CN205004442U - 一种北斗二代可变隔离度抗干扰天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种工作于北斗二代频段的可变隔离度抗干扰天线及天线技术，旨在提供一种新型的具有可变隔离度的抗干扰天线。本实用新型的技术要点：包括底板(1)；在所述底板(1)的上部依次设置有4个复合材料介质块(2)；在所述复合材料介质块(2)上表面覆银层(3)；在所述底板(1)的下部设置接口(4)。本实用新型主要用于北斗二代自适应调零抗干扰终端，以及其他微波通讯相关领域。

Description

一种北斗二代可变隔离度抗干扰天线

技术领域

本实用新型涉及天线技术，特别是一种应用于微波通讯和北斗二代抗干扰天线系统及相关领域的天线。

背景技术

目前，在装载平台上如果需要天线具有在北斗二代频段各个方向抗干扰的功能，传统的做法是把陶瓷介质天线放置于底板四个角成正方形分布，但是在小尺寸情况下，这种做法的缺点是阵子之间的耦合很强，隔离度太小，无法实现各个方向的相位和幅度一致，因而无法实现北斗二代接收信号抗干扰的功能。同时在大尺寸情况下，首先得保证天线的其他指标不受影响，隔离度太高用处也不大。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，很需要一种工作于北斗二代抗干扰系统中的具有可变隔离度，相位各端口一致，幅度各端口一致的天线。

本实用新型采用的技术方案如下：

在北斗二代抗干扰天线系统中，对于一个N元阵列可以形成N-1个自由度，对于本方案提出的4元抗干扰，其自由度最大为3，也就是最多有3路干扰信号同时入射阵列时，能实现准确地定位导航，如果干扰信号的路数超过了阵列的最大自由度3，阵列不能准确地将零陷对准干扰，从而出现了方向图发生混乱的状况，也就不能准确地定位导航了。

单元阵子的间距也是影响阵列辐射特性的重要因素，通常，均匀阵列的单元间距不能大于λ/2。过大时，影响算法的精度，不利于系统的工作，过小时，耦合强，有相当部分辐射能量储存在阵列附近的感应场区。

在北斗二代抗干扰系统中，天线接收的信号经过射频前端放大滤波处理后进入数字解析处理，自适应调零算法为了达到较好的抗干扰效果，需要信号通道上有等相位和等幅度输入，才能更精确地对抗干扰源，因此需要四个复合材料介质块具有相等的相位中心，从电磁理论上来解释就是需要完全相同的四个复合材料介质块。

四个复合材料介质块的距离太近，耦合就很强，必然会影响每个介质块的相位中心，导致抗干扰效果不好，因此合理地设计复合材料介质块是解决隔离度的最好办法。要实现相位中心相同，根据天线原理，必然要均布对称，即要求四个复合材料介质块是大小相等的正方形，且每个复合材料介质块到底板边沿的距离相等，同时每个复合材料介质块上表面的银层也是大小相等的正方形。

北斗二代天线主要使用圆极化天线形式来对抗多径反射和干扰，在本专利中我们采用单馈法配合切角的形式来实现圆极化。首先采用基于空腔模型理论，利用间并模分离元产生两个辐射正交极化的简并模式工作，引入几何微扰，选择简并模分析元的大小和位置，以及恰当的馈点。这样做法的优点是结构简单、成本低、体积小。传统的做法是切左下和右上的银层角，以产生两个正交的线极化电场分量并使二者幅度相等，相位差90°，即产生了简并模工作。

本专利结合隔离度和简并模的工作方式，采用切银层四角的方式，即把银层左上、左下、右上、右下的四角切掉构成八边形，同时左下和右上角均等面积要与左上、右下角的均等面积形成简并模即可，也就是左下切角和右上切角的面积相等都为S1，左上切角和右下切角的面积相等都为S2，要实现简并模，根据天线原理，必须达到|S1-S2|＝ΔS。只要保证ΔS不变的情况下，会存在很多组S1和S2的值，而每组S1和S2又对应着不同的隔离度，这样就达到了可变隔离度的功能。

介质块距离太近时，近场耦合占主导地位，介质块之间不仅有通过底板的传导电流引起的耦合，而且有近场位移电流引起的耦合，会使相位反向导致极化反相，电流主要作用在四角上，这样的做法可以通过四个角来抵消原耦合场，达到减弱耦合的目的，也就提高了隔离度。因此可以通过改变四角的均等尺寸，在保证简并模的情况下，通过改变辐射面积来改变隔离度，以实现可变隔离度的措施。

同时在需要高隔离度的情况下，可以通过旋转每个阵子的方向，在其自身的坐标系中，以不超过外形为限。使输出接口置于安装底板下表面，并使其接口与阵子成一一对应的关系。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型中的均布对称的复合材料介质块可实现等相位等幅度的输入信号，有益于后期解码处理。

2.本实用新型的的可变隔离度措施可以应用到很多相关需要提高隔离度的领域，适合于具有高精技术要求的通信领域。

3.本实用新型具有加工简单、性能可靠、体积小、生产成本低、环境适应性好的特点，能用在需要低成本高性能的北斗二代抗干扰系统领域，以及其他微波通讯相关领域。

附图说明

图1是本实用新型的主视图。

图中标记：1为底板，2为复合材料介质块，3为银层，4为输出接口。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施案例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施案例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，在底板1上表面均布设置复合材料介质块2，在复合材料介质块2上覆银层3，在底板1下表面均布设置输出接口4，接口4与复合材料介质块2一一对应。

复合材料介质块工作原理和方式等同于微带天线的工作原理，在导体贴片与接地板之间激励起射频电磁场，并通过贴片与接地板之间的缝隙向外辐射。是一种谐振长度的半波阵子，其长度约等于λm/2，激励出电场主要靠馈点上下两条辐射边作用，使周围空间处于电磁场中。

切角主要作用为实现等幅相差90°的信号，通过接口输入为单端口信号，而复合材料介质块需要等幅相差90°的双路信号，因此采用切角的形式来形成简并模，故能满足相位要求。无论是采用哪种切角方式，目的都是为了实现简并模，本例采用切四角的形式，也是为了让左下与均等的右上切角和左上与均等的右下切角之差形成需要的简并模形式。后期则不需要馈电网络和功分网络，节约了很大的成本。四个接口置于底板下一一对应，当来波为空间自由波时，四个复合材料介质块就组成了阵列天线，天线阵列对准干扰来源来波方向产生零点，这样就对干扰源的信号进行阻止。

下面通过一个具体实施案例进一步阐述底板1、复合材料介质块2、银层3、接口4之间的关系。本实用新型中的底板1按照面积为135mm×135mm、厚度为1.0mm执行，在高精度数控铣床上铣出安装板及对应的安装位置。均匀分布4块复合材料介质块，对应频率为北斗二代B3频点，复合材料介质块尺寸为35mm×35mm，介质介电常数为16，厚度为6.0mm。复合材料介质块分布于底板的四个角，中心间距为85mm，输出接口置于底板下表面，通过接口连接器中的馈针焊接在复合材料介质块的馈电位置，由于四个介质块尺寸一样，四个银层一样，接口连接器一样，因此保证了相位和幅度一样。为了保证高隔离度，同时为了形成简并模，将每个银层的四个角都切掉，同时两两对应的切角面积应相等且与另一对切角面积之差形成ΔS，也就是形成简并模的值。因此会出现很多组值可以形成相同的ΔS，对于不同的ΔS值，对应不同的单元之间的隔离度，因此形成了可变隔离度。

对于本例中，银层尺寸为30mm×30mm，左下右上切角尺寸为3mm×3mm，左上右下切角为2.5mm×2.5mm，对应的单元隔离度为13dB；银层尺寸为31.4mm×31.4mm，左下右上切角尺寸为5mm×5mm，左上右下切角为4.5mm×4.5mm，对应的隔离度为15dB，实现了可变隔离度的目的。

经理论和实践验证，按上述关系选取参数可确保制作的天线达到设计要求。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种工作于北斗二代的可变隔离度抗干扰天线，其特征在于，包括底板(1)；在所述底板(1)的上部设置有4个复合材料介质块(2)；在所述复合材料介质块(2)上表面覆银层(3)；在所述底板(1)的下部设置4个对应的输出接口(4)，所述银层(3)的外形为八边形，为正方形切掉四角后形成，其中左下和右上均等面积要与左上、右下角的均等面积形成简并模。