CN104934714A - 扳手型谐振环加载北斗微带天线 - Google Patents

扳手型谐振环加载北斗微带天线 Download PDF

Info

Publication number
CN104934714A
CN104934714A CN201510362277.3A CN201510362277A CN104934714A CN 104934714 A CN104934714 A CN 104934714A CN 201510362277 A CN201510362277 A CN 201510362277A CN 104934714 A CN104934714 A CN 104934714A
Authority
CN
China
Prior art keywords
square patch
type resonant
microstrip antenna
key
medium substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510362277.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104934714B (zh
Inventor
游佰强
戚宇轩
全威
周建华
李�杰
周涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xiamen University
Original Assignee
Xiamen University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xiamen University filed Critical Xiamen University
Priority to CN201510362277.3A priority Critical patent/CN104934714B/zh
Publication of CN104934714A publication Critical patent/CN104934714A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104934714B publication Critical patent/CN104934714B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

扳手型谐振环加载北斗微带天线，涉及一种微带天线。设有介质基板、上下表面良导体层和同轴馈电结构；上下表面层分别涂敷于介质基板的上下表面；上表面层为正方形贴片，正方形贴片设于介质基板中部，在正方形贴片的一组对角上对称加载2个扳手型谐振环，扳手型谐振环由一等腰直角三角形切角、矩形缝隙和带缺口的圆环刻槽组成，等腰直角三角形切角顶点与正方形贴片所选加载对角的顶点重合，两条直角边位于由此顶点引出的正方形贴片两条边上，矩形缝隙的一条短边与等腰直角三角形切角的斜边重合，矩形缝隙的另一短边为圆环刻槽外圆的一条弦，圆环刻槽的圆心位于正方形贴片所选加载的该组对角的对角线上；同轴馈电结构的同轴内导体接正方形贴片。

