CN110112554A - 一种圆极化微带天线 - Google Patents

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杨光
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王敬
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    • H01Q5/385—Two or more parasitic elements

Abstract

本发明公开了一种圆极化微带天线，包括一层介质基板，所述介质基板顶层中心印有正方形主贴片和四条相同的寄生条带，介质基板背面中心印制有地板并加载有SMA同轴探针，所述主贴片每一侧平行设置有一条寄生条带，四条寄生条带围绕主贴片中心交替90度设置。该天线通过在方形贴片对角线上开槽获得圆极化特性。贴片四周顺序加载寄生条带，利用贴片与条带以及地板之间的相互耦合，在条带上产生新的圆极化频点，拓展了天线的轴比带宽。通过调整地板的尺寸，实现了天线宽带宽波束的性能。

Description

一种圆极化微带天线
技术领域
本发明涉及一种微带贴片天线，特别是一种宽带宽波束的圆极化微带天线，属于天线技术领域，可用于卫星导航系统。
背景技术
随着各大卫星导航系统的快速发展，导航终端不仅需要能够接收各大导航系统的信号，而且还要获得尽可能多的通信链路来克服地域限制，这就要求天线能够实现宽带、宽波束等特点。微带天线具有体积小、重量轻、易共形等优点，且易于实现圆极化，所以在卫星导航领域受到了广泛关注。微带天线拓展带宽的方法有附加寄生单元、提高天线剖面、使用高介电常数的介质板等方法；微带天线拓展轴比波束宽度的方法有多层堆叠结构、引入垂直电流或环形电流等方法，目前，很少有微带天线同时实现宽带宽波束的效果。
发明内容
针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种具有更宽的带宽、更大的轴比波束宽度、更低的交叉极化电平的圆极化微带天线。
为解决上述技术问题，本发明提供一种圆极化微带天线，包括一层介质基板，所述介质基板顶层中心印有正方形主贴片和四条相同的寄生条带，介质基板背面中心印制有地板并加载有SMA同轴探针，所述主贴片每一侧平行设置有一条寄生条带，四条寄生条带围绕主贴片中心交替90度设置，每一条寄生条带和主贴片之间有间隙。
本发明还包括：
1.沿主贴片对角线设置有矩形槽，介质基板为正方形，地板为正方形。
2.介质基板的边长大于地板边长，地板边长大于主贴片边长。
3.天线由SMA同轴探针馈电。
4.介质基板为Rogers 4003。
5.主贴片边长48.2mm，矩形槽尺寸为长12mm、宽地板边长65mm，介质基板边长为120mm，寄生条带尺寸长69mm宽7mm。
6.每条寄生条带到最近介质板边缘距离为3.5mm，每条寄生条带距离正方形主贴片对应边距离为7.3mm。
本发明有益效果：本发明提出了一种宽带宽波束的圆极化微带天线。相比于一般的卫星导航微带天线，该天线具有更宽的带宽、更大的轴比波束宽度、更低的交叉极化电平，能更好的应用于卫星导航领域。该天线具有剖面低、体积小、成本低等优点。增加寄生单元不仅可以拓展天线的带宽，同时利用天线的特殊结构可以同时提高天线的波束宽度，另外，该结构还可以方便的集成在电路板中，不会增加天线的剖面。
(1)该天线以微带天线为基础进行设计，天线集馈电、辐射为一体，结构简单，利用印刷电路工艺进行生产，具有剖面低、重量轻、精度高、成本低等优点。
(2)该天线采用寄生贴片技术、临近耦合技术形成新的圆极化频点，从而提高了天线工作带宽。
(3)该天线采用不完整地技术，增加了天线的轴比波束宽度。
附图说明
图1是本发明圆极化微带天线俯视图；
图2是本发明提供的一种圆极化微带天线内部结构示意图；
图3为本发明实施例提供的圆极化微带天线阻抗带宽与频率的关系图；
图4为本发明实施例提供的圆极化微带天线轴比带宽与频率的关系图；
图5为本发明实施例提供的圆极化微带天线1.561GHz频点处的轴比波束宽度图；
图6为本发明实施例提供的圆极化微带天线1.575GHz频点处的轴比波束宽度图；
图7为本发明实施例提供的圆极化微带天线1.561GHz频点处的天线方向图；
图8为本发明实施例提供的圆极化微带天线1.575GHz频点处的天线方向图；
图9为本发明实施例提供的圆极化微带天线天下增益与频率的关系图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式做进一步说明。
本发明天线通过在方形贴片对角线上开槽获得圆极化特性。贴片四周顺序加载寄生条带，利用贴片与条带以及地板之间的相互耦合，在条带上产生新的圆极化频点，拓展了天线的轴比带宽。通过调整地板的尺寸，实现了天线宽带宽波束的性能。
如图1所示，一种宽带宽波束的圆极化微带天线，该天线采用微带天线技术获得低剖面、低成本特性，采用背馈进行馈电，采用寄生贴片技术增加天线带宽，采用不完整地技术增加天线轴比波束宽度，该天线包括1层介质基板4、正方形主贴片1及4个寄生条带3和地板2及SMA同轴探针5。
介质基板4为Rogers 4003，介质基板4顶层印制有正方形寄生贴片1和四个寄生条带3，介质基板背面印有正方形地板2，天线由SMA同轴探针5馈电。天线采用背馈技术。
正方形主贴片边长48.2mm。
正方形主贴片沿对角线挖去一个长12mm宽的矩形槽。
正方形主贴片被同轴探针激励。
寄生条带被主辐射贴片利用临近耦合所激励。
正方形地板边长65mm，相较于主辐射贴片较大。
介质基板边长为120mm。
寄生条带尺寸长69mm宽7mm。
4个相同的寄生条带印制在主贴片四周。
每个寄生条带可由相邻寄生条带绕主贴片中旋转90°获得。
每个寄生条带与相邻介质板两边的距离为21.6mm和3.5mm。
本实施例提供一种宽带宽波束圆极化微带天线，中心频率为1.57GHz，其结构如图1、2所示，主要包括：
介质基板，该基板采用介电常数为3.66的Rogers 4003，厚度为1.52mm，介质基板顶层是印制带有对角线开槽的正方形主贴片及4个寄生条带，背面是正方形地板。
如图1、2所示，本发明实施方式提供的微带天线可在长120mm宽120mm厚1.52mm的尺寸内,实现阻抗带宽3.18％(1.545-1.62GHz)以及轴比带宽3.18％(1.545-1.62GHz)，在两频点处增益优于4dBic，天线在1.561GHz时3dB轴比波束宽度为153°，在1.575GHz的3dB轴比波束宽度为160°。在两频点处的交叉极化水平在20dB以下。

