)的水平極化信號(hào)傳輸通道和垂直極化信號(hào)傳輸通道連接。
[0012]本實(shí)用新型中，所述極化合成器采用正交模式耦合器實(shí)現(xiàn)，兩路極化口傳輸?shù)臉O化分量相互正交；當(dāng)天線工作于接收狀態(tài)時(shí)進(jìn)行極化合成；當(dāng)天線工作于發(fā)射狀態(tài)時(shí)，進(jìn)行極化分解。
[0013]本實(shí)用新型中，所述取極化器采用正交模式耦合器實(shí)現(xiàn)；當(dāng)平板天線工作于單極化模式時(shí)，取極化器的任一路極化連接口和后端射頻電路相連；當(dāng)平板天線工作于雙極化模式時(shí)，取極化器的兩路極化連接口均與后端射頻電路相連。
[0014]本實(shí)用新型中，所述平板天線可將來(lái)波信號(hào)分解為兩路正交的線極化信號(hào)并傳輸；在接收狀態(tài)下來(lái)波信號(hào)在天線輻射單元處被分解，在發(fā)射狀態(tài)下發(fā)射信號(hào)在極化合成器處被分解；
[0015]所述平板天線可將已分解的兩路極化信號(hào)重新合成復(fù)原；在接收狀態(tài)下兩路極化信號(hào)在極化合成器的公共口合成并復(fù)原，在發(fā)射狀態(tài)下兩路極化信號(hào)在天線單元的公共口處合成并復(fù)原。
[0016]本實(shí)用新型中，所述平板天線工作于線極化狀態(tài)時(shí)，兩路極化信號(hào)從天線單元的公共口到極化合成器的公共口的插損和相移一致；所述天線工作于圓極化狀態(tài)時(shí)，兩路極化信號(hào)從天線單元的公共口到極化合成器的公共口的插損一致、相移相差90°。
[0017]本實(shí)用新型中，所述波導(dǎo)管為圓形。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果為:(1)、本實(shí)用新型中通過結(jié)構(gòu)的調(diào)整，采用了極少量的微波無(wú)源器件，實(shí)現(xiàn)了雙極化收發(fā)，提高了平板天線的使用范圍；(2)、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，操控方便，僅需要轉(zhuǎn)動(dòng)取極化器即可實(shí)現(xiàn)極化調(diào)整，制造成本很低，且易于批量化；(3)、本實(shí)用新型的自動(dòng)極化調(diào)整性能優(yōu)異，其極化隔離度設(shè)計(jì)值可達(dá)40dB，已加工的樣機(jī)實(shí)測(cè)值達(dá)30dB以上；(4)、取極化器中至少一路極化連接口上連接雙工器或開關(guān)，即可平板天線的雙工收發(fā)，進(jìn)一步擴(kuò)大平板天線的使用范圍。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型的原理框圖；
[0020]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施方式中輻射單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4是本實(shí)用新型天線陣面背面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5是本實(shí)用新型中極化合成器和取極化器結(jié)構(gòu)示意圖，(a)為極化合成器結(jié)構(gòu)示意圖，(b)為取極化器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施方式中某典型頻點(diǎn)方向圖；
[0025]圖7是本實(shí)用新型實(shí)施方式中整個(gè)頻段內(nèi)主極化和交叉極化對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0027]如圖1至5所示，本實(shí)用新型帶有極化調(diào)整的平板天線，包括雙極化天線陣列1、信號(hào)傳輸通道2、極化合成器3、波導(dǎo)管4、取極化器5。雙極化天線陣列1由N個(gè)雙極化天線單元11構(gòu)成，N為大于1的自然數(shù)，取決于不同系統(tǒng)的指標(biāo)要求，雙極化天線陣列1可以實(shí)現(xiàn)正交線極化的收發(fā)，定義這兩路極化分別為垂直極化和水平極化。雙極化天線單元11本質(zhì)上是一個(gè)正交模式親合器(Ortho-Mode Transducer, 0ΜΤ)，其福射口為正交模式親合器的公共口 111，公共口 111可以傳輸兩路正交線極化信號(hào)，公共口 111的形狀通常為方形、圓形、正八邊形或其帶有倒角的上述結(jié)構(gòu)，在本實(shí)施例中采用方形。雙極化天線單元11分別設(shè)有水平極化饋電口 112和垂直極化饋電口 113，水平極化饋電口 112和垂直極化饋電口 113連接信號(hào)傳輸通道2。和雙極化天線單元輻射口 111相似，所述波導(dǎo)管4可以傳輸兩路正交線極化信號(hào)，通常采用圓形波導(dǎo)，也可使用方形、正八邊形或帶有倒角的上述異形波寸ο
[0028]信號(hào)傳輸通道2包括位于上層的水平極化信號(hào)傳輸通道21和位于下層的垂直極化信號(hào)傳輸通道22，其中所有雙極化天線單元11的水平極化饋電口 112與水平極化信號(hào)傳輸通道21連接，垂直極化饋電口 113和垂直極化信號(hào)傳輸通道22連接。雙極化天線單元11的公共口 111中傳輸?shù)乃骄€極化信號(hào)和垂直極化信號(hào)分別經(jīng)水平極化饋電口 112和垂直極化饋電口 113送至水平極化信號(hào)傳輸通道21和垂直極化信號(hào)傳輸通道22。需要說明的是，本實(shí)用新型中分為兩層的信號(hào)傳輸通道2，其可以根據(jù)需要作不同設(shè)計(jì)，即上層網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)為垂直極化信號(hào)傳輸通道22、下層網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)為水平極化信號(hào)傳輸通道21，只要和雙極化天線單元11的上下層