CN104078769A - 一种舰船用微带天线 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种舰船用微带天线，结构简单，便于加工，性能良好，满足了舰船通信的需要，其包括第一介质基片、第二介质基片、第三介质基片、顶层贴片、底层贴片、接地层、馈电网络、接收端、发射端、第一探针和第二探针。顶层贴片、第一介质基片、底层贴片、第二介质基片、接地层和第三介质基片由上至下顺序并平行布置；顶层贴片为高频天线贴片用于接收信号，底层贴片为低频天线贴片用于发射信号，顶层贴片和底层贴片中心线位于同一垂直面上，底层贴片的面积大于顶层贴片可作为顶层贴片的地，顶层贴片由一个第一正方形贴片和四个第一短截片构成，底层贴片由一个第二正方形贴片和四个第二短截片构成。

Description

一种舰船用微带天线

技术领域

本发明涉及卫星导航定位技术领域，尤其涉及一种舰船用微带天线。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，社会已经进入了信息时代，信息的快速而广泛的传递形成了信息社会最重要的特征。以现代无线通信、卫星通信、舰船通信以及雷达信息为代表的各种无线传递方式对电子技术的应用提出了越来越高的要求。尤其时舰船通信，由于舰船是高速移动的，且经常遭遇各种干扰通信的恶劣天气，只有高灵敏度，高稳定性且易于携带的无线通信产品才能满足需求。天线作为通信设备中的前端部件，对通信质量起着至关重要的作用，适合的天线是解决舰船通信的关键。

微带天线是近30年来逐渐发展起来的一类新型天线。早在1953年就提出了微带天线的概念,但并未引起工程界的重视,自从20世纪70年代中期微带天线理论得到很大发展。由于微带天线体积小、重量轻、馈电方式灵活、成本低、易于与目标共形等优点而深受人们亲睐，在雷达、移动通信、卫星通信、全球卫星定位系统等领域得到广泛的应用。

圆极化作为微带天线理论和技术应用的一个重要分支，被广泛的运用于雷达、导航、卫星等电子系统中。由于其特性，使得收发天线间有很强的角度位置定位灵活性，并且能减少信号的多路径干扰和其它的一些影响。

圆极化微带天线作为解决舰船通信的一个参考方向，具有重大的意义。

发明内容

基于背景技术存在的问题，本发明提出了一种舰船用微带天线，结构简单，便于加工，性能良好，满足了舰船通信的需要。

本发明提出的一种舰船用微带天线，包括第一介质基片、第二介质基片、第三介质基片、顶层贴片、底层贴片、接地层、馈电网络、接收端、发射端、第一探针和第二探针；

顶层贴片、第一介质基片、底层贴片、第二介质基片、接地层和第三介质基片由上至下顺序并平行布置；第一介质基片和第二介质基片的介电常数、形状均相同，顶层贴片为高频天线贴片用于接收信号，底层贴片为低频天线贴片用于发射信号，顶层贴片和底层贴片中心线位于同一垂直面上，底层贴片的面积大于顶层贴片可作为顶层贴片的地，顶层贴片由一个第一正方形贴片和四个第一短截片构成，底层贴片由一个第二正方形贴片和四个第二短截片构成，四个第一短截片和四个第二短截片分别设置在第一正方形贴片和第二正方形贴片的外周并分别位于正方形四条棱边的中部，通过控制正方形贴片和短截片的尺寸可控制天线谐振频率的升降；

馈电网络由双频等功分和90度移相器构成，布置于第三介质基片的下表面；

接收端和发射端均连接馈电网络并相互隔离；

第一探针和第二探针为同轴探针，底层贴片上设有过孔，第一探针和第二探针穿过过孔并贯穿第一介质基片、第二介质基片、接地层和第三介质基片连接于顶层贴片和馈电网络之间，第一探针和第二探针正交设置并对顶层贴片正交馈电对底层贴片进行电磁耦合馈电，馈电点的阻抗通过调节第一探针和第二探针距离顶层贴片或底层贴片的中心的距离R来控制。

