[發明專利]小型化三階頻率可重構北斗導航天線

有效

• 申請號: 201410003838.6
• 申請日: 2014-01-03
• 公開（公告）號: CN103794870A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 孫超;鄭會利;袁盟盟;馮茂秘;栗曦
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01Q5/01
• 分類號: H01Q5/01;H01Q13/08;H01Q1/50;H01Q1/36
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域：

本發明涉及一種衛星導航天線，具體涉及一種小型化三階頻率可重構北斗導航天線，屬于衛星導航天線技術領域。?

背景技術：

隨著衛星導航技術的快速發展，許多國家都建立了自己的衛星導航系統，北斗二代（Compass）導航系統是中國自行研制的全球定位衛星導航系統，是即美國的GPS，俄羅斯的GLONASS之后第三個成熟的衛星導航系統。可在全球范圍內全天候、全天時為各類用戶提供高精度高可靠定位、導航、授時服務。北斗二代導航系統一共有三個頻段，分別是B1頻段（1559MHz——1591MHz）、B2頻段（1192MHz——1215MHz）、B3頻段（1260MHz——1279MHz）。在導航系統當中，終端導航天線起著至關重要的作用。所以，對于北斗導航三頻段手持機，需要設計一種能全部滿足三個頻段使用要求的北斗導航小型化天線來滿足其使用要求。?

傳統的三頻天線設計難度非常大，尤其是對于北斗二代導航系統的這三個頻段，這是因為這三個頻帶相隔非常窄，而且都要求一定的帶寬，同時還必須滿足圓極化輻射的特性。所以目前所發表的文獻中還沒有見到針對北斗二代這三個頻點設計的三頻天線。寬帶GNSS全頻段導航天線能滿足北斗導航系統三頻段的使用要求，但是GNSS天?線最初是為了滿足從1.1GHz——1.6GHz的多種衛星體質兼容的全球衛星導航系統的使用要求而設計的。寬帶化的設計使其體積非常大，不適合手持機使用，而且1.1GHz——1.6GHz的寬頻帶性能對于只需要三個頻段的北斗二代導航系統而言是一種資源浪費。所以目前來說，北斗二代三頻導航天線目前在天線領域依舊是空白。?

可重構天線是近些年新出現的一種天線形式，可重構天線有很多種類，包括頻率可重構，方向圖可重構，極化可重構天線等等。但無論哪種可重構天線都是通過電開關（二極管）或者機械開關來切換不同的工作模式（改變天線的結構和電流分布）從而實現可重構的。相對于傳統天線，可重構天線體積較小并且適合于性能復雜多樣化的天線設計。?

微帶天線因其小型化、低剖面、易加工的特點在導航天線中有著最廣泛的應用，但是目前并沒有發表過的文章或者專利能對微帶天線進行機械式可重構設計。之前發表的機械式可重構天線多為單極子天線，而且均是通過一個饋電端口在多個單極子之間進行旋轉式切換來實現可重構的，這樣不能真正意義上實現結構復用從而導致天線體積過大。與此同時，短路加載技術是微帶天線一種常用的小型化技術，使用金屬探針在微帶天線上層貼片和下層地板之間直接連接或者耦合連接，可以使得天線諧振頻率大幅下降從而實現小型化。?

發明內容：

本發明針對現階段北斗二代導航系統的三頻段導航天線的空白，以及對北斗手持機天線三頻段和小型化的需求，提供了一種三階頻率?可重構微帶天線，實現了結構復用，具有小型化，低剖面的特點，并且各項技術指標（帶寬、軸比帶寬、增益）在三個頻段內均滿足要求。?

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：小型化三階頻率可重構北斗導航天線，其特征在于：采用短路加載微帶天線的形式，所述天線為一由上半部分和下半部分組成的圓柱體；所述上半部分和所述下半部分完全斷開；?

所述上半部分為可旋轉部分，設置有金屬貼片、短路金屬帶、短路金屬柱A和饋電探針配置；所述上半部分最上端設置有金屬貼片，所述金屬貼片上均勻設置有四個與短路金屬帶匹配的槽，金屬貼片所在區域內均勻分布有三組L型饋電探針配置，分別為配置1、配置2和配置3；天線上半部分中設置有四個完全相同的短路金屬帶，所述四個短路金屬帶均勻分布在圓周上，與金屬貼片相離，且每個短路金屬帶上均設置一個短路金屬柱A，通過短路金屬柱A通向天線下半部分；?

所述下半部分為固定部分，設置有饋電網絡和短路金屬柱B；下半部分最底部設置有由寬帶移相器組成的饋電網絡，所述饋電網路采用雙饋圓極化配置，設置有兩個饋電配置，所述饋電網絡包括端口1、端口2和端口3，所述端口1為天線總饋電端口,通過寬帶移相器,輸出能量通過端口2和端口3向天線饋電,短路金屬柱B分為三組短路到地板，分別記為配置I、II、III，配置I、II、III均包括四個短路金屬柱B。?

進一步的，所述配置III為折疊式的短路結構，利用印刷電路板?金屬化過孔技術，使其有效短路金屬結構長度合理地增加，而配置I的金屬銅柱直接短路到地板。?

進一步的，所述上半部分的短路金屬帶中設置一個和與金屬帶垂直的金屬結構，形成了一個十字型的短路金屬帶。?

進一步的，所述斷開點均設置了金屬盤，防止出現旋轉后接觸不良的現象。?