圆极化天线单元和星载相控阵天线

本公开涉及天线，具体涉及一种圆极化天线单元和星载相控阵天线。

背景技术：

1、随着手机直连卫星通信技术的快速发展，宽带化成为星载相控阵天线的重要发展趋势，宽频带意味着更大的通信容量、更强的抗干扰能力和更灵活的频率复用能力，实现卫星与地面终端之间稳定可靠的宽带通信。

2、在相关的相控阵天线设计中，通常按最高频点设计天线的阵列间距以避免产生栅瓣，使得天线单元间距较小，进而导致低频段辐射的互耦较强，天线的工作频带无法向低频方向拓展。

技术实现思路

1、为克服相关技术中存在的问题，本公开的示例性实施例在第一方面提供了一种圆极化天线单元，所述圆极化天线单元包括：功分馈电网络，用于输出两路等幅且相位差为90度的不平衡信号；正交馈电转换结构，设置于所述功分馈电网络的上方、且与所述功分馈电网络电气连接，用于将所述功分馈电网络输出的不平衡信号转换为平衡信号；辐射单元，设置于所述正交馈电转换结构的上方，包括第一介质基板和设置于所述第一介质基板上表面的四个辐射臂，四个所述辐射臂呈十字正交对称分布、且均与所述正交馈电转换结构电连接；环形金属带，设置于所述第一介质基板、且位于四个所述辐射臂的外围。

2、在一些实施例中，所述环形金属带的周长和/或宽度被配置为使得所述辐射单元的辐射口径缩小至0.32~0.36，其中，为所述圆极化天线单元工作频段的中心频点对应波长。

3、在一些实施例中，所述环形金属带的内径周长为160mm-200mm，且被配置为调整所述环形金属带寄生谐振的频率点。

4、在一些实施例中，所述环形金属带的宽度为1mm-3mm，且被配置为调整所述环形金属带与所述辐射单元的耦合系数。

5、在一些实施例中，所述环形金属带在延伸方向上为等宽结构。

6、在一些实施例中，所述环形金属带包括：第一环形子金属带，设置于所述第一介质基板的上表面；和/或，第二环形子金属带，设置于所述第一介质基板的下表面。

7、在一些实施例中，所述功分馈电网络为威尔金森功分结构，所述威尔金森功分结构在连接于两条输出支路之间设置有隔离电阻。

8、在一些实施例中，所述圆极化天线单元还包括：金属屏蔽罩，设置于所述隔离电阻的上方，且与所述威尔金森功分结构的基板连接。

9、在一些实施例中，所述正交馈电转换结构包括一对正交设置的第二介质基板，每个所述第二介质基板表面刻蚀有微带传输线和楔形地板，所述微带传输线的两端分别与所述功分馈电网络、所述辐射单元电气连接，所述楔形地板沿所述第二介质基板的纵向呈渐变宽度设置，用于在宽频带内实现阻抗匹配和平衡信号转换。

10、在一些实施例中，所述圆极化天线单元还包括腔体，整体呈柱形，所述腔体包括：底板，设置于所述功分馈电网络的下方；侧壁，底部与所述底板周侧连接、并沿所述底板的周侧向上延伸，设置于所述功分馈电网络、所述正交馈电转换结构和所述辐射单元的外侧。

11、在一些实施例中，所述圆极化天线单元还包括：天线罩，设置于所述侧壁的顶部，与所述腔体共同围成封闭空间，以容纳所述功分馈电网络、所述正交馈电转换结构和所述辐射单元。

12、在一些实施例中，所述圆极化天线单元还包括：支撑件，设置于所述正交馈电转换结构的周围，所述支撑件的底端与所述腔体连接，顶端与所述天线罩连接。

13、第二方面，本公开还提供了一种星载相控阵天线，包括多个如第一方面所述的圆极化天线单元，多个所述圆极化天线单元组阵以共同辐射。

14、在一些实施例中，多个所述圆极化天线单元呈矩形阵列排布，相邻两个所述圆极化天线单元的单元间距为0.5~0.55，其中，为所述圆极化天线单元工作频段最高频点对应的波长。

15、本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

16、在本公开中，环形金属带能够作为寄生结构设置于辐射臂外围，通过电磁耦合在主辐射体周围产生寄生谐振，该寄生谐振在特定频点附近能够呈现高阻抗特性，当低频段强耦合的表面波能量试图通过环形金属带所在区域时，该环形金属带能够呈现高阻抗特性，进而将表面波有效截止，防止其沿第一介质基板传播至相邻设置的圆极化天线单元，进而在不增加额外解耦结构的前提下实现低频互耦的有效抑制，从而保证圆极化天线单元在低频范围内辐射性能的稳定，有利于拓宽圆极化天线单元的工作频带，实现圆极化天线单元的宽频带追求。

1.一种圆极化天线单元，其特征在于，所述圆极化天线单元包括：

2.根据权利要求1所述的圆极化天线单元，其特征在于，所述环形金属带的周长和/或宽度被配置为使得所述辐射单元的辐射口径缩小至0.32~0.36，其中，为所述圆极化天线单元工作频段的中心频点对应波长。

3.根据权利要求1所述的圆极化天线单元，其特征在于，所述环形金属带的内径周长为160mm-200mm，且被配置为调整所述环形金属带寄生谐振的频率点。

4.根据权利要求1所述的圆极化天线单元，其特征在于，所述环形金属带的宽度为1mm-3mm，且被配置为调整所述环形金属带与所述辐射单元的耦合系数。

5.根据权利要求4所述的圆极化天线单元，其特征在于，所述环形金属带在延伸方向上为等宽结构。

6.根据权利要求1所述的圆极化天线单元，其特征在于，所述环形金属带包括：

7.根据权利要求1所述的圆极化天线单元，其特征在于，所述功分馈电网络为威尔金森功分结构，所述威尔金森功分结构在连接于两条输出支路之间设置有隔离电阻。

8.根据权利要求7所述的圆极化天线单元，其特征在于，所述圆极化天线单元还包括：

9.根据权利要求1所述的圆极化天线单元，其特征在于，所述正交馈电转换结构包括一对正交设置的第二介质基板，每个所述第二介质基板表面刻蚀有微带传输线和楔形地板，所述微带传输线的两端分别与所述功分馈电网络、所述辐射单元电气连接，所述楔形地板沿所述第二介质基板的纵向呈渐变宽度设置，用于在宽频带内实现阻抗匹配和平衡信号转换。

10.根据权利要求1所述的圆极化天线单元，其特征在于，所述圆极化天线单元还包括腔体，整体呈柱形，所述腔体包括：

11.根据权利要求10所述的圆极化天线单元，其特征在于，所述圆极化天线单元还包括：

12.根据权利要求1所述的圆极化天线单元，其特征在于，所述圆极化天线单元还包括：

13.一种星载相控阵天线，其特征在于，所述星载相控阵天线包括多个如权利要求1-12任意一项所述的圆极化天线单元，多个所述圆极化天线单元组阵以共同辐射。

14.根据权利要求10所述的星载相控阵天线，其特征在于，多个所述圆极化天线单元呈矩形阵列排布，相邻两个所述圆极化天线单元的单元间距为0.5~0.55，其中，为所述圆极化天线单元工作频段最高频点对应的波长。