CN101098048A - 双极化卫星天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双极化卫星天线。该双极化卫星天线包括反射板和形成于反射板上的腔板。第一馈送电路板将水平极化信号馈送至腔板的顶部。第一辐射板设置于第一馈送电路板上并构造成设置有多个辐射缝隙从而辐射水平极化信号，其中这多个辐射缝隙形成子群组的M×N排列且各子群组均具有m×n排列。第二馈送电路板将竖直极化信号馈送至第一辐射板的顶部。第二辐射板设置于第二馈送电路板上并构造为设置有多个辐射缝隙从而辐射竖直极化信号，其中所述多个辐射缝隙形成子群组的M’×N’排列且各子群组均具有m’×n’排列。第二辐射板上形成有馈送板。因此，本发明的有利之处在于辐射缝隙各自独立地运行，从而显著改善天线的增益特性。

Description

双极化卫星天线

技术领域

本发明整体上涉及双极化卫星天线，更具体而言，涉及如下这种双极化卫星天线，其中第一馈送电路板(feeding circuit board)与第二馈送电路板将信号分别馈送至第一辐射板(radiation board)与第二辐射板以便产生包括竖直与水平极化信号的双极化信号，并且形成于第一、第二馈送电路板中的第一、第二缝隙馈送单元分别在形成于第一与第二馈送电路板中的多个辐射缝隙的中央部分处馈送以信号以使这些辐射缝隙各自独立地运行，从而产生高增益天线特征，并且其中形成于馈送板上的馈送盖沿向下方向反射从馈送电路板向上发射的信号，从而减少馈送损失。

背景技术

关于卫星缝隙天线的现有技术，韩国专利公开出版物No.1993-0020766中公开了一种方案，其包括位于卫星接收天线上的缝隙板；多个缝隙，其形成于该缝隙板中并且尺寸为天线中心频率波长的1/2(λ/2)；馈送电路，其设置于缝隙板之下并且设置在所述缝隙排列的中央部分处；接地平面，其形成于馈送电路之下；第一泡沫绝缘单元，其介于缝隙板与馈送电路之间；第二泡沫绝缘单元，其介于馈送电路与接地平面之间；以及天线罩，其用于保护天线的主体免受气候或温度变化影响。

然而，现有技术的问题在于馈送电路以单一模式馈送从外部施加的信号并且只发送或接收单极化信号，从而降低了天线的效率。

此外，现有技术的问题还在于，由于馈送电路形成为偶极子(dipole)的结构并且向多个缝隙馈送信号，所以两个缝隙显示出组合天线的特性，因而常规天线的增益特性是本发明的天线的增益特性的约二分之一。本发明的天线稍后将进行描，其中所述缝隙各自独立地运行。

发明内容

因此，考虑到现有技术中所出现的以上问题而做出本发明，本发明的目的在于提供一种天线，其中分别设置有用于馈送水平极化信号的第一馈送电路板与用于馈送竖直极化信号的第二馈送电路板，从而发送或接收包括竖直与水平极化信号的双极化信号。

本发明的另一个目的在于提供一种天线，其中形成于第一、第二馈送电路板中的第一、第二缝隙馈送单元设置于第一、第二辐射板的辐射缝隙的中央部分处以便进行阻抗匹配(impedance matching)；并且第一、第二馈送电路板的第一、第二缝隙馈送单元馈送信号使得形成于第一、第二辐射板中的辐射缝隙各自独立地运行，从而与常规天线相比，显著改善天线的增益特性。

本发明的另一个目的在于提供一种天线，其中在馈送板上形成有馈送盖(feeding cover)，因而从形成于第一、第二馈送电路板中的波导馈送单元向上发射的馈送信号沿向下的方向被反射，从而减少馈送损失。