Claims (7)

1.一种圆极化微带天线，其特征在于：包括一层介质基板，所述介质基板顶层中心印有正方形主贴片和四条相同的寄生条带，介质基板背面中心印制有地板并加载有SMA同轴探针，所述主贴片每一侧平行设置有一条寄生条带，四条寄生条带围绕主贴片中心交替90度设置,每一条寄生条带和主贴片之间有间隙。
2.根据权利要求1所述的一种圆极化微带天线，其特征在于：沿主贴片对角线设置有矩形槽，所述介质基板为正方形，所述地板为正方形。
3.根据权利要求2所述的一种圆极化微带天线，其特征在于：介质基板的边长大于地板边长，地板边长大于主贴片边长。
4.根据权利要求1所述的一种圆极化微带天线，其特征在于：所述天线由SMA同轴探针馈电。
5.根据权利要求1所述的一种圆极化微带天线，其特征在于：所述介质基板为Rogers4003。
6.根据权利要求2所述的一种圆极化微带天线，其特征在于：主贴片边长48.2mm，矩形槽尺寸为长12mm、宽地板边长65mm，介质基板边长为120mm，寄生条带尺寸长69mm宽7mm。
7.根据权利要求6所述的一种圆极化微带天线，其特征在于：每条寄生条带到最近介质板边缘距离为3.5mm，每条寄生条带距离正方形主贴片对应边距离为7.3mm。
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