[發(fā)明專(zhuān)利]寬波束微帶貼片天線(xiàn)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410499616.8
• 申請(qǐng)日: 2014-09-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104300210A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王宗新;樊大朋;褚家美
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01Q1/36
• 分類(lèi)號(hào): H01Q1/36
• 代理公司: 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李曉

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種可用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的低成本、寬波束天線(xiàn)。

背景技術(shù)

隨著衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星導(dǎo)航已經(jīng)在軍事和民用領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。目前全球投入商業(yè)應(yīng)用的導(dǎo)航系統(tǒng)有：美國(guó)的全球定位系統(tǒng)(Global?Positioning?System)、俄羅斯的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global?Navigation?System)、歐洲的伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和中國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)天線(xiàn)輻射波束寬度有嚴(yán)格的要求。當(dāng)衛(wèi)星所處位置低于地面接收天線(xiàn)的特定俯仰角時(shí)，到達(dá)天線(xiàn)的信號(hào)會(huì)因?yàn)槎鄰剿ヂ涞仍蚨兊脴O其微弱，從而導(dǎo)致地面系統(tǒng)停止接收信號(hào)。所以，通常要求地面接收系統(tǒng)的天線(xiàn)在整個(gè)上半球空間內(nèi)，大致具備均勻的輻射響應(yīng)，即要求衛(wèi)星導(dǎo)航天線(xiàn)的半功率波束寬度(HPBW)必須足夠?qū)挕?/p>

微波應(yīng)用系統(tǒng)中最常用的天線(xiàn)形式是微帶貼片天線(xiàn)。與其他形式的天線(xiàn)相比，微帶貼片天線(xiàn)具有尺寸小、重量輕、易于與載體共形、可與電路模塊集成設(shè)計(jì)以及適合大規(guī)模生產(chǎn)和低成本等優(yōu)勢(shì)。但是，普通微帶貼片天線(xiàn)的輻射(接收)波束較窄，難以滿(mǎn)足衛(wèi)星導(dǎo)航天線(xiàn)的寬波束要求。

本發(fā)明對(duì)普通微帶貼片天線(xiàn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，在微帶貼片的四周加載導(dǎo)體柱，可以有效拓寬天線(xiàn)輻射波束的寬度，并保持微帶貼片天線(xiàn)固有的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明涉及一種加載導(dǎo)體柱的微帶貼片天線(xiàn)，該天線(xiàn)除了具有普通微帶貼片天線(xiàn)的固有優(yōu)點(diǎn)，還具有寬波束的特點(diǎn)。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種寬波束微帶貼片天線(xiàn)包括金屬接地板、介質(zhì)基板、印刷在介質(zhì)板上的微帶貼片和至少4根高度相同的金屬導(dǎo)體柱，金屬導(dǎo)體柱在微帶貼片的每一邊上至少設(shè)置1根，金屬導(dǎo)體柱的下端設(shè)有螺紋，金屬導(dǎo)體柱穿過(guò)介質(zhì)基板固定在金屬接地板上設(shè)置的螺孔中。

在金屬接地板和介質(zhì)基板的四個(gè)角對(duì)應(yīng)位置上設(shè)置固定位置的孔，固定螺釘穿過(guò)孔將兩者固定。

還包括尼龍墊片，尼龍墊片設(shè)置在在金屬接地板和介質(zhì)基板之間的四個(gè)角上，在尼龍墊片中央設(shè)置可被固定螺釘穿過(guò)的孔。

本發(fā)明所提的寬波束微帶貼片天線(xiàn)具有普通微帶貼片天線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，并且與普通微帶貼片天線(xiàn)相比，輻射的波束更寬。圖4中給出了本發(fā)明所提的寬波束微帶貼片天線(xiàn)和普通微帶貼片天線(xiàn)的E面(E-plane)及H面(H-plane)輻射方向圖仿真曲線(xiàn)，with?post和no?post分別對(duì)應(yīng)加載了導(dǎo)體柱的寬波束微帶貼片天線(xiàn)(即本發(fā)明所述天線(xiàn))的輻射方向圖和普通微帶貼片天線(xiàn)(無(wú)導(dǎo)體柱)的輻射方向圖。從圖4可以看到，本發(fā)明所提的寬波束微帶貼片天線(xiàn)的輻射波束寬度遠(yuǎn)寬于普通微帶貼片天線(xiàn)的輻射波束寬度。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是金屬接地板示意圖。

圖3是介質(zhì)基板示意圖。

圖4是本發(fā)明中的寬波束微帶貼片天線(xiàn)的輻射方向圖與普通微帶貼片天線(xiàn)的輻射方向圖的對(duì)比示意圖。

圖5是寬波束微帶貼片天線(xiàn)背面與SMA接頭連接示意圖。

圖6是用同軸線(xiàn)給貼片天線(xiàn)饋電的饋電點(diǎn)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳述：

本發(fā)明涉及一種寬波束微帶貼片天線(xiàn)，包括：金屬接地板1、介質(zhì)基板2、印刷在介質(zhì)基板表面的微帶貼片3、金屬導(dǎo)體柱4、尼龍墊片5及固定螺釘6。金屬接地板1和介質(zhì)基板2之間設(shè)有尼龍墊片5，使得金屬接地板1和介質(zhì)基板2存在一定高度的空氣層。金屬導(dǎo)體柱4設(shè)置在微帶貼片3的四周且在微帶貼片的每一邊上至少設(shè)置1根，金屬導(dǎo)體柱4的下端設(shè)有螺紋，其穿過(guò)介質(zhì)基板2上的金屬化孔(Plated?Through?Hole-PTH)后，固定到金屬接地板1的螺孔(Screw?Hole-SH)中。

下面引入一個(gè)使用本發(fā)明的具體實(shí)例：

實(shí)施例1：采用同軸線(xiàn)饋電，在接地板上加工圓形通孔用于安裝SMA接頭，如圖5所示。SMA接頭的探針從接地板的圓孔插入，穿過(guò)介質(zhì)板連到微帶貼片上，探針與微帶貼片的連接處為饋電點(diǎn)(Feed?point)，如圖6所示。