[發明專利]用于北斗系統的橢圓交叉嵌套多環遞歸微帶天線

有效

• 申請號: 201310183219.5
• 申請日: 2013-05-16
• 公開（公告）號: CN103259096A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 游佰強;池金燕;胡寶法;周建華;周濤;徐婧;陸智超
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H01Q9/04
• 分類號: H01Q9/04;H01Q7/00
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及一種環狀結構的微帶天線，尤其涉及一種用于北斗系統的橢圓交叉嵌套多環遞歸微帶天線。

背景技術

中國北斗衛星導航系統（COMPASS，中文音譯名稱BeiDou），作為中國獨立發展、自主運行的全球衛星導航系統，是國家正在建設的重要空間信息基礎設施，可廣泛應用于當前經濟社會的各個領域。2003年，我國北斗一代建成并開通運行，2007年我國發射了第一顆北斗二代衛星，短短的幾年間北斗導航系統快速的發展著。特別是2010年后我國發射了多顆北斗衛星，并于北京時間2012年2月25日零時12分，中國在西昌衛星發射中心用“長征三號甲”運載火箭，將中國第十一顆北斗導航衛星成功送入太空預定轉移軌道。這是中國北斗衛星導航系統組網的第九顆傾斜地球同步軌道衛星，此次第十一顆北斗導航衛星的成功發射，標志著中國北斗區域衛星導航系統建設又邁出重要一步。目前，北斗二代系列衛星今年起將進入組網高峰期，預計在2015年形成由三十幾顆衛星組成的覆蓋全球的系統。

天線是衛星導航系統必不可少也是至關重要的部分，它決定著衛星導航系統能否正常發揮其作用與功能，因此衛星終端天線的設計對衛星導航事業的發展具有極為重要的現實意義。隨著北斗衛星導航系統的深入構建，小型化終端天線的自主開發和產品實用化已迫在眉睫。減小天線尺寸的最常見的方案是在有限空間進行折疊，分形折疊技術由于其在頻率點控制及頻點相關方面獨特的優勢常被應用于天線設計中（Xiao-Qin?Tian,Shao-bin?Liu?and?Xue-yong?Zhang.Circularly?polarized?microstrip?antenna?with?slots?for?Beidou?Navigation?System.ISSSE?Sept?2010:1-3）。國外研究分形天線的主要代表人物有美國的Nathan?Cohen和西班牙的Carles?Puente?Baliarda，他們分別創辦了Fractal?Antenna?Systems公司和Fractus?S.A.公司。其中，Nathan?Cohen的研究主要集中在具有尺寸壓縮特性的Koch分形天線，而C.Puente則主要研究具有多頻特性的Sierpinski分形天線，雖然還不盡完善但已開始得到實際的應用。目前分形天線的研究主要包括兩個方面：具有分形結構的天線單元和具有分形排列的天線陣列，此外分形環天線、分形縫隙天線、分形頻率選擇表面也得到了廣泛應用，新的分形天線結構將不斷涌現（.YB?Thakare?and?Rajkumar.Design?of?fractal?patch?antenna?for?size?and?radar?cross-section?reduction.IET?Microwave.Antenna?Propagation,2010,vol.4,Iss.2,PP:175-181）。

橢圓交叉嵌套多環遞歸微帶天線，根據類分形結構的定義也可看成為一種分形天線，它使用了新穎的嵌套分形結構，同時結合了橢圓結構的良好輻射特性可以很好地應用于北斗系統。目前，將新穎嵌套結構的分形環天線應用于北斗系統還未見報道。

發明內容

本發明的目的在于提供回波損耗低、增益高、干擾小且具半球覆蓋輻射特性的用于北斗系統的橢圓交叉嵌套多環遞歸微帶天線。

本發明設有基板，在基板的兩個表面上分別敷有上表面導體層和下表面導體層，上表面導體層加工成橢圓交叉嵌套多環遞歸輻射貼片，所述多環遞歸輻射貼片的外環由N個焦點位于i×360°/N（i=1,2,…N）的輻射線上具有長短軸的橢圓弧交疊構成，N可取2～18之間的偶數，組成外輪廓的每個橢圓弧的長短軸均相同，長軸長可為10～40mm，短軸長可為6～12mm；以相同的構成方式按組成相鄰兩個環的橢圓短軸之比η縮小形成一系列遞歸的同形貌嵌套輪廓，η可取0.2～0.9，遞歸的次數可為3～11；內輪廓橢圓弧的短軸長可為1.6～10mm，長軸長可為5～20mm，將奇數次和偶數次遞歸之間的良導體去除，形成一系列輪廓尺寸遞歸減小的縫隙嵌套環，所述縫隙嵌套環的i×360°/N（i=1,2,…N）射線部分保留寬度為0.5～2mm的良導體；所述下表面導體層作為接地板。

所述上表面導體層和下表面導體層可采用銅導體層或銀導體層等。

本發明還采用同軸饋電的形式，饋電點接近貼片的中心處上，并可向左右移動1～2mm，上下浮動1～1.5mm；并可按需設置雙饋，實現密集多峰特性。