极化跟踪装置的制作方法

本实用新型涉及天线领域，特别涉及一种极化跟踪装置。

背景技术：

波束扫描天线是一种具有高增益性能的天线或天线阵列,这类天线本身具有很高的定向辐射特性，同时，通过改变天线的工作模式、工作状态、工作频率或天线姿态，可以使天线的最大辐射方向发生改变，从而实现波束扫描。波束扫描天线的用途非常广泛，尤其是在军事和科学研究方面。军用雷达、科研探测设备以及需要卫星导航和定位的系统使用的天线设备，都必须具备波束扫描特性。

随着相控阵天线热度逐渐提升，在卫星通信领域的应用也日益增多。相控阵天线具有低剖面，极高的扫描速率(纳秒级)，天线的形式不局限等优势，但相控阵天线的成本高，组件部件多，每个单元需要独立的TR组件。若提高相控阵天线的增益会大大提高天线的成本，因此相控阵天线并不能称为高增益天线。虽然相控阵天线的扫描速率快，但随着扫描角度的增加，增益呈下降趋势，大角度(60°)扫描增益下降明显。

CTS(Continuous Transverse Stub连续切向枝节)天线最早是美国休斯航空公司于20世纪90年代提出，天线的形式为平板波导上连续开贯通的横向缝隙实现辐射。VICTS天线是可变倾角的CTS天线，相比传统“动中通”天线具有简单的平面结构，造价低。但由于馈源结构固定，天线系统调整俯仰角是通过旋转辐射层来实现，辐射层切向节方向决定天线的极化方向，因此在天线俯仰角固定的情况下，天线无法与目标卫星保持相同极化方向。

申请号为201510902291.8的中国专利公开了一种抛物反射面馈电的宽带高增益可扫描平板天线，但该天线仅能辐射线极化波，但未能实现极化控制。

申请号为201611057972.X的中国专利公开了一种拆子阵馈电VICTS卫通天线,该天线提供了一种低剖面、高增益、波束扫描角度大，辐射能力强的卫通天线，但同样未能实现极化控制。

因此，有必要提供一种能够实现极化控制的天线装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种极化跟踪装置，能够精确跟踪卫星极化方向。

本实用新型提供了一种极化跟踪装置，包括第一旋转结构和第二旋转结构，

所述第一旋转结构包括第一线极化层和至少三个圆极化层，所述第一线极化层共轴设置在所述至少三个圆极化层下方；各圆极化层的栅条的方向相同；

所述第一线极化层为平面线栅线极化器，所述平面线栅线极化器的栅条方向与各圆极化器的栅条方向之间的夹角为45°；各相邻的圆极化层之间的距离、所述第一线极化层与相邻的圆极化层之间的距离均为λg/4；其中λg为电磁波在介质中的波导波长；

所述第二旋转结构包括第二线极化层和天线辐射端口，所述第二线极化层以λg/2的间距设置在所述天线辐射端口的上方；

所述第一旋转结构共轴设置在所述第二旋转结构的上方，并且以相同轴心相对转动。

在一个优选例中，所述圆极化层为多层平面FSS结构。

在一个优选例中，所述圆极化层为多层弧面FSS结构。

在一个优选例中，所述圆极化层的极化结构类型是曲折线极化器或者耶路撒冷极化器。

在一个优选例中，所述极化跟踪装置还包括一个或多个第三线极化层，共轴设置在所述第一线极化层与所述第二线极化层之间。

在一个优选例中，各相邻的线极化层之间的距离为λ/4，其中，λ为电磁波自由空间的波长。

在一个优选例中，各线极化层以相同轴心相对转动。

在一个优选例中，所述第三线极化层为平面线栅线极化器。

在一个优选例中，所述第二线极化层为平面线栅线极化器。

在一个优选例中，所述第二线极化层随天线辐射层转动以改变天线波束俯仰角度，所述俯仰角度<40°时，所述第一旋转结构以任意角度转动转动；

所述俯仰角度>40°时，所述第一旋转结构以所述第一线极化层中线栅指向随天线波束方位角指向转动。

本申请的说明书中记载了大量的技术特征，分布在各个技术方案中，如果要罗列出本申请所有可能的技术特征的组合(即技术方案)的话，会使得说明书过于冗长。为了避免这个问题，本申请上述实用新型内容中公开的各个技术特征、在下文各个实施方式和例子中公开的各技术特征、以及附图中公开的各个技术特征，都可以自由地互相组合，从而构成各种新的技术方案(这些技术方案均因视为在本说明书中已经记载)，除非这种技术特征的组合在技术上是不可行的。例如，在一个例子中公开了特征A+B+C，在另一个例子中公开了特征A+B+D+E，而特征C和D是起到相同作用的等同技术手段，技术上只要择一使用即可，不可能同时采用，特征E技术上可以与特征C相组合，则，A+B+C+D的方案因技术不可行而应当不被视为已经记载，而A+B+C+E的方案应当视为已经被记载。

本实用新型实施方式与现有技术相比，至少具有以下区别和效果：

本实用新型针对现有技术VICTS天线无法对卫星实现极化跟踪，导致天线有效增益下降，效率降低的问题，提供了一种结构简单、低损耗、能够精确跟踪卫星极化方向的极化跟踪装置。

