CN108539410A - 一种层叠微带uhf天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种层叠微带UHF天线，包括天线底座、设置在天线底座上表面的层叠微带天线单元，与层叠微带天线单元连接的馈电装置；所述层叠微带天线单元从上往下依次为上辐射单元层、上介质层、下辐射层和下介质层；所述馈电装置包括设置在上介质层上表面的由两个金属片组成的耦合层、与耦合层分别连接的第一馈电探针和第二馈电探针，设置在天线底座内腔分别与所述第一馈电探针和第二馈电探针电连接的馈电网络。本发明结构紧凑、体积小、重量轻、剖面低、频带宽、安装调试方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种微带天线，具体涉及一种层叠微带UHF天线。
背景技术
目前，移动卫星通信系统得到广泛的应用，卫星通信天线的应用范围也涵盖车载、船载、机载及弹载等方面，而机载和弹载应用方面对于天线的重量、尺寸要求很高。工作在UHF 频段的天线，由于传输的电磁波波长约有1米左右，天线的外形高度一般要大于四分之一波长（约0.25米），不能满足机载或弹载的尺寸要求；因此，天线装置的小型化、低剖面、轻重量成为卫星通信天线的设计重点及难点。
微带天线具有低剖面、重量轻、易加工、成本低等诸多优点，在卫星通信领域都得广泛使用；然而，现有的微带天线存在以下缺陷：常规单层结构天线的外形仍然偏大；不能实现多频的特性；虽可以工作于多个频点，但其相应的耦合器及功分移相网络结构复杂，相互间连接接口和电缆占用空间大，不利于实现天线的小型化和低剖面。
发明内容
发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种结构紧凑、体积小、重量轻、剖面低、频带宽、安装调试方便的层叠微带UHF天线。
技术方案：本发明所述层叠微带UHF天线，包括天线底座、设置在天线底座上表面的层叠微带天线单元，与层叠微带天线单元连接的馈电装置；所述层叠微带天线单元从上往下依次为上辐射单元层、上介质层、下辐射层和下介质层；所述馈电装置包括设置在上介质层上表面的由两个金属片组成的耦合层、与耦合层分别连接的第一馈电探针和第二馈电探针，设置在天线底座内腔分别与所述第一馈电探针和第二馈电探针电连接的馈电网络。
进一步地完善上述技术方案，所述上辐射层为圆形微带结构，上辐射层的圆周边缘十字方向上延伸有长度相同的4个调谐支节。
进一步地，所述下辐射层为圆形微带结构，下辐射层的圆周边缘十字方向上内凹有长度相同的4个微扰装置。
进一步地，所述馈电网络采用四端口电桥结构，馈电网络的第一端口和第二端口分别与第一馈电探针和第二馈电探针电连接，馈电网络的第三端口与负载电阻电连接，馈电网络的第四端口与接口连接器连接。
进一步地，所述第一馈电探针和第二馈电探针的外部设置有介质衬套，所述介质衬套的下端与天线底座紧配合压入固定，介质衬套的上部伸入下辐射层和下介质层的对应过孔。
进一步地，所述上介质层和下介质层采用相同相对介电常数的介质材料。
进一步地，所述介质材料的相对介电常数为2.6。
进一步地，所述层叠微带天线单元通过位于天线底座中心位置处的中心柱及均匀分布在层叠微带天线单元圆周边缘的螺栓固定在天线底座上。
进一步地，所述天线底座的下部空腔开口位置处设置有屏蔽盖板。
有益效果：（1）本发明采用微带层叠结构，天线的辐射结构为两层层叠的微带，上辐射单元层用于覆盖高频段，下辐射单元层用于覆盖低频段，在上辐射层和下辐射层之间设有的馈电探针支撑的耦合层，方便地实现了双频工作和增加了工作频带带宽。
（2）本发明的层叠微带天线单元采用双馈电点、等功率、馈电相差90度形成圆极化，馈电网络使用电桥结构加载50欧姆匹配吸收电阻，一方面保证了圆极化效果，另一方面保证了驻波比和功率容量。
（3）本发明在上辐射单元层和下辐射单元层分别设置有旋转对称分布的调谐支节和微扰装置，并设置上下位置可调的双馈电点馈电结构，通过调节调谐支节的延伸长度、微扰装置的内凹长度及耦合层的上下位置，实现了通过多种调试方法来获得需要的天线辐射频率及性能，调试灵活方便。
（4）本发明结构紧凑，尺寸小，天线高度在实现需求的阻抗带宽下，本发明的高度仅为 0.05λ（λ 为天线的工作波长），天线直径不超过300毫米；并通过金属紧固件替代常规微带天线所采用的介质紧固件进行连接固定，实现了天线安装轮廓低、结构紧凑牢固、、易于集成使用、抗机载、弹载环境能力好的有益效果。
附图说明
图1为本发明主视图。
图2为本发明仰视图。
图3为图1中上辐射单元层结构图。
图4为图1中下辐射单元层结构图。
图中，1、天线底座；2、屏蔽盖板；3、上辐射单元层；4、下辐射单元层；5、耦合层；6、上介质层；7、下介质层；8、馈电网络；9、第一馈电探针；10、第二馈电探针；11、介质衬套；12、中心柱；13、负载电阻；14、接口连接器；15、第一螺栓；16、第二螺栓；31、调谐支节；41、微扰装置。
具体实施方式
下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1：一种层叠微带UHF天线，如图1和2所示，包括天线底座1、层叠微带天线单元、中心柱12、馈电装置和屏蔽盖板2。
