本實用新型涉及極化跟蹤器，特別涉及一種可應(yīng)用于平面線極化天線輻射層發(fā)生旋轉(zhuǎn)時的柵條形線極化天線的極化跟蹤器。

背景技術(shù)：

隨著衛(wèi)星移動通信技術(shù)的飛速發(fā)展，動中通天線技術(shù)，尤其是低輪廓動中通天線已成為衛(wèi)星移動通信技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點之一。我國，Ku、C波段衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器均為線極化方式工作，現(xiàn)有的線極化天線極化跟蹤器采用的方式主要有：(1)旋轉(zhuǎn)雙工器變極化，應(yīng)用于拋物面天線中，此方法應(yīng)用廣泛，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜；(2)通過兩路正交分極化合成技術(shù)變極化，此方法應(yīng)用于平板陣列天線中，在天線饋電網(wǎng)絡(luò)后加變極化器實現(xiàn)雙線極化工作；(3)反射面天線線極化柵，應(yīng)用于雙柵反射面，天線的兩種線極化方式固定，無法應(yīng)用于運動中的載體的衛(wèi)星通信。

線柵式極化器是由一系列平行設(shè)置的細導(dǎo)電線所組成。這種導(dǎo)電線通常采用光刻工藝，將導(dǎo)電薄膜刻蝕成柵網(wǎng)狀；此柵網(wǎng)與入射波的電場矢量成45°，柵網(wǎng)平面與入射波傳播方向垂直；在這種情況下，入射波通過柵網(wǎng)被分解為兩個正交的分量，一個電場分量E與柵網(wǎng)線平行，另一個分量E與柵網(wǎng)線垂直；因電場與柵網(wǎng)線垂直時幾乎不起作用。線柵式極化器通常用于從線極化到圓極化的轉(zhuǎn)換，這種圓極化器可應(yīng)用于拋物面天線；但對于一些線極化應(yīng)用天線，輻射口面有可能發(fā)生位置變化，使電磁波的極化也隨之發(fā)生變化，在這種情況下，要實現(xiàn)雙線極化工作，就需要在輻射口面外改變極化方向。

在某些線極化天線應(yīng)用中，因為輻射口面的方向并不固定，而線極化天線的極化與輻射口面位置相關(guān)，這就導(dǎo)致輻射口面的電場方向無法滿足所需要的極化方向；在饋電系統(tǒng)內(nèi)，實現(xiàn)天線輻射和接收的極化匹配，通常較為困難；在此種情況下，只能選擇從輻射口面外實現(xiàn)天線的極化匹配和跟蹤。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定，易于加工制造，相比于現(xiàn)有的極化跟蹤器無法應(yīng)用于平面線極化天線的柵條形線極化天線的極化跟蹤器。

為達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下：

柵條形線極化天線的極化跟蹤器，所述極化跟蹤器包括至少三層結(jié)構(gòu)相同的極化柵層，極化柵層之間通過一中心軸連接，每層極化柵層均可繞中心軸旋轉(zhuǎn)，極化柵層由介質(zhì)支撐以及若干光刻于介質(zhì)支撐上的金屬條帶組成。

在本實用新型的一個實施例中，所述每相鄰的兩個極化柵層之間的間距d₀等于λg/4。

在本實用新型的一個實施例中，所述金屬條帶等間距設(shè)置，每相鄰兩個金屬條帶之間的間距P為λg/16。

在本實用新型的一個實施例中，所述金屬條帶為鋁箔或銅箔。

在本實用新型的一個實施例中，所述金屬條帶的厚度大于集膚深度δ的3倍；

式中，f為頻率，單位GHz；σ為電導(dǎo)率，單位MS/m；δ以um為單位。

在本實用新型的一個實施例中，所述金屬條帶的寬度W為0.3P。

在本實用新型的一個實施例中，所述極化柵層為三層，包括第一極化柵層、第二極化柵層以及第三極化柵層；所述第一極化柵層與天線輻射極化匹配，允許電磁波全部通過，所述第三極化柵層與所需要的電場方向垂直，保證變極化到所需的極化，所述第二極化柵層為調(diào)節(jié)層，用來匹配駐波和實現(xiàn)更低的交叉極化，其柵條方向取第一、第三極化柵層電場角度差的1/2。