根据本发明为实现以上目的的一种方案，提供了一种双极化卫星天线，包括：反射板，其中形成有用于发送信号的波导馈送单元；腔板，其形成于该反射板上并且其内设置有多个腔；第一馈送电路板，其用于将水平极化信号馈送至该腔板的顶部；第一辐射板，其设置于该第一馈送电路板上，并且构造成设置有多个辐射缝隙，从而辐射水平极化信号，其中所述多个辐射缝隙形成子群组的M×N排列，且各子群组均具有m×n排列；第二馈送电路板，其用于将竖直极化信号馈送至该第一辐射板的顶部；第二辐射板，其设置于该第二馈送电路板上，并且构造为设置有多个辐射缝隙，从而辐射竖直极化信号，其中所述多个辐射缝隙形成子群组的M’×N’排列，且各子群组均具有m’×n’排列；以及电介质基板，其介于以上各板之间。

优选地，所述第一馈送电路板包括：单个馈送单元，其用于提供从该反射板发送的信号；馈送线，其用于形成关于该馈送单元对称的树状结构；以及多个第一缝隙馈送单元，其形成于该馈送线的端部上，并且形成“H”形组的A×B排列，从而将同相信号馈送至该第一辐射板中的所述辐射缝隙。

优选地，所述第二馈送电路板包括：单个馈送单元，其用于提供从该反射板发送的信号；馈送线，其用于形成关于该馈送线对称的树状结构；以及多个第二缝隙馈送单元，其通过使所述第一缝隙馈送单元旋转90°的角度而形成于该馈送线的端部上，并且其形成“工”形组的A’×B’排列，从而将同相信号馈送至该第二辐射板中的所述辐射缝隙。

优选地，形成于该第一馈送电路板中的所述第一缝隙馈送单元形成于所述辐射缝隙的中央部分处，从而所述多个辐射缝隙各自独立地运行。

优选地，形成于该第二馈送电路板中的所述第二缝隙馈送单元形成于所述辐射缝隙的中央部分处，从而所述多个辐射缝隙各自独立地运行。

根据本发明为实现以上目的的另一种方案，提供了一种双极化卫星天线，包括：反射板，其中形成有用于发送信号的波导馈送单元；腔板，其形成于该反射板上并且其内设置有多个腔；第一馈送电路板，其用于将水平极化信号馈送至该腔板的顶部；第一辐射板，其设置于该第一馈送电路板上，并且构造成设置有多个辐射缝隙，从而辐射水平极化信号，其中所述多个辐射缝隙形成子群组的M×N排列，且各子群组均具有m×n排列；第二馈送电路板，其用于将竖直极化信号馈送至该第一辐射板的顶部；第二辐射板，其设置于该第二馈送电路板上，并且构造为设置有多个辐射缝隙，从而辐射竖直极化信号，其中所述多个辐射缝隙形成子群组的M’×N’排列，且各子群组均具有m’×n’排列；馈送板，其形成于第二辐射板上；以及电介质基板，其介于除该馈送板之外的以上各板之间。

优选地，所述第一馈送电路板包括：单个馈送单元，其用于提供从该反射板发送的信号；馈送线，其用于形成关于该馈送单元对称的树状结构；以及多个第一缝隙馈送单元，其形成于该馈送线的端部上并且形成“H”形组的A×B排列，从而将同相信号馈送至该第一辐射板中的所述辐射缝隙。

优选地，所述第二馈送电路板包括：单个馈送单元，其用于提供从该反射板发送的信号；馈送线，其用于形成关于该馈送线对称的树状结构；以及多个第二缝隙馈送单元，其通过使所述第一缝隙馈送单元旋转90°的角度而形成于该馈送线的端部上，并且其形成“工”形组的A’×B’排列，从而将同相信号馈送至该第二辐射板中的所述辐射缝隙。

优选地，形成于该第一馈送电路板中的所述第一缝隙馈送单元形成于所述辐射缝隙的中央部分处，从而使所述多个辐射缝隙各自独立地运行。

优选地，形成于该第二馈送电路板中的所述第二缝隙馈送单元形成于所述辐射缝隙的中央部分处，从而使所述多个辐射缝隙各自独立地运行。

优选地，所述馈送板包括馈送盖，所述馈送盖与形成于所述第一、第二馈送电路板中的相应馈送单元相对应，并且沿向下方向反射从馈送单元向上发射的馈送信号。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述，本发明的以上及其它目的、特征以及其它优点将会更加清楚，其中：