本实用新型所述的极化跟踪装置结构简单、损耗小，能够精确跟踪卫星的极化方向。所述的极化跟踪装置采用圆极化层和线极化层的共轴圆盘结构，层与层之间采用低损耗、低介电常数的泡沫材料支撑，实现了结构简单，易于旋转，质量轻，便于分层加工，极化损耗小的需求，适用于大角度入射波束。并且通过对各极化层的优化设计降低了损耗，增大了极化带宽。当线极化的波束以一定入射角度自下而上地射入极化跟踪装置时，极化损耗优于0.2dB，轴比小于2dB。

可以理解，在本实用新型范围内中，本实用新型的上述各技术特征和在下文(如实施方式和例子)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附图说明

图1为本实用新型中一种极化跟踪装置的结构图；

图2为本实用新型中一种圆极化层的结构图；

图3为本实用新型中平面线栅线极化器的结构图；

图4为本实用新型中一种具有弧面圆极化层的极化跟踪装置的结构图；

图5为本实用新型中一种具有第三线极化层的极化跟踪装置的结构图；

图6为本实用新型中一种去除圆极化层的极化跟踪装置的结构图；

图7为本实用新型中一种计划跟踪装置的轴比数据图。

具体实施方式

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步地详细描述。

本申请实施方式涉及一种极化跟踪装置，图1为本实用新型中一种极化跟踪装置的结构图。如图1所示，该极化跟踪装置包括第一旋转结构和第二旋转结构，第一旋转结构包括第一线极化层和至少三个圆极化层，第一线极化层共轴设置在至少三个圆极化层下方；图2为本实用新型中一种圆极化层的结构图；各圆极化层的栅条的方向相同；

第一线极化层为平面线栅线极化器，平面线栅线极化器的栅条与各圆极化器的栅条之间的夹角为45°；平面线栅线极化器的栅条方向与圆极化器的栅条方向成45°或-45°方向放置；45°放置时为左旋圆极化，-45度放置时为右旋圆极化。各相邻的圆极化层之间的距离、第一线极化层与相邻的圆极化层之间的距离均为λg/4；其中λg为电磁波在介质中的波导波长；第一线极化层与相邻的圆极化层之间充入泡沫或介质板。

第二旋转结构包括第二线极化层和天线辐射端口，第二线极化层以λg/2的间距设置在天线辐射端口的上方；第二线极化层和天线辐射端口之间填充泡沫或者介质板。

第一旋转结构共轴设置在第二旋转结构的上方，并且以相同轴心相对转动。

在一个实施例中，圆极化层为多层平面FSS结构，图2为一种圆极化层的结构图。

在一个实施例中，圆极化层为多层弧面FSS结构，图4为一种具有弧面圆极化层的极化跟踪装置的结构图。

在一个实施例中，圆极化层的极化结构类型是曲折线极化器或者耶路撒冷极化器。

在一个实施例中，该极化跟踪装置还包括一个或多个第三线极化层，共轴设置在第一线极化层与第二线极化层之间，各相邻的线极化层之间的距离为λ/4，其中，λ为电磁波自由空间的波长；并且各线极化层以相同轴心相对转动。一种具有第三线极化层的极化跟踪装置的结构如图5所示。

在一个实施例中，第二线极化层和第三线极化层为平面线栅线极化器，其结构如图3所示。

在一个实施例中，第二线极化层随天线辐射层转动以改变天线波束俯仰角度,俯仰角<40°时，第一旋转结构以任意角度转动转动；

俯仰角>40°时，第一旋转结构以第一线极化层中线栅指向随天线波束方位角指向转动。

极化跟踪装置要求工作于俯仰角>75°的场景时，可以将圆极化层的多层平面FSS结构变更为弧面FSS结构且第一旋转结构采用俯仰角>40°时的工作方式。

当极化跟踪装置工作于大方位角的特殊场景，即第一旋转结构与第二旋转结构相对转动角度>45°时，应在第一旋转结构与第二旋转结构之间添加第三旋转结构。第三旋转结构为与第二线极化层相同的平面线栅结构，第三旋转结构与第一旋转结构和第二旋转结构均相隔λ/4且以空气填充。第三旋转结构与第一旋转结构转动方向一致，且第三旋转结构与第二旋转结构的相对转动角度为第一旋转结构与第二旋转结构相对转动角度的一半。

在一个实施例中，当极化跟踪装置工作与线极化场景时，将第一旋转结构中的圆极化器移除，保留第一线极化层、第二线极化层以及第三旋转结构。第一旋转结构旋转至与卫星极化方向一致，第三旋转结构旋转角度为第一旋转结构与第二旋转结构相对转动角度的一半。一种去除圆极化层的极化跟踪装置的结构如图6所示。

在一个实施例中，计划跟踪装置的轴比数据如图7所示，其中，纵坐标为轴比，横坐标为俯仰角，在大俯仰角的情况下，轴比小于2dB。

需要说明的是，在本专利的申请文件中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本专利的申请文件中，如果提到根据某要素执行某行为，则是指至少根据该要素执行该行为的意思，其中包括了两种情况：仅根据该要素执行该行为、和根据该要素和其它要素执行该行为。

在本实用新型提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本实用新型的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所要求保护的范围。