[发明专利]一种基于层叠式阿基米德螺旋结构的毫米波共口径天线

说明书

本发明公开一种基于层叠式阿基米德螺旋结构的共口径天线，依次包括基片集成同轴线馈电网络、接地共面波导馈电结构、耦合缝隙层和双层叠式阿基米德螺旋臂辐射结构，电磁波经过基片集成同轴线馈电网络，通过SICL‑to‑GCPW转接结构至接地共面波导馈电结构，再通过耦合缝隙层耦合至底层馈电直臂，最后由顶层螺旋臂辐射出去。本发明的结构将工作在不同频段的辐射结构放置在同一口径面内，通过单馈电端口实现同时在K和Ka波段工作，且具有相互正交的圆极化特性，同时在两个频段内均可达到较宽的相对轴比带宽，辐射性能良好。

技术领域

本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种基于层叠式阿基米德螺旋结构的毫米波共口径天线。

背景技术

随着现代无线通信系统的飞速发展，多波段天线由于其具有多个工作频段及信道容量较高的特性而受到了国内外学者的广泛关注。进一步地，圆极化天线不仅可以减弱无线通信系统中常遇到的多径衰落现象，而且可以放宽对发射天线和接收天线极化相对方向的约束，避免由于极化失配导致无线通信链路的可靠性降低且具有较强的穿透能力，因而在某些应用中比线极化天线更可取。

共口径天线是将多个天线结构通过合理的空间布局限制在一定的尺寸内，以实现多频段，多极化性能，且具有较高的空间利用率。若共口径天线在不同的工作频段内具有相互正交的极化方式，则可以显著地提高不同通道之间的隔离度。因此，共口径多频多极化天线的研究在需要高度隔离不同通信信道的应用中具有非常重要的意义。

在卫星通信系统对于更高吞吐量的需求下，卫星通信的工作频段已由最初的Ku波段逐渐向更高的频段扩展。目前，卫星通信的研究主要集中在K波段和Ka波段。综上所述，探索用于K/Ka波段卫星通信系统应用的共口径双频双圆极化天线形式成为了业内关注的热点。但目前针对共口径双频双圆极化天线的研究仍存在两个频段内相对轴比带宽较窄或其中某一个频段内的相对轴比带宽较窄的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于层叠式阿基米德螺旋结构的毫米波共口径天线,以解决频段内相对轴比带宽较窄的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：

一种基于层叠式阿基米德螺旋结构的毫米波共口径天线，从下到上依次包括基片集成同轴线馈电网络、SICL-to-GCPW转接结构、接地共面波导馈电结构、耦合缝隙层、双层叠式阿基米德螺旋结构；

双层叠式阿基米德螺旋结构包括K和Ka波段底层螺旋臂和馈电直臂、Ka波段螺旋臂馈电孔、K波段螺旋臂馈电孔、Ka波段顶层螺旋臂和K波段顶层螺旋臂；K和Ka波段底层螺旋臂和馈电直臂通过K波段螺旋臂馈电孔与K波段顶层螺旋臂相连，K和Ka波段底层螺旋臂和馈电直臂通过Ka波段螺旋臂馈电孔与Ka波段顶层螺旋臂相连；

电磁波经过基片集成同轴线馈电网络，通过SICL-to-GCPW转接结构至接地共面波导馈电结构，再通过耦合缝隙层耦合至K和Ka波段底层螺旋臂和馈电直臂，最后由K波段顶层螺旋臂和Ka波段顶层螺旋臂辐射出去；K波段顶层螺旋臂和Ka波段顶层螺旋臂之间设有第一介质板，Ka波段顶层螺旋臂和K和Ka波段底层螺旋臂和馈电直臂之间设有第二介质板，耦合缝隙层和接地共面波导馈电结构之间设有第三介质板，基片集成同轴线馈电网络内部设有第四介质板和第五介质板。

进一步的，基片集成同轴线馈电网络为一分六十四路基片集成同轴线功分器。

进一步的，所述K和Ka波段底层螺旋臂和馈电直臂包括Ka波段底层馈电直臂、K波段底层馈电直臂、Ka波段的底层螺旋臂和K波段底层螺旋臂，K波段底层螺旋臂与K波段底层馈电直臂相连，并通过K波段螺旋臂馈电孔与K波段顶层螺旋臂相连；Ka波段的底层螺旋臂与Ka波段底层馈电直臂相连，并通过Ka波段螺旋臂馈电孔与Ka波段顶层螺旋臂相连。

进一步的，双层叠式阿基米德螺旋结构采用嵌套技术整合在同一口径面内，实现共口径。