图1为示出了根据本发明一个实施例的双极化卫星天线的构造的简图；

图2为图1的反射板的详图；

图3为图1的腔板(cavity board)的详图；

图4为图1的第一馈送电路板的详图；

图5为图1的第一辐射板的详图；

图6为图1的第二馈送电路板的详图；

图7为图1的第二辐射板的详图；

图8为示出了图1的第一辐射板与第一馈送电路板互相重叠的设置结构的投影图；

图9为示出了图1的第二辐射板与第二馈送电路板互相重叠的设置结构的投影图；

图10为示出了根据本发明另一个实施例的双极化卫星天线的构造的简图；以及

图11为示出了形成于图10的馈送板上的馈送盖中的信号流的简图。

具体实施方式

下文中，将参考附图对本发明的实施例进行详细地说明。

下面参考附图，其中在不同的图中用相同的附图标记表示相同或类似的部件。

图1为示出了根据本发明一个实施例的双极化卫星天线的构造的简图。该双极化卫星天线包括：反射板100，其中形成有用于发送信号的波导馈送单元110；腔板200，其形成于该反射板100上并且其内设置有多个腔220；第一馈送电路板300，其用于将水平极化信号馈送至该腔板200的顶部；第一辐射板400，其设置于该第一馈送电路板300上，并且构造成设置有多个辐射缝隙420，从而辐射水平极化信号，其中所述多个辐射缝隙420形成子群组900的M×N排列，且各子群组900均具有m×n排列；第二馈送电路板500，其用于将竖直极化信号馈送至该第一辐射板400的顶部；第二辐射板600，其设置于该第二馈送电路板500上，并且构造为设置有多个辐射缝隙620，从而辐射竖直极化信号，其中所述多个辐射缝隙620形成子群组900的M’×N’排列，且各子群组900均具有m’×n’排列；以及介于以上各板之间的电介质基板800。

具体地，如图2中所示，反射板100实施为使用具有高传导性的金属板，并且包括低噪声下变频器(LNB)。反射板100包括波导馈送单元110，该波导馈送单元110形成于该反射板的中央部，并且其中形成有水平极化馈送波导111和竖直极化馈送波导112，从而允许通过波导馈送单元110发送信号。

具体地，反射板100的水平极化馈送波导111发送信号至形成于第一馈送电路板300中的馈送单元311，而竖直极化馈送波导112发送信号至形成于第二馈送电路板500中的馈送单元512，从而分别将信号馈送至第一馈送电路板300和第二馈送电路板500，以便产生包括竖直与水平极化信号的双极化信号。

电介质基板800包括第一电介质基板810、第二电介质基板820、第三电介质基板830、第四电介质基板840与第五电介质850。

第一电介质基板810由空气或泡沫材料制成并且介于反射板100与腔板200之间，从而降低反射板100中所发生的馈送损失。

第二电介质基板820由空气或泡沫材料制成并且介于腔板200与第一馈送电路板300之间。第三电介质基板830由空气或泡沫材料制成并且介于第一馈送电路板300与第一辐射板400之间。第四电介质基板840由空气或泡沫材料制成并且介于第一辐射板400与第二馈送电路板500之间。第五电介质基板850由空气或泡沫材料制成并且介于第二馈送电路板500与第二辐射板600之间。第二电介质基板820、第三电介质基板830、第四电介质基板840与第五电介质基板850执行与第一电介质基板810相同的功能。

如图3中所示，在腔板200中形成有多个腔220，所述的多个腔220与第一辐射板400中的所述多个辐射缝隙420以及第二辐射板600中的所述多个辐射缝隙620相对应——其中所述多个辐射缝隙420形成子群组900的M×N排列，且各子群组900均具有m×n排列；并且所述多个辐射缝隙620形成子群组900的M’×N’排列，且各子群组900均具有m’×n’排列——从而显著增加了天线的增益以及天线的带宽。