优选地，第一介质基片和第二介质基片的介电常数为6.15，厚度H＝3.175mm。

优选地，第一正方形贴片的边长L1＝22.4mm，第一短截片的长度SL1＝0.5mm，宽度SW1＝2mm，第二正方形贴片的边长L2＝31mm，第二短截片的长度SL1＝1mm，宽度SW1＝5mm，第一探针、第二探针距贴片中心的距离R＝4.79mm。

优选地，顶层贴片的谐振频率位于S频段上，底层贴片的谐振频率位于L频段上。

优选地，各项参数利用Ansoft Hfss优化得到。

本发明提供的微带天线采用双馈点耦合馈电的层叠结构，利用双频等功分和90度移相器设计馈电网络，为双馈点提供双圆极化所需的等幅度和90度相位差激励。微带贴片附加短截片，通过调节短截片的长度来对天线的谐振频率进行微调，消除天线生产过程中的误差，确保天线的性能。本发明结构简单，性能良好，便于加工。

附图说明

图1为本发明提出的一种舰船用微带天线的俯视图；

图2为本发明提出的一种舰船用微带天线的正视图；

图3为本发明提出的一种舰船用微带天线的局部图。

具体实施方式

参照图1、图2，本发明提出的一种舰船用微带天线，包括第一介质基片1、第二介质基片2、第三介质基片3、顶层贴片4、底层贴片5、接地层6、馈电网络7、接收端8、发射端9、第一探针10和第二探针11。

顶层贴片4、第一介质基片1、底层贴片5、第二介质基片2、接地层6和第三介质基片3由上至下顺序并平行布置形成层叠结构。

第一介质基片1和第二介质基片2的介电常数、形状均相同。本实施例中，第一介质基片1和第二介质基片2的介电常数为6.15，厚度H＝3.175mm。采用的介电常数较高，有利于缩小天线体积。

顶层贴片4为高频天线贴片用于接收信号，底层贴片5为低频天线贴片用于发射信号。顶层贴片4和底层贴片5中心线位于同一垂直面上，底层贴片5的面积大于顶层贴片4可作为顶层贴片4的地。

顶层贴片4由一个第一正方形贴片4A和四个第一短截片4B构成，底层贴片5由一个第二正方形贴片5A和四个第二短截片5B构成，四个第一短截片4B和四个第二短截片5B分别设置在第一正方形贴片4A和第二正方形贴片5A的外周并分别位于正方形四条棱边的中部。通过优化第一正方形贴片4A和第二正方形贴片5A的尺寸可对天线的谐振频率进行调控，通过优化第一短截片4B和第二短截片5B的尺寸可对天线谐振频率进行微调。短截片的引入解决了由于天线的加工误差和介质基片介电常数不均匀等原因，导致的天线频率偏差问题。

馈电网络7由双频等功分和90度移相器构成，布置于第三介质基片3的下表面。接收端8和发射端9均连接馈电网络7并相互隔离。

第一探针10和第二探针11为同轴探针，底层贴片5上设有过孔，第一探针10和第二探针11穿过过孔并贯穿第一介质基片1、第二介质基片2、接地层6和第三介质基片3连接于顶层贴片4和馈电网络7之间。

第一探针10和第二探针11由于馈电网络7的90度移相器形成正交，并对顶层贴片4正交馈电对底层贴片5进行电磁耦合馈电。第一探针10和第二探针11形成双馈点馈电，馈电点的阻抗通过调节第一探针10和第二探针11距离顶层贴片4或底层贴片5的中心C的水平距离R来控制，探针距贴片中心越远，阻抗越大。

