CN203288753U - 一种叠层天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种叠层天线，其特征在于，它是在叠层天线主体的底层天线中心钻孔，并过孔边缘金属化，天线辐射金属面与地相连，孔边缘与地相接触构成零电位环，形成短路环。本实用新型使各层天线端口隔离度大于20dB，满足工程天线收发隔离度的需要；并且由于各天线端耦合的有效抑制，底层天线增益也有明显提高；结构新颖，加工简单有效，并能提高天线多径抑制能力，提高多频天线接收效果；应用广泛，能应用在各种介电常数板材叠层天线设计上，也能运用在陶瓷叠层天线设计上，在北斗测量领域中的车载型测量天线以及手持型天线有很广泛的应用空间。
Description
技术领域
本实用新型涉及天线设备技术领域，更具体的是涉及一种应用于多层卫星导航天线系统上的提高叠层天线隔离度的技术。
背景技术
北斗卫星定位导航系统是我国正在大力推进的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统，它由空间段、地面段和用户段三部分组成。空间段由两颗地球静止轨道卫星， 一颗在轨备份卫星组成， 地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站:用户段由北斗用户终端以及能与美国GPS 、俄罗斯GLONASS 、欧洲GALILEO 等其他卫星导航系统兼容的终端组成。
为了满足卫星通信需要，天线设计趋向具备多频段、高增益、高隔离度等方向发展。而多频段天线主要实现方式为叠层，由于在空间的限制，各层天线的电磁干扰明显，主要体现在天线之间的耦合。为了实现各天线间的正常工作，避免相互干扰，要求减小天线间的有害耦合。因此，提高天线隔离度已成为实现卫星通信系统兼容工作的前提条件。在实际工程中， 要求所采取的提高隔离度的措施应尽量可操作性强，且尽量少占用系统的空间。
由于北斗卫星导航定位系统要求有源应答，所以天线要求同时兼顾收发功能，与GPS 全球卫星导航系统相比， 这势必增加了我们的地面用户系统研发难度。
目前市场上北斗天线，一种比较常用的是车载北斗天线所采用的发射天线和接收天线均采用微带双点馈电方形贴片模式，这种模式虽然能够工作，但发射天线和接收天线之间隔离度低。耦合严重，上层天线耦合出下层天线的频率，上层天线吸收到下层天线的能量，导致下层天线顶端增益以及低仰角增益明显下降。
综上所述，现有的叠层天线不易实现高隔离度以及低仰角高增益。
发明内容
本实用新型的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种结构新颖，加工简单有效，应用广泛，提高多频天线接收效果，满足工程天线收发隔离度的需要的叠层天线。
本实用新型是采用如下技术解决方案来实现上述目的：一种叠层天线，其特征在于，它是在叠层天线主体的底层天线中心钻孔，并过孔边缘金属化，天线辐射金属面与地相连，孔边缘与地相接触构成零电位环，形成短路环，对天线辐射不构成影响。
作为上述方案的进一步说明，所述叠层天线主体还包括上层天线和中层天线，金属过孔的孔径取决于中层及上层的天线馈电位置，中上层的天线的馈电位置均在金属过孔内；叠层天线主体的低频振子在底层，高频振子在上层。
所述底层天线的50欧姆馈电位置在短路环外面，中上层的天线馈针从短路环内穿出，并在中上层天线进行50欧姆位置馈电。
该技术能应用在各种介电常数的板材天线制作上，以满足测量性天线的需要；也能应用在高介电常数的陶瓷体上以实现天线的小型化需要。
所述各层天线可根据实际需要进行单点馈电、双点馈电或四点馈电方式的变换；在双点馈电或四点馈电的馈电方式下，此技术增加了两个馈电位置的物理空间；同样增加了天线自身端口间的隔离度，有效提高天线本身的增益以及抗抑制能力。
所述技术包括建模仿真运算，根据计算结果并实现在实际工程当中，具体实施步骤为：
a、通过工程实际需求，确认各层天线的特性，包括各层天线的工作频率，工作带宽，受干扰频段和天线的馈电位置；低频振子在底层，高频振子在上层；
b、根据中层天线确定50欧姆馈电位置，进而确定底层振子金属短路环的孔径；中上层馈电位置必须在金属圆环内部进行馈电；
c、确定金属短路环孔径后，再次通过仿真模拟，确定底层天线在该工作频率的50欧姆馈电位置；并确定各层天线50欧姆匹配的馈电位置；
d、确认具体天线工作特性，利用金属短路环把中层与底层的振子馈电位置进行金属屏蔽，同时增加各馈电位置的物理空间。
本实用新型采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：
1、本实用新型使各层天线端口隔离度高于15dB以上，满足工程天线收发隔离度的需要；并且由于各天线端耦合的有效抑制，底层天线增益也有明显提高。
2、结构新颖，加工简单有效，并能提高天线多径抑制能力，提高多频天线接收效果。
3、应用广泛，该方案能应用在各种介电常数板材叠层天线设计上，也能运用在陶瓷叠层天线设计上，在北斗测量领域中的车载型测量天线以及手持型天线有很广泛的应用空间。
附图说明
图1为本实用新型用印制板实现的具体工程图；
图2本实用新型用印制板应用于整体方案工程正面图；
图3本实用新型用陶瓷应用于整体方案工程正面图；
图4本实用新型用陶瓷应用于整体方案工程俯视图；
图5为本实用新型在实际工程应用中，底层与中层天线隔离度的性能指标。