Description

扳手型谐振环加载北斗微带天线
技术领域
本发明涉及一种微带天线，尤其是涉及一种兼容北斗卫星系统和GPS系统工作频点的大宽带、高增益扳手型谐振环加载北斗微带天线。
背景技术
北斗卫星导航定位系统(BeiDou)是我国自主研发的可供全天候、高精度、大范围、快速实时定位的区域性有源三维卫星定位与通信系统(CNSS)。它是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后的第三个成熟的卫星导航系统。目前，该导航系统已实现在中国及其周边地区范围内的定位、授时和报文功能，并已逐步渗透到测绘、电信、水利、交通、渔业、勘探和国家安全等诸多领域。
天线作为卫星通信系统中必不可少的一部分，对卫星通信系统的性能有重要影响。而随着卫星系统的飞速发展，人们对天线提出了更高的要求，如宽带化、小型化、多频化等。又因为北斗卫星导航定位系统属于主动式双向测距二维系统，要求其用户设备必须含有发射机，这导致了北斗终端天线需具备更高的要求。所以，为了使北斗系统更快更好地发展，对北斗天线的深入研究就显得尤为迫切和重要。
微带天线是近30年来逐渐发展起来的一类新型天线。传统的微带天线由于具有剖面低、体积小、重量轻、可共性、易集成、馈电方式灵活，便于获得线极化和圆极化等优点，已被广泛应用于移动通信、卫星通讯、导弹遥测等领域。但一般的微带天线也存在着频带窄、增益低、端射性能差等问题，而天线贴片的形状对天线的频带、增益、极化等有着直接的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种兼容北斗卫星系统和GPS系统工作频点的大宽带、高增益的扳手型谐振环加载北斗微带天线。
本发明设有介质基板、上表面良导体层、下表面良导体层和同轴馈电结构；
上表面良导体层和下表面良导体层分别涂敷于介质基板的上下表面；上表面良导体层为正方形贴片，正方形贴片设于介质基板中部，在正方形贴片的一组对角上对称加载2个扳手型谐振环，所述扳手型谐振环是由一等腰直角三角形切角、矩形缝隙和带缺口的圆环刻槽组成的感性和容性组合的角部谐振结构；所述等腰直角三角形切角的顶点与正方形贴片所选加载对角的顶点重合，两条直角边位于由此顶点引出的正方形贴片的两条边上，所述矩形缝隙的一条短边与等腰直角三角形切角的斜边重合，矩形缝隙的另一短边为所述带缺口的圆环刻槽外圆的一条弦，所述带缺口的圆环刻槽的圆心位于正方形贴片所选加载的该组对角的对角线上，此对角线为所述缺口的对称线；下表面良导体层作为接地板；所述同轴馈电结构的同轴内导体接正方形贴片，同轴外导体接接地板。
所述介质基板可采用陶瓷或者环氧复合板，所述良导体层可为铜或银，所述介质基板的相对介电常数可为6.0±2.0，介质基板的形状为正方形，其边长可为60.0±9.00mm，厚度可为1.80±0.200mm。
所述正方形贴片的边长可为38.0±5.00mm。
所述矩形缝隙的矩形长边可为2.00±0.200mm，矩形短边可为1.90±0.200mm。
所述带缺口的圆环刻槽，外圆直径可为2.80±0.200mm，内圆直径可为2.00±0.200mm，缺口宽度可为1.00±0.100mm。
所述同轴馈电结构的馈电孔圆心与正方形贴片中心点的水平距离可为8.90±0.500mm。
现有的用于北斗卫星导航系统的常规天线相比，本发明具有如下突出的优点和显著的效果：
在上述技术方案中，等腰直角三角形切角可实现天线圆极化，且又因切角面积较大，其多辐射边缘可大幅度地展宽微带天线的带宽；矩形缝隙可视为电感性调节，能实现天线圆极化特性，并且能与主辐射贴片共同作用，实现对工作频点的微调谐；带缺口的圆环刻槽可视为电容性调节，能在贴片边缘引入容性电抗使得辐射贴片整体的Q值降低，进而拓宽了天线的阻抗带宽。该天线设计结构简单，通过在常规正方形贴片天线的角部加入了同时含容性和感性的扳手型调谐环，可通过这个局部区域谐振调节有效的控制天线的极化特性，灵活调节天线的辐射边长，扩展天线的频带带宽，改善天线增益，提升天线的稳定性。并且，这种新型的调谐结构还可以实现对天线中心频率的微调，使频率调节更具灵活性。利用本发明的扳手型调节结构，可按需拓宽北斗系统中1.616GHz频点带宽，兼容GPS系统1.575GHz等频点。
附图说明
图1为本发明实施例的整体结构示意图。
图2为图1的中心横截面结构示意图。
图3为本发明实施例的上表面良导体层结构示意图。
图4为本发明实施例的下表面良导体层结构示意图。
图5为本发明实施例的回波损耗(S11)性能图。在图5中，横坐标表示频率(GHz)，纵坐标表示回波损耗强度(dB)。
图6为本发明实施例的E面方向图。在图6中，坐标为极坐标。
图7为本发明实施例的H面方向图。在图7中，坐标为极坐标。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
参见图1～4，本发明实施例设有介质基板1、上表面良导体层2、下表面良导体层3和同轴馈电结构4。介质基板1的介电常数为5.8，轮廓为正方形，边长为60.0±9.00mm，厚度为1.80±0.200mm。上表面良导体层2为正方形贴片，边长为38.0±5.00mm。在正方形贴片2的一组对角上对称加载两个扳手型谐振环，扳手型谐振环是由一等腰直角三角形切角21、矩形缝隙22和带缺口的圆环刻槽23组成的感性和容性组合的角部谐振结构。所述等腰直角三角形切角21的顶点与正方形贴片2所选加载对角的顶点重合，两条直角边位于由此顶点引出的正方形贴片2的两条边上，所述矩形缝隙22提供感性调节，其一条短边与等腰直角三角形切角21的斜边重合，另一短边为所述带缺口的圆环刻槽23外圆的一条弦，所述圆环刻槽23提供容性调节，其圆心位于正方形贴片2所选加载的该组对角的对角线上，所述缺口关于此对角线对称。所述矩形缝隙22的矩形长边为2.00±0.200mm,短边为1.90±0.200mm。所述带缺口的圆环刻槽23的外圆直径为2.80±0.200mm，内圆直径为2.00±0.200mm，缺口宽度为1.00±0.100mm。所述同轴馈电结构4的同轴内导体接正方形贴片2，同轴外导体接下表面良导体层3(接地板)。同轴馈电结构4是直径为1.00±0.100mm的空心圆柱，该空心圆柱的圆心与正方形贴片2中心点的水平距离为8.90±0.500mm。
参见图5，从图5中可以看出，本发明中的天线回波损耗小于-10dB的阻抗带宽范围是1.568～1.620GHz,数值为52MHz，这个范围覆盖了北斗导航系统的1.616GHz频点。而北斗导航系统的一大技术难点便是1.616GHz频点的带宽较窄，一般只有30MHz，本发明的天线带宽比一般情况下展宽了1.73倍，这表明本发明有效地拓宽了天线带宽。同时，利用本发明的扳手型谐振环结构，可对频率进行灵活调节，使本发明还兼容了GPS系统中的1.575GHz这一频点，提升了天线的性能。
参见图6和7，图6为E面图，图7为H面图。从图6和7中可以看出，本发明具有定向辐射特性，可以满足卫星通信系统的要求。
表1给出本发明的制造加工误差对天线的影响特性。
表1
注：表1中的数据已有一定冗余，各参数之间有一定关联性，给出的是均衡特性，可根据需优化结构参数完成特殊设计。