图3为本天线的局部图，从中可以很容易的看出，对接收端8而言，第一探针10和第二探针11幅度相等，但是，第一探针10的相位滞后第二探针11的相位90度，所以接收天线实现右旋圆极化；对发射端9而言，第一探针10和第二探针11幅度相等，但是，第二探针11的相位超前第一探针10的相位90度，所以发射天线实现左旋圆极化。故本天线采用双馈点馈电方式实现圆极化，从而抵抗雾霾、暴风雨等天气的干扰，提高天线的稳定性。

本实施方式通过Ansoft Hfss对天线的各项参数进行优化，从而降低天线的设计难度。本实施方式中，第一正方形贴片4A的边长L1＝22.4mm，第一短截片4B的长度SL1＝0.5mm，宽度SW1＝2mm，第二正方形贴片5A的边长L2＝31mm，第二短截片5B的长度SL1＝1mm，宽度SW1＝5mm，第一探针10、第二探针11距贴片中心C的距离R＝4.79mm。本天线的顶层贴片4的谐振频率位于S频段上，底层贴片5的谐振频率位于L频段上。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种舰船用微带天线，其特征在于，包括第一介质基片(1)、第二介质基片(2)、第三介质基片(3)、顶层贴片(4)、底层贴片(5)、接地层(6)、馈电网络(7)、接收端(8)、发射端(9)、第一探针(10)和第二探针(11)；

顶层贴片(4)、第一介质基片(1)、底层贴片(5)、第二介质基片(2)、接地层(6)和第三介质基片(3)由上至下顺序并平行布置；第一介质基片(1)和第二介质基片(2)的介电常数、形状均相同，顶层贴片(4)为高频天线贴片用于接收信号，底层贴片(5)为低频天线贴片用于发射信号，顶层贴片(4)和底层贴片(5)中心线位于同一垂直面上，底层贴片(5)的面积大于顶层贴片(4)可作为顶层贴片(4)的地，顶层贴片(4)由一个第一正方形贴片(4A)和四个第一短截片(4B)构成，底层贴片(5)由一个第二正方形贴片(5A)和四个第二短截片(5B)构成，四个第一短截片(4B)和四个第二短截片(5B)分别设置在第一正方形贴片(4A)和第二正方形贴片(5A)的外周并分别位于正方形四条棱边的中部，通过控制正方形贴片和短截片的尺寸可控制天线谐振频率的升降；

馈电网络(7)由双频等功分和90度移相器构成，布置于第三介质基片(3)的下表面；

接收端(8)和发射端(9)均连接馈电网络(7)并相互隔离；

第一探针(10)和第二探针(11)为同轴探针，底层贴片(5)上设有过孔，第一探针(10)和第二探针(11)穿过过孔并贯穿第一介质基片(1)、第二介质基片(2)、接地层(6)和第三介质基片(3)连接于顶层贴片(4)和馈电网络(7)之间，第一探针(10)和第二探针(11)正交设置并对顶层贴片(4)正交馈电对底层贴片(5)进行电磁耦合馈电，馈电点的阻抗通过调节第一探针(10)和第二探针(11)距离顶层贴片(4)或底层贴片(5)的中心(C)的水平距离R来控制。

2.如权利要求1所述的舰船用微带天线，其特征在于，第一介质基片(1)和第二介质基片(2)的介电常数为6.15，厚度H＝3.175mm。

3.如权利要2所述的舰船用微带天线，其特征在于，第一正方形贴片(4A)的边长L1＝22.4mm，第一短截片(4B)的长度SL1＝0.5mm，宽度SW1＝2mm，第二正方形贴片(5A)的边长L2＝31mm，第二短截片(5B)的长度SL1＝1mm，宽度SW1＝5mm，第一探针(10)、第二探针(11)距贴片中心(C)的距离R＝4.79mm。

4.如权利要求3所述的舰船用微带天线，其特征在于，顶层贴片(4)的谐振频率位于S频段上，底层贴片(5)的谐振频率位于L频段上。

5.如权利要求1至4任一项所述的舰船用微带天线，其特征在于，各项参数利用Ansoft Hfss优化得到。