附图标记说明：1、底层天线 2、孔 3、上层天线 4、中层天线 5、天线馈电位置。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本实用新型的具体实施方案进行进一步详述。
如图1-图4所示，本实用新型一种叠层天线，它是在叠层天线主体的底层天线1中心钻孔2，并过孔边缘金属化，天线辐射金属面与地相连，孔边缘与地相接触构成零电位环，形成短路环，对天线辐射不构成影响。其中，叠层天线主体除了底层天线1外，还包括上层天线3和中层天线4，中上层与下层分别采用微带圆极化天线，金属过孔的孔径取决于中层及上层的天线馈电位置5，中上层的天线的馈电位置均在金属过孔内。底层天线的50欧姆馈电位置在短路环外面，中上层的天线馈针从短路环内穿出，并在中上层进行50欧姆位置馈电。各层天线可根据实际需要进行单点馈电、双点馈电或四点馈电方式的变换；在双点馈电或四点馈电的馈电方式下，此技术增加了两个馈电位置的物理空间；同样增加了天线自身端口间的隔离度，有效提高天线本身的增益以及抗抑制能力。
所述技术包括建模仿真运算，根据计算结果并实现在实际工程当中，具体实施步骤为：
1、通过工程实际需求，确认各层天线的特性，包括各层天线的工作频率，工作带宽，受干扰频段和天线的馈电位置；一般而言，低频振子在底层，高频振子在上层；底层振子形式如附图1；
2、根据中层天线确定50欧姆馈电位置，进而确定底层振子金属短路环的孔径；其关键在于中上层馈电位置必须在金属圆环内部进行馈电；如附图2和附图3；
3、确定金属短路环孔径后，再次通过仿真模拟，确定底层天线在该工作频率的50欧姆馈电位置，通过俯视图4可看出各馈电的位置；
4、根据实际调试，确认具体天线工作特性，利用金属短路环把中层与底层的振子馈电位置进行金属屏蔽，同时增加各馈电位置的物理空间；能使各层天线隔离度大于20dB以上，满足工程隔离度的需要；并且由于耦合的有效抑制；致使底层天线增益也有明显提高；
5、根据空间尺寸以及工程需要，该专利方案同时能应用在各种介电常数(如F4B、Taconic、Rogers)的板材天线制作上，如附图2所示；以满足测量性天线的需要；也能应用在高介电常数的陶瓷体上（如附图4），以实现天线的小型化需要；
6、根据实际工程问题，应用本实用新型技术对天线隔离度优化的实际状况，如附图5所示。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (1)
1.一种叠层天线，其特征在于，它是在叠层天线主体的底层天线中心钻孔，并过孔边缘金属化，天线辐射金属面与地相连，孔边缘与地相接触构成零电位环，形成短路环。
2.根据权利要求1所述的一种叠层天线，其特征在于，所述叠层天线主体还包括上层天线和中层天线，金属过孔的孔径取决于中层及上层的天线馈电位置，中上层的天线的馈电位置均在金属过孔内。
3.根据权利要求1所述的一种叠层天线，其特征在于，底层天线的50欧姆馈电位置在短路环外面，中上层的天线馈针从短路环内穿出，并在中上层天线进行50欧姆位置馈电。
4.根据权利要求1所述的一种叠层天线，其特征在于，所述叠层天线主体采用板材天线或陶瓷体。
5.根据权利要求2所述的一种叠层天线，其特征在于，所述各层天线以单点馈电、双点馈电或四点馈电方式的变换。
6.根据权利要求3所述的一种叠层天线，其特征在于，所述叠层天线主体的低频振子在底层，高频振子在上层。
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| CN2013202460602U CN203288753U (zh) | 2013-05-08 | 2013-05-08 | 一种叠层天线 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Country Status (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104682016A (zh) * | 2013-11-26 | 2015-06-03 | 广东盛路通信科技股份有限公司 | 一种多频小型化手持机天线 |
| CN106785483A (zh) * | 2016-11-17 | 2017-05-31 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种新的高隔离度波束共轴天线阵列 |
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2013
- 2013-05-08 CN CN2013202460602U patent/CN203288753U/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN104682016B (zh) * | 2013-11-26 | 2018-11-16 | 深圳市朗赛微波通信有限公司 | 一种多频小型化手持机天线 |
| CN106785483A (zh) * | 2016-11-17 | 2017-05-31 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种新的高隔离度波束共轴天线阵列 |
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