Claims (7)

1.扳手型谐振环加载北斗微带天线，包括介质基板、上表面良导体层、下表面良导体层和同轴馈电结构；其特征在于，
上表面良导体层和下表面良导体层分别涂敷于介质基板的上下表面；上表面良导体层为正方形贴片，正方形贴片设于介质基板中部，在正方形贴片的一组对角上对称加载2个扳手型谐振环，所述扳手型谐振环是由一等腰直角三角形切角、矩形缝隙和带缺口的圆环刻槽组成的感性和容性组合的角部谐振结构；所述等腰直角三角形切角的顶点与正方形贴片所选加载对角的顶点重合，两条直角边位于由此顶点引出的正方形贴片的两条边上，所述矩形缝隙的一条短边与等腰直角三角形切角的斜边重合，矩形缝隙的另一短边为所述带缺口的圆环刻槽外圆的一条弦，所述带缺口的圆环刻槽的圆心位于正方形贴片所选加载的该组对角的对角线上，此对角线为所述缺口的对称线；下表面良导体层作为接地板；所述同轴馈电结构的同轴内导体接正方形贴片，同轴外导体接接地板。
2.如权利要求1所述扳手型谐振环加载北斗微带天线，其特征在于，所述介质基板采用陶瓷或者环氧复合板，所述良导体层为铜或银，所述介质基板的相对介电常数为6.0±2.0。
3.如权利要求2所述扳手型谐振环加载北斗微带天线，其特征在于，所述介质基板的形状为正方形，边长为60.0±9.00mm，厚度为1.80±0.200mm。
4.如权利要求1所述扳手型谐振环加载北斗微带天线，其特征在于，所述正方形贴片的边长为38.0±5.00mm。
5.如权利要求1所述扳手型谐振环加载北斗微带天线，其特征在于，所述矩形缝隙的矩形长边为2.00±0.200mm，矩形短边为1.90±0.200mm。
6.如权利要求1所述扳手型谐振环加载北斗微带天线，其特征在于，所述带缺口的圆环刻槽的外圆直径为2.80±0.200mm，内圆直径为2.00±0.200mm，缺口宽度为1.00±0.100mm。
7.如权利要求1所述扳手型谐振环加载北斗微带天线，其特征在于，所述同轴馈电结构的馈电孔的圆心与正方形贴片中心点的水平距离为8.90±0.500mm。
CN201510362277.3A 2015-06-26 2015-06-26 扳手型谐振环加载北斗微带天线 Expired - Fee Related CN104934714B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510362277.3A CN104934714B (zh) 2015-06-26 2015-06-26 扳手型谐振环加载北斗微带天线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510362277.3A CN104934714B (zh) 2015-06-26 2015-06-26 扳手型谐振环加载北斗微带天线

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104934714A true CN104934714A (zh) 2015-09-23
CN104934714B CN104934714B (zh) 2018-01-23

Family

ID=54121763

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510362277.3A Expired - Fee Related CN104934714B (zh) 2015-06-26 2015-06-26 扳手型谐振环加载北斗微带天线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104934714B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106356617A (zh) * 2016-09-20 2017-01-25 厦门大学 北斗导航系统月牙圆弧分布加载双频圆极化多馈微带天线
CN106384880A (zh) * 2016-09-20 2017-02-08 厦门大学 北斗gps邻近频段双定位体系月牙缝隙阵列天线
CN109273845A (zh) * 2018-10-16 2019-01-25 东莞华贝电子科技有限公司 一种定向天线、基于多天线设计的终端及降低功耗的方法
WO2023087161A1 (en) * 2021-11-17 2023-05-25 Boe Technology Group Co., Ltd. Antenna and display apparatus

