星载收发一体双频双圆极化天线制造技术

本发明专利技术提供星载收发一体化双频双圆极化天线，包括：天线单元和反射铝板；所述天线单元包括：上层辐射陶瓷基片，贴在所述上层辐射陶瓷基片朝向空间上表面的上层高频辐射贴片，所述上层高频辐射贴片一个对角线的两端各形成一个圆极化切角；下层辐射陶瓷基片，贴在所述下层辐射陶瓷基片朝向上层辐射陶瓷基片上表面的下层低频辐射贴片，所述下层低频辐射贴片一个对角线的两端各形成一个圆极化切角；所述下层辐射陶瓷基片四个侧面分别有拓展辐射条带；所述上层高频辐射贴片与下层低频辐射贴片之间有高频天线馈针；所述下层低频辐射贴片与反射铝板之间有低频天线馈针。

Dual frequency dual circularly polarized antenna for on-board transceiver

The invention provides a satellite transceiver integrated dual band dual polarization antenna comprises an antenna unit and the reflection plate; the antenna unit includes an upper radiation ceramic substrate is pasted in the upper radiation ceramic substrate toward the upper surface of the space of high frequency radiation patch, the two ends of the upper frequency radiation patch a diagonal of the the formation of a circular polarization angle; the lower radiation ceramic substrate is pasted in the lower radiation ceramic substrate toward the upper surface of the ceramic substrate on the radiation of lower frequency radiation patch, the two ends of the lower frequency radiation patch a diagonal form a circular polarization cutting angle; the lower radiation ceramic substrate the four sides are expanding radiation band; high frequency antenna feeding needle between the upper and lower high frequency radiation patch low frequency radiation patch; the lower frequency radiation patch and reflection There is a low frequency antenna feeding needle between the aluminum plates.

【技术实现步骤摘要】
星载收发一体双频双圆极化天线
本专利技术涉及天线，特别涉及星载收发一体双频双圆极化天线。
技术介绍
卫星低成本、小型化、轻量化及一箭多星发射的大趁势，对星载天线提出了更高的要求。传统金属螺旋天线在体积、重量、成本及卫星外包络方面的局限性在微小卫星的应用中越来越突出。微小卫星对低成本、小尺寸、高性能的星载天线十分期待。例如,卫星上常用的测控天线，通常要求波束实现360度球状全覆盖,当前的主流的实现方式是采用收发各二副螺旋天线来实现,在微纳卫星较小的外包络空间内,安装四副螺旋天线,局限性越来越明显。再如，作为通信主载荷的多波束相控阵天线,铱星及全球星等大卫星主要采用的仍是收发分离的两副相控阵来实现双频双圆极化工作,而二副相控阵多波束天线的体积、重量及安装空间要求对体积、重量及功耗严重受限的微纳卫星无疑是一个巨大的挑战。通信载荷天线或测控天线通常工作在频率极接近的高低两个频段，接收与发射分别采用左旋及右旋两种不同的极化方式，收发高低频率之比往往低于1.1。[1]NaimianB等人发表在2011年ElectricalEngineering(ICEE),.IEEE,2011:1-4的“Anewnoveldual-bandcircularly-polarizedmicrostripantenna”和LiTW等人发表在2005.IEEE/ACESInternationalConferenceon.IEEE,2005:930-933的“Dual-bandcircularlypolarizedmicrostripantenna”均提供了单片双圆极化方案，但均难以满足1.1这样低频比的要求。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是现有天线无法满足微小卫星低成本、小尺寸、高性能的要求；为解决所述问题，本专利技术提供一种星载收发一体双频双圆极化天线。本专利技术提供星载收发一体化双频双圆极化天线，包括：天线单元和反射铝板；所述天线单元包括：上层辐射陶瓷基片，贴在所述上层辐射陶瓷基片朝向空间上表面的上层高频辐射贴片，所述上层高频辐射贴片一个对角线的两端各形成一个圆极化切角；下层辐射陶瓷基片，贴在所述下层辐射陶瓷基片朝向上层辐射陶瓷基片上表面的下层低频辐射贴片，所述下层低频辐射贴片一个对角线的两端各形成一个圆极化切角；所述下层辐射陶瓷基片四个侧面分别有拓展辐射条带，所述拓展辐射条带与下层低频辐射贴片连接形成伞状结构；所述下层低频辐射贴片与上层高频辐射贴片的两条对角线分别平行；形成圆极化切角的两条对角线不平行,通过上下层辐射贴片分别实现右旋及左旋双圆极化；所述上层高频辐射贴片与下层低频辐射贴片之间有高频天线馈针；所述下层低频辐射贴片与反射铝板之间有低频天线馈针。进一步，所述上层高频辐射贴片、下层低频辐射贴片、拓展辐射条带为厚度为0.03～0.15mm；所述上层辐射陶瓷基片为介电常数为8～80的微波介质材料；所述下层辐射陶瓷基片为介电常数为6～40的微波介质材料，高频天线馈针与低频天线馈针为铍青铜。进一步，所述天线用于S频段测控天线，下层辐射陶瓷基片的几何尺寸为：长х宽х高＝31.5mmх31.5mmх2mm；基片材料的介电常数为8，介电损耗为0.001，上层辐射陶瓷基片的几何尺寸为：长х宽х高＝20mmх20mmх2mm，基片材料的介电常数为15，介电损耗为0.001，上层高频辐射贴片的尺寸为18mmх18mm；上层高频辐射贴片的圆极化切角的长度为1.5mm，下层低频辐射贴片的尺寸为31.5mmх31.5mm，下层低频辐射贴片的圆极化切角的长度为2.9mm，侧面的拓展辐射条带的尺寸为16mmх1mm，位置居中。进一步，所述天线用于L频段收发一体共口径通信载荷天线，包括：19个天线单元和反射铝板；所述19个天线单元按1，6及12由内而外分三层在反射铝板上按圆环形布局；每个天线单元中下层辐射陶瓷基片的几何尺寸为：长х宽х高＝39.4mmх39.4mmх4mm；基片材料的介电常数为8，介电损耗为0.001，上层辐射陶瓷基片的几何尺寸为：长х宽х高＝26mmх26mmх4mm，基片材料的介电常数为15，介电损耗为0.001.上层高频辐射贴片的尺寸为23mmх23mm；上层高频辐射贴片的圆极化切角的长度为2.4mm，下层低频辐射贴片的尺寸为39.4mmх39.4mm，下层低频辐射贴片的圆极化切角的长度为5.3mm,侧面的拓展辐射条带的尺寸为24mmх1.6mm，位置居中；每个天线单元与反射铝板组成一个多波束载荷天线。本专利技术采用小型化微带天线方案，实现天线的收发一体，并满足双频双圆极化功能，可使上述应用场景下的天线数量减半。同时微带天线方案在电性能与传统金属螺旋天线相当的情况，在体积、重量、成本方面还有突出的优势。附图说明图1是本专利技术提供的星载收发一体双频双圆极化天线的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的星载收发一体双频双圆极化天线用于S频段测控天线时，低频接收天线(LHCP)回波损耗S11；图3是本专利技术实施例提供的星载收发一体双频双圆极化天线用于S频段测控天线时，低频接收天线(LHCP)辐射方向图；图4是本专利技术实施例提供的星载收发一体双频双圆极化天线用于S频段测控天线时，低频接收天线(LHCP)圆极化轴比；图5是本专利技术实施例提供的星载收发一体双频双圆极化天线用于S频段测控天线时，高频段发射天线(RHCP)的回波损耗S11；图6是本专利技术实施例提供的星载收发一体双频双圆极化天线用于S频段测控天线时，高频发射天线的辐射方向图；图7是本专利技术实施例提供的星载收发一体双频双圆极化天线用于S频段测控天线时，高频发射天线圆极化轴比；图8是本专利技术实施例提供的星载收发一体双频双圆极化天线用于S频段测控天线时，收发天线之间的隔离度；图9是本专利技术实施例提供的星载收发一体双频双圆极化天线用于L频段通信载荷天线时，L频段19阵元收发一体多波束载荷天线俯视图；图10是本专利技术实施例提供的星载收发一体双频双圆极化天线用于L频段通信载荷天线时，低频接收天线(LHCP)单元回波损耗(S11)；图11是本专利技术实施例提供的星载收发一体双频圆极化天线用于L频段通信载荷天线时，低频接收天线(LHCP)单元辐射方向图；图12是本专利技术实施例提供的星载收发一体双频圆极化天线用于L频段通信载荷天线时，低频接收天线(LHCP)单元轴比方向图；图13是本专利技术实施例提供的星载收发一体双频双圆极化天线用于L频段通信载荷天线时，高频发射天线(RHCP)单元回波损耗(S11)；图14是本专利技术实施例提供的星载收发一体双频双圆极化天线用于L频段通信载荷天线时，高频发射天线(RHCP)单元辐射方向图；图15是本专利技术实施例提供的星载收发一体双频双圆极化天线用于L频段通信载荷天线时，高频发射天线(RHCP)单元轴比方向图；图16是本专利技术实施例提供的星载收发一体双频双圆极化天线用于L频段通信载荷天线时，低频接收天线(LHCP)与高频发射天线(RHCP)之间的隔离度；图17是本专利技术实施例提供的星载收发一体共口径双频双圆极化天线用于L频段通信载荷天线时，低频接收天线10波束三维辐射方向图；图18是本专利技术实施例提供的星载收发一体共口径双频双圆极化天线用于L频段通信载荷天线时，高频发射天线10波束三维辐射方向图。具体实施方式下文中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
星载收发一体化双频双圆极化天线，其特征在于，包括：天线单元和反射铝板；所述天线单元包括：上层辐射陶瓷基片，贴在所述上层辐射陶瓷基片朝向空间上表面的上层高频辐射贴片，所述上层高频辐射贴片一个对角线的两端各形成一个圆极化切角；下层辐射陶瓷基片，贴在所述下层辐射陶瓷基片朝向上层辐射陶瓷基片上表面的下层低频辐射贴片，所述下层低频辐射贴片一个对角线的两端各形成一个圆极化切角；所述下层辐射陶瓷基片四个侧面分别有拓展辐射条带，所述拓展辐射条带与下层低频辐射贴片连接形成伞状结构；所述下层低频辐射贴片的两条对角线与上层高频辐射贴片的两条对角线分别平行，形成圆极化切角的两条对角线不平行,通过上下层辐射贴片分别实现右旋及左旋双圆极化；所述上层高频辐射贴片与下层低频辐射贴片之间有高频天线馈针；所述下层低频辐射贴片与反射铝板之间有低频天线馈针。

【技术特征摘要】
1.星载收发一体化双频双圆极化天线，其特征在于，包括：天线单元和反射铝板；所述天线单元包括：上层辐射陶瓷基片，贴在所述上层辐射陶瓷基片朝向空间上表面的上层高频辐射贴片，所述上层高频辐射贴片一个对角线的两端各形成一个圆极化切角；下层辐射陶瓷基片，贴在所述下层辐射陶瓷基片朝向上层辐射陶瓷基片上表面的下层低频辐射贴片，所述下层低频辐射贴片一个对角线的两端各形成一个圆极化切角；所述下层辐射陶瓷基片四个侧面分别有拓展辐射条带，所述拓展辐射条带与下层低频辐射贴片连接形成伞状结构；所述下层低频辐射贴片的两条对角线与上层高频辐射贴片的两条对角线分别平行，形成圆极化切角的两条对角线不平行,通过上下层辐射贴片分别实现右旋及左旋双圆极化；所述上层高频辐射贴片与下层低频辐射贴片之间有高频天线馈针；所述下层低频辐射贴片与反射铝板之间有低频天线馈针。2.依据权利要求1所述的星载收发一体化双频双圆极化天线，其特征在于，所述上层高频辐射贴片、下层低频辐射贴片、拓展辐射条带为厚度为0.03～0.15mm；所述上层辐射陶瓷基片为介电常数为8～80的微波介质材料；所述下层辐射陶瓷基片为介电常数为6～40的微波介质材料，高频天线馈针与低频天线馈针为铍青铜。3.依据权利要求1所述的星载收发一体化双频双圆极化天线，其特征在于，所述天线用于S频段测控天线，下层辐射陶瓷基片的几何尺寸为：长х宽х高＝31.5mmх31.5mmх...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺连星，王剑，李世举，梁广，尹增山，
申请(专利权)人：上海微小卫星工程中心，
类型：发明
国别省市：上海,31