所述天线底座1为天线装置的承载体，天线底座1为空腔圆盘结构。所述层叠微带天线单元设置在天线底座1的上表面，通过设置在天线底座1中心位置处的中心柱12与天线底座1固定连接；层叠微带天线单元的四周通过8个第一螺栓15固定连接，所述第一螺栓15为金属螺栓，保证了天线装置的机械性能。所述中心柱12为上端带翻边的金属圆柱体，中心柱12的下端中心设有螺纹孔，中心柱12的高度略小于层叠微带天线单元的总厚度；安装时，通过旋紧第二螺栓16使中心柱12的翻边压紧层叠微带天线单元。所述屏蔽盖板2设置在天线底座1空腔开口的台阶面上，以起到屏蔽的作用。
所述层叠微带天线单元包括从上往下依次设置的上辐射单元层3、上介质层6、下辐射单元层4和下介质层7，以及设置在上介质层6上表面的耦合层5。所述上介质层6置于上辐射层与下辐射层之间，下介质层7置于下辐射层与天线底座1之间。所述上介质层6与下介质层7采用材料相同、相对介电常数为2.6的介质材料。所述耦合层5为两个呈圆盘状的金属片，耦合层5置于上介质层6上表面的两个台阶孔内。通过这样的设计，达到天线小型化的特点。
如图3所示，所述上辐射单元层3为圆形微带结构，用于覆盖高频段；上辐射单元层3的圆周边缘在十字方向上延伸有长度相同的4个调谐支节31，改变所述调谐支节31的延伸长度即可微调天线的低频段辐射频率，使得微调后的辐射频率更适合天线的工作、效率更高。
如图4所示，所述下辐射单元层4为圆形微带结构，用于覆盖低频段；下辐射单元层4的圆周边缘在十字方向上向内凹陷有长度相同的4个微扰装置41，改变所述微扰装置41的内凹长度即可微调天线的高频段辐射频率，使得微调后的辐射频率更适合天线的工作、效率更高。
所述馈电装置包括耦合层5、分别与耦合层5连接的第一馈电探针9和第二馈电探针10、分别与所述第一馈电探针9和第二馈电探针10电连接的馈电网络8。所述第一馈电探针9和第二馈电探针10的另一端设置有外螺纹及端口开槽，第一馈电探针9和第二馈电探针10的外部设置有介质衬套11，所述外螺纹与介质衬套11形成螺纹连接，所述介质衬套11的下端与天线底座1紧配合压入固定，介质衬套11的上部伸入下辐射单元层4和下介质层7的对应过孔。所述第一馈电探针9和第二馈电探针10的下方开槽端伸出设置在天线底座1内腔的馈电网络8对应的两个馈电孔。通过起子和调试用导电螺母可方便地调整耦合层5在上辐射单元层3和下辐射单元层4之间的位置，从而获得良好的天线性能；采用焊接的方式将馈电网络8与馈电探针电连接，以保证连接的可靠性。
所述馈电网络8为四端口电桥结构，形成在相对介电常数为2.6的介质材料上。馈电网络8的第一端口和第二端口分别与第一馈电探针9和第二馈电探针10电连接，馈电网络8的第三端口和负载电阻13电连接，馈电网络8的第四端口和接口连接器14电连接。由于层叠微带天线单元采用双馈电点、等功率、馈电信号相差90度的方式形成圆极化，馈电网络8使用电桥结构加载50Ω匹配吸收电阻，一方面保证了天线的圆极化效果，另一方面保证驻波比。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (9)
1.一种层叠微带UHF天线，包括天线底座、设置在天线底座上表面的层叠微带天线单元，与层叠微带天线单元连接的馈电装置；其特征在于：所述层叠微带天线单元从上往下依次为上辐射单元层、上介质层、下辐射层和下介质层；所述馈电装置包括设置在上介质层上表面的由两个金属片组成的耦合层、与耦合层分别连接的第一馈电探针和第二馈电探针，设置在天线底座内腔分别与所述第一馈电探针和第二馈电探针电连接的馈电网络。
2.根据权利要求1所述的层叠微带UHF天线，其特征在于：所述上辐射层为圆形微带结构，上辐射层的圆周边缘十字方向上延伸有长度相同的4个调谐支节。
3.根据权利要求1所述的层叠微带UHF天线，其特征在于：所述下辐射层为圆形微带结构，下辐射层的圆周边缘十字方向上内凹有长度相同的4个微扰装置。
4.根据权利要求1所述的层叠微带UHF天线，其特征在于：所述馈电网络采用四端口电桥结构，馈电网络的第一端口和第二端口分别与第一馈电探针和第二馈电探针电连接，馈电网络的第三端口与负载电阻电连接，馈电网络的第四端口与接口连接器连接。
5.根据权利要求4所述的层叠微带UHF天线，其特征在于：所述第一馈电探针和第二馈电探针的外部设置有介质衬套，所述介质衬套的下端与天线底座紧配合压入固定，介质衬套的上部伸入下辐射层和下介质层的对应过孔。
6.根据权利要求1所述的层叠微带UHF天线，其特征在于：所述上介质层和下介质层采用相同相对介电常数的介质材料。
7.根据权利要求6所述的层叠微带UHF天线，其特征在于：所述介质材料的相对介电常数为2.6。
8.根据权利要求1所述的层叠微带UHF天线，其特征在于：所述层叠微带天线单元通过位于天线底座中心位置处的中心柱及均匀分布在层叠微带天线单元圆周边缘的螺栓固定在天线底座上。
9.根据权利要求1所述的层叠微带UHF天线，其特征在于：所述天线底座的下部空腔开口位置处设置有屏蔽盖板。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20180914 |