CN101257142B - 一种环形卫星导航天线及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种环形卫星导航天线，包括：微波基板，泡沫支撑基板、金属接地板、环形贴片天线、两个馈电枝节、一个扰动枝节、一个馈电探针；环形贴片环形天线位于微波基板上表面，泡沫支撑基板位于微波基板下方；泡沫支撑基板下方是金属接地板，每个馈电枝节的一端联接在环形贴片天线的内边缘，另一端互连，两个馈电枝节垂直；扰动枝节设计在一个馈电枝节的对面，一端开路，另一端与环形贴片天线内缘联结；馈电探针穿过金属地板、泡沫支撑基板、微波基板连接在馈电枝节上，对环形贴片天线馈电；然后采用照相制版或光刻腐蚀的方法实现天线的制作；本发明所涉及的天线具有较高的低仰角增益，较宽的带宽，结构简单，易于加工，特别是方便用作天线阵单元。

Description

一种环形卫星导航天线及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种卫星导航天线，特别涉及一种结构简单易于成阵的环形卫星导航天线及其制备方法。

背景技术

随着卫星导航、定位技术的蓬勃发展，各国纷纷开发自己的全球卫星导航系统，同时，越来越多的卫星导航终端设备进入到国防、民用以及大家的日常生活、工作当中，人们对于卫星导航系统的稳定性、可靠性提出更高的要求，为此，设计一种能同时接收多个卫星导航信号，提供连续稳定卫星导航信号的天线系统，已成为一个技术热点。

卫星导航终端至少由接收机和天线所组成，天线的主要功能是用于接收导航信号，因此天线设计对于导航系统的质量尤其重要。如今的天线设计，不仅要满足用户对接收卫星导航信号质量的要求，还要符合导航终端体积小型化的要求，因此天线尽可能占用较小的空间体积，同时保证较好的天线性能。

一般而言，目前应用在卫星导航终端中的天线形式主要有：螺旋天线，平板印刷天线、缝隙天线。螺旋天线具有较好的圆极化性能，但空间体积较大，不易内置、不易与载体共形。缝隙天线由于导体表面的不连续性，产生较强的高次模辐射，低仰角圆极化效果不令人满意，馈电方式不易实现。平板印刷天线具有平面化，结构简单，占用空间小，设计加工容易等特点，近年来被大量应用于多种无线通信终端当中。但是，采用常规的设计方式，平板天线的阻抗带宽和圆极化带宽都较窄，低仰角增益也很难满足卫星导航接收机的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了保证卫星导航天线具有较小的体积，易于和载体共形、内置、方便充作天线阵单元的优点；本发明在平板天线的基础上，改进设计思路和方法，设计出一种环形卫星导航天线，并提供其制备方法，该天线工作于1.559GHz/1.561GHz/1.575GHz频带，具有较宽的带宽，结构简单、体积小、易加工、最适合用作自适应天线阵单元，可适用于GPS/GALLEO/BD2三个卫星导航系统的导航终端中。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种环形卫星导航天线，其特征在于：包括微波基板，环形贴片天线、两个馈电枝节，一个馈电探针、一个扰动枝节、泡沫支撑基板、金属接地板；环形贴片天线)位于微波基板的上表面上，泡沫支撑基板位于微波基板的下方，对微波基板起支撑作用；泡沫支撑基板下方是金属接地板；两个馈电枝节和扰动枝节均位于环形贴片天线所包围的圆形贴片内，馈电探针穿过金属地板、泡沫支撑基板、微波基板连接在一个馈电枝节上，对环形贴片天线馈电。

所述的微波基板的形状为圆形。

所述的环形贴片天线、馈电枝节和扰动枝节的材料都选择金属铜箔。

所述的泡沫支撑基板通常为介电常数为1的发泡介质。

所述的金属接地板通常为导电性能好的铜或铝板。

所述的两个馈电枝节一端均连接在环形贴片天线的内边缘，另一端在环形贴片天线所包围的圆形贴片的几何中心垂直相连。

所述的扰动枝节在其中一个馈电枝节的对面，一端开路，另一端与环形贴片天线的内缘连接。

制作上述一种环形卫星导航天线的方法，其特征在于：包括步骤如下：

(1)首先确定天线的工作频率；

(2)根据天线的工作频率，在电磁仿真专用环境中建模、仿真、经过优化后可获得天线各组件初始设计尺寸；根据仿真设计尺寸，绘出工程加工图；

(3)根据步骤(2)所得工程加工图，选择一块合适大小的圆形的双面覆铜的基板，在基板的上表面获得一个环形贴片，腐蚀掉基板下表面和环形贴片以外的覆铜；

(4)根据步骤(2)所得工程加工图，在环形贴片所包围的圆形贴片上刻蚀出两个馈电枝节，其中两个馈电枝节的一端与环形贴片的内边缘相连，另一端在圆形贴片的中心垂直相连；

(5)根据步骤(2)所得工程加工图，在环形贴片所包围的圆形贴片上刻蚀出一个扰动枝节，扰动枝节位于其中一个馈电枝节的对面，一端开路，另一端与环形贴片的内边缘相连；

(6)选择一块与基板大小相匹配的泡沫支撑基板，放置于基板下方以支撑基板；

(7)选择一块与基板大小相匹配的接地金属板，将其位于泡沫支撑基板的下方；

(8)在金属接地板上打孔，馈电探针从孔中通过，并穿过泡沫支撑基板与微波基板，连接在其中一个馈电枝节上；

(9)一种环形卫星导航天线制作完成。

所述制作方法的步骤(3)中的环形贴片，步骤(4)中的馈电枝节和步骤(5)中的扰动枝节均是根据步骤(2)中的工程加工图在基板上表面通过采用照相制版或光刻腐蚀的方法来实现。

本发明与现有技术相比所具有的优点：由于本发明的巧妙设计，在结构简单，易于加工的同时，也获得了较宽的阻抗带宽、较高增益与较好的圆极化性能，避免了复杂的馈电网络，最适合用作自适应天线阵单元。此外，本发明制作在微波基板上，可以组织批量加工生产，保证了天线的质量，降低了天线成本。本发明可用于车载、机载和舰载卫星导航接收机上，具有极高的产业应用价值。

附图说明

图1为本发明环形卫星导航天线的俯视图；

图2为本发明环形卫星导航天线的主视图；

图中：1为微波基板，2为环形贴片天线，3为馈电枝节，4为馈电探针，5为扰动枝节，6为泡沫支撑基板，7为金属接地板。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例详细介绍本发明。

如图1和图2所示，本发明的结构包括：微波基板1，环形贴片天线2、两个馈电枝节3，一个馈电探针4、一个扰动枝节5、泡沫支撑基板6、金属接地板7，环形贴片天线2位于微波基板1的上表面上，泡沫支撑基板6位于圆形微波基板1的下方，对微波基板1起支撑作用；泡沫支撑基板6下方是金属接地板7，每个馈电枝节3的一端联接在环形贴片天线2的内边缘，另一端互连，两个枝节垂直设计；一个扰动枝节5设计在一个馈电枝节3的对面，一端开路，另一端与环形贴片天线2的内缘联结；一根馈电探针4穿过金属地板7、泡沫支撑基板6、微波基板1连接在馈电枝节3上，对天线2馈电。

本发明的环形卫星导航天线的制备方法为：

(1)首先确定天线的工作频率；

(2)根据天线的工作频率，在电磁仿真专用环境中建模、仿真、经过优化后可获得初始设计尺寸；根据仿真设计尺寸，绘出工程加工图；

(3)根据步骤(2)所得工程加工图，选择一块合适大小的圆形的双面覆铜的基板1，在基板1的上表面通过照相制版或者光刻腐蚀方法获得一个环形贴片，即得到环形贴片天线2，腐蚀掉基板1下表面和环形贴片以外的覆铜；

(4)根据步骤(2)所得工程加工图，通过照相制版或者光刻腐蚀方法在环形贴片天线2所包围的圆形贴片上刻蚀出两个馈电枝节3，其中两个馈电枝节3的一端与环形贴片天线2的内边缘相连，另一端在环形贴片天线2所包围的圆形贴片的中心垂直相连；

(5)根据步骤(2)所得工程加工图，通过照相制版或者光刻腐蚀方法在环形贴片所包围的圆形贴片上刻蚀出一个扰动枝节5，扰动枝节5位于其中一个馈电枝节3的对面，一端开路，另一端与环形贴片天线2的内边缘相连；

(6)选择一块与基板1大小相匹配，介电常数为1的发泡介质作为泡沫支撑基板6，放置于基板1下方以支撑基板；

(7)选择一块与基板1大小相匹配的接地金属板7，其材料可以为铜板或铝板，将其位于泡沫支撑基板6的下方；

(8)在金属接地板7上打孔，馈电探针4从孔中通过，并穿过泡沫支撑基板6与微波基板1，连接在其中一个馈电枝节3上；

(9)本发明所述的一种环形卫星导航天线的制作完成。

通过以上实施例本领域的技术人员即可以实现本发明权利要求的全部内容；本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种环形卫星导航天线，其特征在于：包括微波基板(1)，环形贴片天线(2)、两个馈电枝节(3)，一个馈电探针(4)、一个扰动枝节(5)、泡沫支撑基板(6)、金属接地板(7)；环形贴片天线(2)位于微波基板(1)的上表面上，泡沫支撑基板(6)位于微波基板(1)的下方，对微波基板(1)起支撑作用；泡沫支撑基板(6)下方是金属接地板(7)；两个馈电枝节(3)和扰动枝节(5)均位于环形贴片天线(2)所包围的圆形贴片内，馈电探针(4)穿过金属接地板(7)、泡沫支撑基板(6)、微波基板(1)连接在一个馈电枝节(3)上，对环形贴片天线(2)馈电。

2.根据权利要求1所述的一种环形卫星导航天线，其特征在于：所述的微波基板(1)的形状为圆形。

3.根据权利要求1所述的一种环形卫星导航天线，其特征在于：所述的环形贴片天线(2)、馈电枝节(3)和扰动枝节(5)的材料都选择金属铜箔。

4.根据权利要求1所述的一种环形卫星导航天线，其特征在于：所述的泡沫支撑基板(6)为介电常数为1的发泡介质。

5.根据权利要求1所述的一种环形卫星导航天线，其特征在于：所述的金属接地板(7)为导电性能好的铜或铝板。

6.根据权利要求1所述的一种环形卫星导航天线，其特征在于：所述的两个馈电枝节(3)一端均连接在环形贴片天线(2)的内边缘，另一端在环形贴片天线(2)所包围的圆形贴片的几何中心垂直相连。

7.根据权利要求1所述的一种环形卫星导航天线，其特征在于：所述的扰动枝节(5)在其中一个馈电枝节(3)的对面，一端开路，另一端与环形贴片天线(2)的内缘连接。

8.制作权利要求1所述的一种环形卫星导航天线的方法，其特征在于步骤如下：

(1)首先确定天线的工作频率；

(2)根据天线的工作频率，在电磁仿真专用环境中建模、仿真、经过优化后可获得天线各组件初始设计尺寸；根据仿真设计尺寸，绘出工程加工图；

(3)根据步骤(2)所得工程加工图，选择一块合适大小的圆形的双面覆铜的基板，在基板的上表面获得一个环形贴片，腐蚀掉基板下表面和环形贴片以外的覆铜；

(4)根据步骤(2)所得工程加工图，在环形贴片所包围的圆形贴片上刻蚀出两个馈电枝节，其中两个馈电枝节的一端与环形贴片的内边缘相连，另一端在圆形贴片的中心垂直相 连；

(5)根据步骤(2)所得工程加工图，在环形贴片所包围的圆形贴片上刻蚀出一个扰动枝节，扰动枝节位于其中一个馈电枝节的对面，一端开路，另一端与环形贴片的内边缘相连；

(6)选择一块与基板大小相匹配的泡沫支撑基板，放置于基板下方以支撑基板；

(7)选择一块与基板大小相匹配的接地金属板，将其位于泡沫支撑基板的下方；

(8)在金属接地板上打孔，馈电探针从孔中通过，并穿过泡沫支撑基板与微波基板，连接在其中一个馈电枝节上；

(9)一种环形卫星导航天线制作完成。

9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于：所述步骤(3)中的环形贴片，步骤(4)中的馈电枝节和步骤(5)中的扰动枝节均是根据步骤(2)中的工程加工图在基板上表面通过采用照相制版或光刻腐蚀的方法来实现。