CN206236797U - 栅条形线极化天线的极化*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了栅条形线极化天线的极化***，所述极化***包括至少三层结构相同的极化栅层，极化栅层之间通过一中心轴连接，每层极化栅层均可绕中心轴旋转，极化栅层由介质支撑以及若干光刻于介质支撑上的金属条带组成。本实用新型结构简单、稳定，易于加工制造，最少只需通过三层极化栅层，就能实现极化调整和跟踪，很好的避免了传统的极化***体积过大、设备复杂的问题，结构简单而有效，且能与平面天线极好的共形。

Description

栅条形线极化天线的极化***

技术领域

本实用新型涉及极化***，特别涉及一种可应用于平面线极化天线辐射层发生旋转时的栅条形线极化天线的极化***。

背景技术

随着卫星移动通信技术的飞速发展，动中通天线技术，尤其是低轮廓动中通天线已成为卫星移动通信技术领域的研究热点之一。我国，Ku、C波段卫星转发器均为线极化方式工作，现有的线极化天线极化***采用的方式主要有：(1)旋转双工器变极化，应用于抛物面天线中，此方法应用广泛，但是结构复杂；(2)通过两路正交分极化合成技术变极化，此方法应用于平板阵列天线中，在天线馈电网络后加变极化器实现双线极化工作；(3)反射面天线线极化栅，应用于双栅反射面，天线的两种线极化方式固定，无法应用于运动中的载体的卫星通信。

线栅式极化器是由一系列平行设置的细导电线所组成。这种导电线通常采用光刻工艺，将导电薄膜刻蚀成栅网状；此栅网与入射波的电场矢量成45°，栅网平面与入射波传播方向垂直；在这种情况下，入射波通过栅网被分解为两个正交的分量，一个电场分量E与栅网线平行，另一个分量E与栅网线垂直；因电场与栅网线垂直时几乎不起作用。线栅式极化器通常用于从线极化到圆极化的转换，这种圆极化器可应用于抛物面天线；但对于一些线极化应用天线，辐射口面有可能发生位置变化，使电磁波的极化也随之发生变化，在这种情况下，要实现双线极化工作，就需要在辐射口面外改变极化方向。

在某些线极化天线应用中，因为辐射口面的方向并不固定，而线极化天线的极化与辐射口面位置相关，这就导致辐射口面的电场方向无法满足所需要的极化方向；在馈电***内，实现天线辐射和接收的极化匹配，通常较为困难；在此种情况下，只能选择从辐射口面外实现天线的极化匹配和跟踪。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、稳定，易于加工制造，相比于现有的极化***无法应用于平面线极化天线的栅条形线极化天线的极化***。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

栅条形线极化天线的极化***，所述极化***包括至少三层结构相同的极化栅层，极化栅层之间通过一中心轴连接，每层极化栅层均可绕中心轴旋转，极化栅层由介质支撑以及若干光刻于介质支撑上的金属条带组成。

在本实用新型的一个实施例中，所述每相邻的两个极化栅层之间的间距d₀等于λg/4。

在本实用新型的一个实施例中，所述金属条带等间距设置，每相邻两个金属条带之间的间距P为λg/16。

在本实用新型的一个实施例中，所述金属条带为铝箔或铜箔。

在本实用新型的一个实施例中，所述金属条带的厚度大于集肤深度δ的3倍；

式中，f为频率，单位GHz；σ为电导率，单位MS/m；δ以um为单位。

在本实用新型的一个实施例中，所述金属条带的宽度W为0.3P。

在本实用新型的一个实施例中，所述极化栅层为三层，包括第一极化栅层、第二极化栅层以及第三极化栅层；所述第一极化栅层与天线辐射极化匹配，允许电磁波全部通过，所述第三极化栅层与所需要的电场方向垂直，保证变极化到所需的极化，所述第二极化栅层为调节层，用来匹配驻波和实现更低的交叉极化，其栅条方向取第一、第三极化栅层电场角度差的1/2。

通过上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

第一，所述极化***下行传输损耗小，对于Ku频段收发分离的应用，变极化栅的***损耗均小于0.2dB。

第二，所述极化***上行反射损耗小，对于Ku频段收发分离的应用，变极化栅的驻波系数均小于1.1。

第三，所述极化***交叉极化性能好，对于不同极化的工作方式，一般均能实现30dB以上的交叉极化。

第四，所述极化***变极化方式简单，最少只需通过三层金属栅网，就能实现极化调整和跟踪，很好的避免了传统的极化跟随器体积过大、设备复杂的问题，方法简单而有效，且能与平面天线极好的共形。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型极化栅层的俯视图；

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

10、第一极化栅层 20、第二极化栅层 30、第三极化栅层 40、中心轴 50、介质支撑60、金属条带。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