具体地，当形成于腔板200中的每个腔220的深度增加约10％的波长时，天线的带宽就成比例地增加。如果将天线的中心频率设定为11GHz至14GHz的KU波段中的12GHz，则波长入为25mm，从而优选地将腔的深度设定为约2.5mm。

如图4中所示，第一馈送电路板300包括：单个馈送单元311，其用于提供由反射板100发送的信号；馈送线314，其用于形成关于馈送单元311对称的树状结构；以及第一缝隙馈送单元313，其用于形成馈送线314的端部上的“H”形组的A×B排列。相应地，馈送单元311接收从水平极化馈送波导111和211发送的信号，并且向形成“H”形组的A×B排列的第一缝隙馈送单元313提供水平极化信号。

第一辐射板400形成于第一馈送电路板300上。如图5中所示，多个辐射缝隙420设置成与多个第一缝隙馈送单元313按照一对一的方式相对应，其中所述多个辐射缝隙420形成子群组900的M×N排列，且各子群组900均具有m×n排列；并且所述多个第一缝隙馈送单元313在第一馈送电路板300中形成“H”形组的A×B排列。波导馈送单元410形成于第一辐射板400的中央部分。

此外，第一辐射板400与第一馈送电路板300相配，从而防止由于第一馈送电路板300产生的漏波而导致的天线效率的降低，并且产生具有准确天线特性的信号。

具体而言，如图8中所示，第一辐射板400与第一馈送电路板300构造为使该第一辐射板400中的多个辐射缝隙420与多个第一缝隙馈送单元313按照一对一的方式相对应，其中所述多个辐射缝隙420形成子群组900的M×N排列，且各子群组均具有m×n排列；并且所述多个第一缝隙馈送单元313在第一馈送电路板300中形成“H”形组的A×B排列。第一缝隙馈送单元313设置于所述辐射缝隙420的中央部分。相应地，可以增大多个第一缝隙馈送单元313中相邻的第一缝隙馈送单元313之间的距离，并且可以改善多个辐射缝隙420之间的输入阻抗。

而且，具有树状结构并且相对于第一馈送电路板300中的馈送单元311对称形成的馈送线314形成平行的馈送结构，在该平行的馈送结构中使用均分来实现一致的信号强度并且两分(dichotomously branching)。此外，第一缝隙馈送单元313的相位翻转180°的角度，并且将基本上反相的结构校正成同相的结构，因而简化了馈送结构。此外，形成于第一辐射板400中的辐射缝隙420各自独立地运行，因而天线的性能高达常规天线的约两倍，其中两个辐射缝隙作为单个组合运行。

如图6中所示，第二馈送电路板500通过馈送单元512接收竖直极化馈送波导112、212和412。馈送单元512向第二缝隙馈送单元513提供竖直极化信号，该第二缝隙馈送单元513通过使第一缝隙馈送单元313旋转90°而形成。

此外，如图7中所示，第二辐射板600构造为使该第二辐射板600中的多个辐射缝隙620与形成于第二馈送电路板500中的多个第二缝隙馈送单元513按照一对一的方式相对应，所述多个辐射缝隙620形成子群组900的M’×N’排列，且各子群组900均具有m’×n’排列。波导馈送单元610形成于第二辐射板600的中央部分。

此外，第二辐射板600与第二馈送电路板500相配，从而防止由于第二馈送电路板500产生的漏波而导致的天线效率的降低，并且产生具有准确天线特性的信号。

特别是，如图9中所示，第二辐射板600与第二馈送电路板500构造为使该第二辐射板600中的多个辐射缝隙620与多个第二缝隙馈送单元513按照一对一的方式相对应，其中所述多个辐射缝隙620形成子群组900的M’×N’排列，且各子群组900均具有m’×n’排列；并且所述多个第二缝隙馈送单元513通过使形成“H”形组的A×B排列的第一馈送单元313旋转90°的角度而形成，并且其形成“工”形组的A’×B’排列。形成于第二馈送电路板500中的第二缝隙馈送单元513设置于在第二辐射板600中形成的所述辐射缝隙620的中央部分处。相应地，可以增大多个第二缝隙馈送单元513中的相邻的第二缝隙馈送单元513之间的距离，并且可以改善多个辐射缝隙620之间的输入阻抗。

