本公开涉及天线,特别涉及一种宽带宽角扫描阵列天线及卫星。
背景技术:
1、随着低轨互联网卫星星座的快速构建和海量数据传输的需求,对星载通信相控阵天线提出了更高的要求。一方面,宽域覆盖高通量通信要求星载相控阵天线具备更高的增益、更大的规模;另一方面,工作频段向更高频段(ku、ka频段)迁移。相控阵性能宽角扫描旁瓣、交叉极化恶化问题随着规模增大、频段升高更加突出。研究面向大规模阵列天线的宽角扫描低轴比、低旁瓣的技术具有广泛的应用价值。
2、针对阵列天线的轴比、旁瓣优化方法,主要分为阵元设计优化方法和阵面设计优化方法。阵面设计优化方法通常采用顺序旋转的馈电方式,即4组为一单位,天线呈0度、90度、180度、270度的顺序旋转排布(参照非专利文献1、非专利文献2)。该方法可以在天线法向及小扫描角范围内形成非常高的交叉极化比,但在大角度扫描区域存在交叉极化分量栅瓣,已经不能满足当前宽带宽角的卫星通信需求。
3、此外,也提出有基于此类旋转的改进方案,以子阵形式呈90度旋转,但是需要靠射频端的幅度和相位同时调节才能达到较好的效果(参照专利文献1)。在实际工程中,射频端的幅度调节往往非常有限,且精度受控,基于唯相的布阵方法更具有工程实践性。
4、另外,也提出有不规则排布圆形的旋转馈电方式(参照专利文献2、专利文献3),但是其由于排布不规律,导致后端射频排布直连困难,在大规模工程应用中受限,或馈电网络异常复杂,在毫米波频段实现困难。
5、因此,大规模圆极化阵列天线在宽角扫描时还是存在旁瓣高、交叉极化和轴比恶化的问题。
6、现有技术文献
7、非专利文献
8、非专利文献1:technique for an array to generate circular polarizationwith linearly polarized elements[j],ieee transactions on antennas andpropagation,1986
9、非专利文献2:《基于顺序旋转馈电的ka波段圆极化天线阵设计》,韩宇南,哈尔滨工程大学学报,2023
10、专利文献
11、专利文献1:中国专利公开cn116937186a
12、专利文献2:中国专利公开cn107611588a
13、专利文献3:中国专利公开cn214754186u
技术实现思路
1、本公开是为了解决现有技术中的上述问题而完成的,其目的在于提供一种宽带宽角扫描阵列天线及卫星,可以在宽角扫描时有效抑制旁瓣和交叉极化,降低轴比,且工程实现性强。
2、根据本公开的示例性实施例,提供一种宽带宽角扫描阵列天线,其特征在于,所述宽带宽角扫描阵列天线由多个旋转子阵拓展布阵形成,
3、所述旋转子阵由m×n个天线阵元呈方形间隔排列形成,
4、所述旋转子阵内的所有的所述天线阵元的激励幅度相同,m×n个所述天线阵元在螺旋旋转方向上依次相对旋转360/(m×n)度,以形成螺旋旋转馈电形式的旋转子阵,
5、其中,m、n为2以上的整数,且满足m×n≥24。
6、可选地,在上述宽带宽角扫描阵列天线中,所述旋转子阵由4×6个天线阵元呈方形间隔排列形成,4×6个所述天线阵元在螺旋旋转方向上依次相对旋转15度。
7、可选地,在上述宽带宽角扫描阵列天线中,所述旋转子阵中,所述天线阵元的相位在螺旋旋转方向上依次为0度、15度、30度、……、345度。
8、可选地,在上述宽带宽角扫描阵列天线中,所述旋转子阵中的所述天线阵元以相等间距均匀排布。
9、可选地,在上述宽带宽角扫描阵列天线中,相邻的两个所述天线阵元的中心间距为0.5~0.58λ,λ表示工作中心频率对应的波长。
10、可选地,在上述宽带宽角扫描阵列天线中,所述天线阵元为辐射圆极化波的阵子天线。
11、可选地,在上述宽带宽角扫描阵列天线中,所述旋转子阵与前端的射频端口直接连接。
12、可选地,在上述宽带宽角扫描阵列天线中,所述螺旋旋转方向为左旋方向或右旋方向。
13、根据本公开的另一示例性实施例,还提供一种卫星,其包括上述任一项所述的宽带宽角扫描阵列天线。
14、根据本公开所涉及的宽带宽角扫描阵列天线,具有如下有益效果:
15、(1)本公开的宽带宽角扫描阵列天线中,通过使由m×n(其中,m×n≥24)个天线阵元呈方形间隔排列形成的旋转子阵内的天线阵元呈螺旋旋转馈电设计,宽角扫描时能有效抑制旁瓣和交叉极化,降低轴比,且仅基于唯相调节(即仅仅进行相位补偿即可),便能有效提高大规模圆极化阵列天线的宽角扫描性能,工程实现性强,具有广泛的应用价值。
16、(2)本公开的宽带宽角扫描阵列天线中,以旋转子阵为单位模块,易于根据天线阵面规模进行拓展组阵,工程实现性强。
17、(3)本公开的宽带宽角扫描阵列天线中,旋转子阵呈m×n方形间隔排布,有利于和前端的射频端口直接连接,特别是在毫米波频段易于工程实现。
18、上述说明仅是本申请技术方案的概述,为了能够更清楚了解本申请的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本申请的具体实施方式。
1.一种宽带宽角扫描阵列天线,其特征在于,所述宽带宽角扫描阵列天线由多个旋转子阵拓展布阵形成,
2.如权利要求1所述的宽带宽角扫描阵列天线,其特征在于,
3.如权利要求2所述的宽带宽角扫描阵列天线,其特征在于,
4.如权利要求1或2所述的宽带宽角扫描阵列天线,其特征在于,
5.如权利要求4所述的宽带宽角扫描阵列天线,其特征在于,
6.如权利要求1或2所述的宽带宽角扫描阵列天线,其特征在于,
7.如权利要求1或2所述的宽带宽角扫描阵列天线,其特征在于,
8.如权利要求1或2所述的宽带宽角扫描阵列天线,其特征在于,
9.一种卫星,其特征在于,包括如权利要求1至8中任一项所述的宽带宽角扫描阵列天线。
