[發明專利]棒縫復合引向雙頻雙饋低仰角高增益微帶天線

有效

• 申請號: 201310364387.4
• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN103401069A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 周建華;全威;游佰強;胡寶法
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q13/08;H01Q5/00
• 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;曾權

技術領域

本發明涉及一種微帶天線，尤其是涉及一種用于北斗導航系統的高增益低仰角雙頻雙饋的小型化微帶天線。

背景技術

北斗衛星導航系統（BeiDou(COMPASS）Navigation?Satellite?System)是中國的重要研發熱點，擁有獨立和高精度導航能力。目前，北斗衛星導航系統已成為ICG（聯合國衛星導航委員會）認可的四大核心供應商之一，躋身于衛星導航國際舞臺。該系統將為中國及周邊地區的軍民用戶提供陸、海、空導航定位服務，促進衛星定位、導航、授時與通信服務功能的應用，為航天用戶提供定位和軌道測定手段，滿足武器制導和導航定位信息交換的需要，并已在測繪、電信、水利、交通運輸、漁業、勘探、森林防火和國家安全等諸多領域逐步發揮重要作用。北斗衛星導航系統規模龐大、整體性強、技術難度高。

近年來，我國正廣泛開展國際交流與合作，積極參加ICG（全球導航衛星系統國際委員會）、ITU（國際電聯）、中歐伽利略合作、國際衛星導航領域會議等，推動頻率協調、兼容與互操作等有關工作。按照“質量、安全、應用、效益”的總要求，建設北斗衛星導航系統，滿足國家對衛星導航的戰略需求，促進應用開發和北斗產業化，為實現北斗衛星導航產業發展提供支撐，預計到2020年實現衛星導航年產值4000億元的目標。

隨著“北斗”衛星導航系統應用的范圍不斷擴大，導航技術的快速發展，對“北斗”終端天線的研究也愈加廣泛和深入，研制應用于“北斗”衛星定位接收機的小型化、多頻化、高性能的微帶天線也就得到了越來越廣泛的重視。為了更為靈活地適應北斗二代衛星導航系統的發展，研究具有較高低仰角增益的多頻多圓極化天線，是衛星通信的小型移動終端天線以及飛行器機載天線的必然趨勢。

微帶貼片天線是一種使用微帶貼片作為輻射源的天線，它具有體積小、重量輕、可共形、易于制造、饋電方式靈活、便于獲得線極化和圓極化等優點。然而，普通微帶天線的波束寬度一般只在90度左右，10度仰角處增益相對比較小（一般都在8dB以下），難以實現低仰角增益的優化。為解決多頻天線的低仰角增益問題，滿足各種定位終端應用多樣化的需求，我們將引向天線、縫隙及疊層結構等多種技術相互結合，設計一種疊層結構的棒縫復合引向雙頻雙饋低仰角高增益微帶天線。

發明內容

本發明的目的在于提供具有較高低仰角增益的一種棒縫復合引向雙頻雙饋低仰角高增益微帶天線。

本發明設有上基板和下基板，在上基板的上表面設有上層貼片，上層貼片為棒縫復合引向陣列結構的敷銅層，上層貼片設有上主微帶貼片，上主微帶貼片采用角部對稱方形切角結構，上主微帶貼片內部設有4個對稱引向縫隙，引向縫隙與上主微帶貼片邊緣留有間隙，在上主微帶貼片最外圍設有4個對稱棒縫引向振子，在上主微帶貼片中部設有高頻段饋電點；在上基板與下基板之間設有結構與上層貼片相同的夾層貼片，夾層貼片設有夾層主微帶貼片，夾層主微帶貼片采用角部對稱方形切角結構，夾層主微帶貼片內部設有4個對稱引向縫隙，4個對稱引向縫隙與夾層主微帶貼片邊緣留有間隙，在夾層主微帶貼片外圍設有4個對稱棒狀引向振子，在夾層主微帶貼片中部設有高頻段饋電點和低頻段饋電點；在下基板的下表面設有下層貼片，下層貼片上設有下主微帶貼片，在下主微帶貼片中部設有高頻段饋電點和低頻段饋電點。

本發明在使用引向天線微帶平面化技術的基礎上，再結合介質天線的原理，在天線中引入介質天線結構。介質板延伸越多，端射能力越強，低仰角優化越明顯。根據實際應用環境條件可以靈活地權衡利弊而進行微帶介質天線的設計。

本發明采用角部切矩形角結構拓寬頻帶寬度及產生圓極化，其中方形切角位于上層貼片與夾層貼片不同對角線上，以實現不同旋向的圓極化輻射特點。

本發明的設計頻率為雙頻，天線的工作頻點主要由主輻射貼片的尺寸及引向振子的尺寸及間距決定，而縫隙也很適合于實際制作樣品的后期調諧。上層貼片對應于定位系統上行的S頻段，夾層貼片對應于定位系統下行的L頻段，可覆蓋北斗衛星及衛星定位系統需要的工作頻段，也可以按序調整設計覆蓋其他應用頻段。

本發明天線的下層貼片是整個天線的接地板，接地良導體板的尺寸小于介質的尺寸，層間設有過孔，整個疊層沒有間隙，緊密相連，并采用兩個同軸結構實現雙頻饋電。

本發明與常規圓極化微帶天線相比，具有以下優點：