而且，相对于第二馈送电路板500中的馈送单元512对称形成的馈送线514形成平行的馈送结构，在该平行的馈送结构中使用均分来实现一致的信号强度并且两分。此外，第二缝隙馈送单元513的相位翻转180°的角度，并且将基本上反相的结构校正成同相的结构，因而就简化了馈送结构。此外，形成于第二辐射板600中的辐射缝隙620各自独立地运行，因而天线的性能高达常规天线的约两倍，其中两个辐射缝隙作为单个组合运行。

根据优选的实施例，在m×n或m’×n’的排列中，可以设定m＝n＝2；在M×N或M’×N’的排列中，可以设定M＝N＝10；而在A×B或A’×B’的排列中，可以设定A＝B＝10。

图10为示出了根据本发明另一个实施例的双极化卫星天线的构造的简图。该双极化卫星天线包括：反射板100，其中形成有用于发送信号的波导馈送单元110；腔板200，其形成于该反射板100上并且其内设置有多个腔220；第一馈送电路板300，其用于将水平极化信号馈送至该腔板200的顶部；第一辐射板400，其设置于该第一馈送电路板300上，并且构造成设置有多个辐射缝隙420，从而辐射水平极化信号，其中所述多个辐射缝隙420形成子群组900的M×N排列，且各子群组均具有m×n排列；第二馈送电路板500，其用于将竖直极化信号馈送至该第一辐射板400的顶部；第二辐射板600，其设置于该第二馈送电路板500上，并且构造为设置有多个辐射缝隙620，从而辐射竖直极化信号，其中所述多个辐射缝隙620形成M’×N’排列的子群组，且各子群组均具有m’×n’排列；馈送板700，其形成于第二辐射板600上；以及电介质基板800，其介于除该馈送板700之外的以上各板之间。

具体地，图10的双极化卫星天线还包括位于第二辐射板600上的馈送板700。如图11中所示，馈送板700构造成在形成于第二辐射板600中的波导馈送单元610上形成馈送盖711和712，并且所述馈送盖***作用来沿向下方向反射由形成于第一馈送板300和第二馈送板500上的馈送单元311和512向上发射的信号，从而减少馈送损失。

根据另一个优选的实施例，在m×n排列中，可以设定m＝n＝2；在M×N排列中，可以设定M＝N＝10。

如上所述，本发明的有利之处在于第一、第二馈送电路板将信号分别相对于相应的极化方向馈送至第一、第二辐射板，从而产生包括竖直与水平极化信号的双极化信号。此外，本发明的有利之处在于形成于第一、第二馈送电路板中的第一、第二缝隙馈送单元分别在设置并形成于第一与第二馈送电路板中的多个辐射缝隙的中央部分被供以信号，以使这些辐射缝隙各自独立地运行，从而产生高增益天线特征。此外，本发明的有利之处在于馈送板上形成有馈送盖，所述馈送盖***作用于沿向下方向反射从第一、第二馈送电路板的波导馈送单元向上发射的信号，从而减少馈送损失。

尽管为示例说明的目的而公开了本发明的优选实施例，但是本领域的普通技术人员将会清楚，在不脱离所附权利要求公开的本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种改型、添加与替代。

Claims (11)

1.一种双极化卫星天线，包括：

反射板，其中形成有用于发送信号的波导馈送单元；

腔板，其形成于该反射板上并且其内设置有多个腔；

第一馈送电路板，其用于将水平极化信号馈送至该腔板的顶部；

第一辐射板，其设置于该第一馈送电路板上，并且构造成设置有多个辐射缝隙，从而辐射水平极化信号，其中所述多个辐射缝隙形成子群组的M×N排列，且各子群组均具有m×n排列；

第二馈送电路板，其用于将竖直极化信号馈送至该第一辐射板的顶部；

第二辐射板，其设置于该第二馈送电路板上，并且构造为设置有多个辐射缝隙，从而辐射竖直极化信号，其中所述多个辐射缝隙形成子群组的M’×N’排列，且各子群组均具有m’×n’排列；以及