通過上述技術(shù)方案，本實用新型的有益效果是：

第一，所述極化跟蹤器下行傳輸損耗小，對于Ku頻段收發(fā)分離的應(yīng)用，變極化柵的插入損耗均小于0.2dB。

第二，所述極化跟蹤器上行反射損耗小，對于Ku頻段收發(fā)分離的應(yīng)用，變極化柵的駐波系數(shù)均小于1.1。

第三，所述極化跟蹤器交叉極化性能好，對于不同極化的工作方式，一般均能實現(xiàn)30dB以上的交叉極化。

第四，所述極化跟蹤器變極化方式簡單，最少只需通過三層金屬柵網(wǎng)，就能實現(xiàn)極化調(diào)整和跟蹤，很好的避免了傳統(tǒng)的極化跟隨器體積過大、設(shè)備復(fù)雜的問題，方法簡單而有效，且能與平面天線極好的共形。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型極化柵層的俯視圖；

圖中數(shù)字和字母所表示的相應(yīng)部件名稱：

10、第一極化柵層 20、第二極化柵層 30、第三極化柵層 40、中心軸 50、介質(zhì)支撐 60、金屬條帶。

具體實施方式

為了使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本實用新型。

實施例1

參見圖1和圖2所示，本實用新型公開了柵條形線極化天線的極化跟蹤器，極化跟蹤器包括至少三層結(jié)構(gòu)相同的極化柵層，極化柵層之間通過一中心軸連接，每層極化柵層均可皮帶帶動繞中心軸旋轉(zhuǎn)，極化柵層由介質(zhì)支撐50以及若干光刻于介質(zhì)支撐上的金屬條帶60組成；本實用新型極化柵層優(yōu)選為三層，包括第一極化柵層10、第二極化柵層20以及第三極化柵層30，第一極化柵層、第二極化柵層以及第三極化柵層通過中心軸40連接；具體實現(xiàn)極化跟蹤時，以發(fā)射天線為例，第一極化柵層與天線輻射極化匹配，即于入射電場垂直，允許電磁波全部通過，第三極化柵層與所需要的電場方向垂直，保證變極化到所需的極化，第二極化柵層為調(diào)節(jié)層，用來匹配駐波和實現(xiàn)更低的交叉極化，其柵條方向取第一、第三極化柵層電場角度差的1/2，若極化柵層為更多層結(jié)構(gòu)，其柵條方向依次漸變，直到完成極化調(diào)整。

本實用新型線柵式極化跟蹤器的參數(shù)取值根據(jù)以下原則確定；

第一極化柵層、第二極化柵層以及第三極化柵層的大小根據(jù)天線輻射口面大小確定，保證其能覆蓋天線輻射口面。

介質(zhì)支撐為薄厚度，有良好的強度特性，并且其介電常數(shù)ε_r接近于1，以保證低的插入損耗。

第一極化柵層10與第二極化柵層20、第二極化柵層20與第三極化柵層30之間的間距d₀等于λg/4，λg為波長；這樣，在任意兩極化柵層之間的電場為橢圓極化，在第一、第三極化柵層之外為線極化。

上述金屬條帶等間距設(shè)置，每相鄰兩個金屬條帶之間的間距P為λg/16，λg為波長。

金屬條帶應(yīng)盡可能越薄越好；在極化柵層的加工過程中，金屬條帶通過在介質(zhì)支撐表面光刻一定厚度的銅箔(或鋁箔)來形成，由于銅(或鋁)的展開系數(shù)與支撐介質(zhì)的不一樣，因此銅箔(或鋁箔)厚度必須盡可能小，以減少介質(zhì)材料的熱變形和不均勻性，另一方面，如果金屬條帶過薄也會影響極化柵的反射損耗，綜合考慮，通常取為集膚深度δ的3倍以上；

式中，f為頻率，單位GHz；σ為電導(dǎo)率，單位MS/m；δ以um為單位。

金屬條帶的寬度W取值原則是0.3P，在柵條寬度小于1mm的情況下，極化器性能對柵條寬度不敏感，可根據(jù)實際工藝限制取值，由于交叉極化抑制和插入損耗隨著W/P的減小而明顯改善，金屬條帶應(yīng)盡可能越細越好。

本實用新型的Ku頻段的收發(fā)頻段極化跟蹤器，分別在電磁仿真軟件CST里進行了仿真，也加工了實物模型，仿真和實測結(jié)果表明：在12GHz～13GHz，14GHz～14.5GHz頻段，其端口電壓駐波比均小于1.1dB，插入損耗小于0.2dB，主軸交叉極化隔離度大于30dB；可見，本實用新型的線極化天線極化跟蹤器，對于Ku收發(fā)不同面的天線，電性能優(yōu)良，跟蹤精度高，極化跟蹤只需要各柵條層在一維平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，極化跟蹤方式簡單。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。