实施例1

参见图1和图2所示，本实用新型公开了栅条形线极化天线的极化***，极化***包括至少三层结构相同的极化栅层，极化栅层之间通过一中心轴连接，每层极化栅层均可皮带带动绕中心轴旋转，极化栅层由介质支撑50以及若干光刻于介质支撑上的金属条带60组成；本实用新型极化栅层优选为三层，包括第一极化栅层10、第二极化栅层20以及第三极化栅层30，第一极化栅层、第二极化栅层以及第三极化栅层通过中心轴40连接；具体实现极化跟踪时，以发射天线为例，第一极化栅层与天线辐射极化匹配，即于入射电场垂直，允许电磁波全部通过，第三极化栅层与所需要的电场方向垂直，保证变极化到所需的极化，第二极化栅层为调节层，用来匹配驻波和实现更低的交叉极化，其栅条方向取第一、第三极化栅层电场角度差的1/2，若极化栅层为更多层结构，其栅条方向依次渐变，直到完成极化调整。

本实用新型线栅式极化***的参数取值根据以下原则确定；

第一极化栅层、第二极化栅层以及第三极化栅层的大小根据天线辐射口面大小确定，保证其能覆盖天线辐射口面。

介质支撑为薄厚度，有良好的强度特性，并且其介电常数ε_r接近于1，以保证低的***损耗。

第一极化栅层10与第二极化栅层20、第二极化栅层20与第三极化栅层30之间的间距d₀等于λg/4，λg为波长；这样，在任意两极化栅层之间的电场为椭圆极化，在第一、第三极化栅层之外为线极化。

上述金属条带等间距设置，每相邻两个金属条带之间的间距P为λg/16，λg为波长。

金属条带应尽可能越薄越好；在极化栅层的加工过程中，金属条带通过在介质支撑表面光刻一定厚度的铜箔(或铝箔)来形成，由于铜(或铝)的展开系数与支撑介质的不一样，因此铜箔(或铝箔)厚度必须尽可能小，以减少介质材料的热变形和不均匀性，另一方面，如果金属条带过薄也会影响极化栅的反射损耗，综合考虑，通常取为集肤深度δ的3倍以上；

式中，f为频率，单位GHz；σ为电导率，单位MS/m；δ以um为单位。

金属条带的宽度W取值原则是0.3P，在栅条宽度小于1mm的情况下，极化器性能对栅条宽度不敏感，可根据实际工艺限制取值，由于交叉极化抑制和***损耗随着W/P的减小而明显改善，金属条带应尽可能越细越好。

本实用新型的Ku频段的收发频段极化***，分别在电磁仿真软件CST里进行了仿真，也加工了实物模型，仿真和实测结果表明：在12GHz～13GHz，14GHz～14.5GHz频段，其端口电压驻波比均小于1.1dB，***损耗小于0.2dB，主轴交叉极化隔离度大于30dB；可见，本实用新型的线极化天线极化***，对于Ku收发不同面的天线，电性能优良，跟踪精度高，极化跟踪只需要各栅条层在一维平面内的旋转，极化跟踪方式简单。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.栅条形线极化天线的极化***，其特征在于，所述极化***包括至少三层结构相同的极化栅层，极化栅层之间通过一中心轴连接，每层极化栅层均可绕中心轴旋转，极化栅层由介质支撑以及若干光刻于介质支撑上的金属条带组成。

2.根据权利要求1所述的栅条形线极化天线的极化***，其特征在于，所述每相邻的两个极化栅层之间的间距d₀等于λg/4。

3.根据权利要求1所述的栅条形线极化天线的极化***，其特征在于，所述金属条带等间距设置，每相邻两个金属条带之间的间距P为λg/16。

4.根据权利要求1或3所述的栅条形线极化天线的极化***，其特征在于，所述金属条带为铝箔或铜箔。

5.根据权利要求4所述的栅条形线极化天线的极化***，其特征在于，所述金属条带的厚度大于集肤深度δ的3倍；

$\mathrm{\δ}=15.9155/\sqrt{f\mathrm{\σ}}$

式中，f为频率，单位GHz；σ为电导率，单位MS/m；δ以um为单位。

6.根据权利要求4所述的栅条形线极化天线的极化***，其特征在于，所述金属条带的宽度W为0.3P。

7.根据权利要求1所述的栅条形线极化天线的极化***，其特征在于，所述极化栅层为三层，包括第一极化栅层、第二极化栅层以及第三极化栅层；所述第一极化栅层与天线辐射极化匹配，允许电磁波全部通过，所述第三极化栅层与所需要的电场方向垂直，保证变极化到所需的极化，所述第二极化栅层为调节层，用来匹配驻波和实现更低的交叉极化，其栅条方向取第一、第三极化栅层电场角度差的1/2。