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060097924A1 (en) * 2004-11-10 2006-05-11 Korkut Yegin Integrated GPS and SDARS antenna
KR20130076130A (ko) * 2011-12-28 2013-07-08 한양대학교 산학협력단 전자파 흡수율 특성 및 전/후방비가 개선된 인체 통신용 패치 안테나
CN103199336A (zh) * 2012-12-24 2013-07-10 厦门大学 应用于北斗系统的双框带切口四桥跨接微带天线
CN104617396A (zh) * 2015-01-15 2015-05-13 厦门大学 斜梯式调谐臂及耳状耦合圆环北斗双频宽频微带天线

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060097924A1 (en) * 2004-11-10 2006-05-11 Korkut Yegin Integrated GPS and SDARS antenna
KR20130076130A (ko) * 2011-12-28 2013-07-08 한양대학교 산학협력단 전자파 흡수율 특성 및 전/후방비가 개선된 인체 통신용 패치 안테나
CN103199336A (zh) * 2012-12-24 2013-07-10 厦门大学 应用于北斗系统的双框带切口四桥跨接微带天线
CN104617396A (zh) * 2015-01-15 2015-05-13 厦门大学 斜梯式调谐臂及耳状耦合圆环北斗双频宽频微带天线

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106356617A (zh) * 2016-09-20 2017-01-25 厦门大学 北斗导航系统月牙圆弧分布加载双频圆极化多馈微带天线
CN106384880A (zh) * 2016-09-20 2017-02-08 厦门大学 北斗gps邻近频段双定位体系月牙缝隙阵列天线
CN106384880B (zh) * 2016-09-20 2019-02-26 厦门大学 北斗gps邻近频段双定位体系月牙缝隙阵列天线
CN106356617B (zh) * 2016-09-20 2019-02-26 厦门大学 北斗导航系统月牙圆弧分布加载双频圆极化多馈微带天线
CN109273845A (zh) * 2018-10-16 2019-01-25 东莞华贝电子科技有限公司 一种定向天线、基于多天线设计的终端及降低功耗的方法
WO2023087161A1 (en) * 2021-11-17 2023-05-25 Boe Technology Group Co., Ltd. Antenna and display apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
CN104934714B (zh) 2018-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103490151B (zh) 一种l波段宽频带圆极化微带天线
CN103151606B (zh) 一种嵌套式Koch分形北斗双频微带天线
CN103427160B (zh) 耳状调谐环叠层耦合北斗双频微带天线
CN201797044U (zh) 单贴片双频双极化微带天线
CN104241827B (zh) 一种多频兼容叠层微带天线
CN106329099B (zh) 应用于北斗终端的宽带圆极化滤波天线
CN103094681A (zh) Csrr阵列叠层耦合北斗双频微带天线
CN204793202U (zh) 一种高精度测量型gnss天线
CN103199336B (zh) 应用于北斗系统的双框带切口四桥跨接微带天线
CN104934714B (zh) 扳手型谐振环加载北斗微带天线
CN103794846B (zh) 一种双频圆极化北斗天线
CN203733942U (zh) 一种用于北斗导航定位系统的双频双极化天线
CN105186128B (zh) 带变电抗谐振环的csrr分布控制北斗双频天线
CN104466382B (zh) 基于嵌套递归旋转对称csrr分布阵列的叠层微带天线
CN103700946B (zh) 带跨臂缝隙耦合的寄生三角多臂天线
CN103633444A (zh) 用于北斗导航系统的耦合阵列微带天线
CN104319474B (zh) 城墙状孔缝多级耦合平面引向多应用叠层天线
CN106356617B (zh) 北斗导航系统月牙圆弧分布加载双频圆极化多馈微带天线
CN103840267B (zh) 基于引向臂阵列的北斗三角形陶瓷微带天线
CN102769183B (zh) 应用于北斗系统的四螺旋分布加载振子微带天线
CN103500879B (zh) 一种带叉指耦合控制的桥式跨接双频微带天线
CN103117454A (zh) 宽带圆极化高增益组合天线
CN215342996U (zh) 圆极化天线
CN103996899A (zh) 基于互补分裂谐振环的十字缝隙贴片天线
CN109904584A (zh) 一种双极化微带贴片天线单元及天线阵

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180123

Termination date: 20180626

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee