CN101662074B - 小型双频双圆极化宽波束多层微带天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种小型双频双圆极化宽波束多层微带天线，由上层S波段右圆极化天线和下层L波段左圆极化天线依次叠加组成，上层S波段右圆极化天线和下层L波段左圆极化天线之间置有第二介质板，且上层S波段右圆极化天线和下层L波段左圆极化天线的电场方向相反；上层S波段右圆极化天线由第一切角的方形贴片，第一接地板，探针，调节贴片和第一同轴馈电电缆组成；下层L波段左圆极化天线由第二切角的方形贴片，第二接地板和第二同轴馈电电缆组成；本发明将上层S波段天线的馈电结构倒置，使其与下层L波段天线的电场方向相反，两者的干扰最小，可获得良好的圆极化特性。能够满足在L波段仰角5度时，增益大于-3dB，在S波段仰角20度时，增益大于0dB。

Description

小型双频双圆极化宽波束多层微带天线

技术领域

本发明属于卫星通信领域的圆极化天线技术领域，涉及一种天线，特别是一种双频双圆极化宽波束多层微带天线，适用于北斗导航系统的手持机天线装置。

背景技术

2003年6月1日，我国自主研发的北斗系统正式开通，标志着我国已经拥有了完全自主的卫星导航系统。随着北斗导航定位的大规模应用进入实质性阶段，需要大量的自主小型化、低成本的卫星定位平台，如个人手持机等。

天线装置是北斗终端定位和通信系统的关键部件之一，对系统的性能有十分重要的影响。由于我国北斗系统建设的特殊性，对天线的设计提出了苛刻的要求，不仅需要满足终端天线在上半空间具有类似半球型辐射方向图，而且还要满足在低仰角时具有很高的增益，再加上手持机装置的小型化需求，使得天线设计困难重重。

当前市场上的双频双圆极化微带天线多是采用两个电场方向相同的圆极化天线叠加而成，很难满足低仰角处的圆极化高增益特性，以致天线在低仰角处的圆极化和不圆度特性很差，很难满足系统的苛刻要求。如中国专利公开的“三频宽波束圆极化天线”(申请号：200620078410.9)，其中公开的天线虽然满足低仰角处的增益特性，但是馈电复杂，也没有叙述其低仰角处的轴比特性。文献“一种双频双圆极化层叠结构微带天线的设计”(微波学报，2006年6月，第22卷增刊，p25～p28)也是采用电场方向相同的两个圆极化贴片叠加而成，因此在低仰角处天线的轴比均大于10以上，而且该设计采用了宽带功分移相器，使得结构更加复杂。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种小型双频双圆极化宽波束多层微带天线，使之能够满足在L波段仰角5°时，增益大于-3dB，在S波段仰角20°时，增益大于0dB。

为实现上述任务，本发明采用的技术解决方案如下：

一种小型双频双圆极化宽波束多层微带天线，由上层S波段右圆极化天线和下层L波段左圆极化天线依次叠加组成，其特征在于，上层S波段右圆极化天线和下层L波段左圆极化天线之间置有第二介质板；

所述的上层S波段右圆极化天线由第一切角的方形贴片，第一接地板，探针，调节贴片和第一同轴馈电电缆组成；所述的调节贴片和第一切角的方形贴片之间有空气层，第一切角的方形贴片和第一接地板之间有第三介质板；其中，调节贴片与探针连接，探针与第一接地板相连，但探针不与第一切角的方形贴片相连，调节贴片和第一同轴馈电电缆内导体相接，第一同轴馈电电缆的外导体与第一切角的方形贴片相连，且第一同轴电缆的外导体与第一接地板不连接；使上层S波段右圆极化天线与L波段圆极化天线的电场方向相反；

下层L波段左圆极化天线由第二切角的方形贴片，第二接地板和第二同轴馈电电缆组成，所述的第二切角的方形贴片和第二接地板之间置放有第一介质板；其中，第二切角的方形贴片与第二同轴馈电电缆的内导体连接，第二同轴馈电电缆的外导体与第二接地板相连；

第一同轴馈电电缆分别穿过第二接地板、第一介质板、第二切角的方形贴片、第二介质板、第一接地板、第三介质板，第一切角的方形贴片和空气层，其中，第一同轴馈电电缆的内导体与调节贴片相连，外导体与第一切角的方形贴片相连。

所述的第一介质板和第三介质板采用的高介电常数的介质板，第二介质板采用低介电常数的介质板。

本发明的型双频双圆极化宽波束多层微带天线与现有层叠天线相比，具有以下优点：

(1)将上层S波段右圆极化天线的馈电结构倒置，使得上层S波段右圆极化天线与下层L波段左圆极化天线的电场方向相反，从而使两者的干扰最小，可以获得良好的圆极化特性。

(2)没有使用功分网络，简化了天线的结构。

(3)具有极好的低仰角圆极化高增益特性。

附图说明

图1为本发明的一个具体实施例的结构示意图。

图2为图1实施例中上层S波段右圆极化天线的示意图。

图3为图1实施例中下层L波段左圆极化天线结构的示意图。

图4为图1实施例中上层S波段右圆极化天线的轴比特性。

图5为图1实施例中上层S波段右圆极化天线的方向图特性(右旋圆极化的增益)。

图6为图1实施例中下层L波段左圆极化天线的轴比特性。

图7为图1实施例中下层L波段左圆极化天线的方向图特性(左旋圆极化的增益)。

以下结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

具体实施方式

参见附图1～3，本发明的小型双频双圆极化宽波束多层微带天线，由上层S波段右圆极化天线1和下层L波段左圆极化天线2依次叠加组成，上层S波段右圆极化天线1和下层L波段左圆极化天线2之间有第二介质板12支撑；

所述的上层S波段右圆极化天线1由第一切角的方形贴片5，第一接地板6，探针7，调节贴片8和第一同轴馈电电缆3组成；调节贴片8和第一切角的方形贴片5之间有空气层14，第一切角的方形贴片5和第一接地板6之间有第三介质板13；其中，调节贴片8位于顶层，调节贴片8的大小可以调节天线的驻波。

调节贴片8与探针7连接，探针7与第一接地板6相连，但探针7不与第一切角的方形贴片5相连，调节贴片8和第一同轴馈电电缆3内导体相接，第一同轴馈电电缆3的外导体与第一切角的方形贴片5相连，且，第一同轴电缆3的外导体与第一接地板6不连接；使上层S波段右圆极化天线1与L波段圆极化天线2的电场方向相反；

下层L波段左圆极化天线2由第二切角的方形贴片9，第二接地板10和第二同轴馈电电缆4组成，第二切角的方形贴片9和第二接地板10之间置放有第一介质板11；其中，第二切角的方形贴片9与第二同轴馈电电缆4内导体连接，第二同轴馈电电缆4的外导体与第二接地板10相连；

第一同轴馈电电缆3分别穿过第二接地板10、第一介质板11、第二切角的方形贴片9、第二介质板12、第一接地板6、第三介质板13，第一切角的方形贴片5和空气层14，其中，第一同轴馈电电缆3的内导体与调节贴片8相连，外导体与第一切角的方形贴片5相连。

上述第一介质板11和第三介质板13采用的是高介电常数介质板，第二介质板12采用的是低介电常数介质板。

本发明的小型双频双圆极化宽波束多层微带天线经实际测试证明：在S波段仰角20°时，增益大于0dB，在L波段仰角5°时，增益大于-3dB。在仰角10°--90°之间两频段的圆极化轴比均小于5.5，如图4～图7所示。

Claims (1)

1.一种小型双频双圆极化宽波束多层微带天线，由上层S波段右圆极化天线（1）和下层L波段左圆极化天线（2）依次叠加组成，其特征在于，上层S波段右圆极化天线和下层L波段左圆极化天线之间置有第二介质板（12）；

所述的上层S波段右圆极化天线(1）由第一切角的方形贴片（5），第一接地板（6），探针（7），调节贴片（8）和第一同轴馈电电缆（3）组成；所述的调节贴片（8）和第一切角的方形贴片（5）之间有空气层（14），第一切角的方形贴片（5）和第一接地板（6）之间有第三介质板（13）；其中，调节贴片（8）与探针（7）连接，探针（7）与第一接地板（6）相连，但探针（7）不与第一切角的方形贴片（5）相连，调节贴片（8）和第一同轴馈电电缆（3）内导体相接，第一同轴馈电电缆（3）的外导体与第一切角的方形贴片（5）相连，且，第一同轴电缆（3）的外导体与第一接地板（6）不连接；使上层S波段右圆极化天线（1）与L波段圆极化天线（2）的电场方向相反；

下层L波段左圆极化天线（2）由第二切角的方形贴片（9），第二接地板（10）和第二同轴馈电电缆（4）组成，所述的第二切角的方形贴片（9）和第二接地板（10）之间置放有第一介质板（11）；其中，第二切角的方形贴片（9）与第二同轴馈电电缆（4）内导体连接，第二同轴馈电电缆（4）的外导体与第二接地板（10）相连；

第一同轴馈电电缆（3）分别穿过第二接地板（10）、第一介质板（11）、第二切角的方形贴片（9）、第二介质板（12）、第一接地板（6）、第三介质板（13），第一切角的方形贴片（5）和空气层（14），其中，第一同轴馈电电缆（3）的内导体与调节贴片（8）相连，外导体与第一切角的方形贴片（5）相连；

所述的第一介质板（11）和第三介质板（13）采用的高介电常数的介质板，第二介质板（12）采用低介电常数的介质板。

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