电介质基板，其介于以上各板之间。

2.根据权利要求1所述的双极化卫星天线，其中所述第一馈送电路板包括：

单个馈送单元，其用于提供从该反射板发送的信号；

馈送线，其用于形成关于该馈送单元对称的树状结构；以及

多个第一缝隙馈送单元，其形成于该馈送线的端部上，并且形成“H”形组的A×B排列，从而将同相信号馈送至该第一辐射板中的所述辐射缝隙。

3.根据权利要求1或2所述的双极化卫星天线，其中所述第二馈送电路板包括：

单个馈送单元，其用于提供从该反射板发送的信号；

馈送线，其用于形成关于该馈送线对称的树状结构；以及

多个第二缝隙馈送单元，其通过使所述第一缝隙馈送单元旋转90°的角度而形成于该馈送线的端部上，并且其形成“工”形组的A’×B’排列，从而将同相信号馈送至该第二辐射板中的所述辐射缝隙。

4.根据权利要求3所述的双极化卫星天线，其中形成于该第一馈送电路板中的所述第一缝隙馈送单元形成于所述辐射缝隙的中央部分，从而所述多个辐射缝隙各自独立地运行。

5.根据权利要求3所述的双极化卫星天线，其中形成于该第二馈送电路板中的所述第二缝隙馈送单元形成于所述辐射缝隙的中央部分，从而所述多个辐射缝隙各自独立地运行。

6.一种双极化卫星天线，包括：

反射板，其中形成有用于发送信号的波导馈送单元；

腔板，其形成于该反射板上并且其内设置有多个腔；

第一馈送电路板，其用于将水平极化信号馈送至该腔板的顶部；

第一辐射板，其设置于该第一馈送电路板上，并且构造成设置有多个辐射缝隙，从而辐射水平极化信号，其中所述多个辐射缝隙形成子群组的M×N排列，且各子群组均具有m×n排列；

第二馈送电路板，其用于将竖直极化信号馈送至该第一辐射板的顶部；

第二辐射板，其设置于该第二馈送电路板上，并且构造为设置有多个辐射缝隙，从而辐射竖直极化信号，其中所述多个辐射缝隙形成子群组的M’×N’排列，且各子群组均具有m’×n’排列；

馈送板，其形成于该第二辐射板上；以及

电介质基板，其介于除该馈送板之外的以上各板之间。

7.根据权利要求6所述的双极化卫星天线，其中所述第一馈送电路板包括：

单个馈送单元，其用于提供从该反射板发送的信号；

馈送线，其用于形成关于该馈送单元对称的树状结构；以及

多个第一缝隙馈送单元，其形成于该馈送线的端部上，并且形成“H”形组的A×B排列，从而将同相信号馈送至该第一辐射板中的所述辐射缝隙。

8.根据权利要求6或7所述的双极化卫星天线，其中所述第二馈送电路板包括：

单个馈送单元，其用于提供从该反射板发送的信号；

馈送线，其用于形成关于该馈送线对称的树状结构；以及

多个第二缝隙馈送单元，其通过使所述第一缝隙馈送单元旋转90°的角度而形成于该馈送线的端部上，并且其形成“工”形组的A’×B’排列，从而将同相信号馈送至该第二辐射板中的所述辐射缝隙。

9.根据权利要求8所述的双极化卫星天线’其中形成于该第一馈送电路板中的所述第一缝隙馈送单元形成于所述辐射缝隙的中央部分，从而使所述多个辐射缝隙各自独立地运行。

10.根据权利要求8所述的双极化卫星天线，其中形成于该第二馈送电路板中的所述第二缝隙馈送单元形成于所述辐射缝隙的中心部分，从而使所述多个辐射缝隙各自独立地运行。

11.根据权利要求6所述的双极化卫星天线，其中所述馈送板包括馈送盖，所述馈送盖与形成于所述第一馈送电路板和第二馈送电路板中的相应馈送单元相对应，并且沿向下方向反射从所述馈送单元向上发射的馈送信号。

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