[發明專利]一種雙耦合短路加載GNSS導航天線

有效

• 申請號: 201510081926.2
• 申請日: 2015-02-15
• 公開（公告）號: CN104681980B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 孫超;鄭會利;栗曦
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01Q1/50
• 分類號: H01Q1/50;H01Q1/38;H01Q5/10;H01Q5/50
• 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

本發明屬于衛星導航天線技術領域，尤其涉及一種雙耦合短路加載GNSS導航天線。

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，比如美國的GPS，俄羅斯的GLONASS，均已廣泛應用。歐洲的Galileo和中國的北斗Compass也已開通服務，未來的衛星導航系統為了解決單一系統覆蓋盲區的問題，將會采用多種衛星導航體質兼容的模式。采用這種模式的系統被稱為全球衛星導航系統(Global Navigation Satellite System，GNSS)。天線作為衛星導航系統至關重要的組成部分，其直接對導航系統的性能起著決定性作用。因此，寬帶多模導航天線(GNSS天線)成為了研究熱點。GNSS所覆蓋的頻段由兩部分組成，分別是1.164GHz-1.300GHz的低頻段和1.559GHz-1.610GHz的高頻段，目前常用的GNSS天線常采用兩種方式覆蓋這兩個頻段：覆蓋整個1.1GHz-1.6GHz的寬帶導航天線和分別覆蓋這兩個頻段的雙頻導航天線，但是目前為止，已發表的和以應用的導航天線無論是那種形式，都存在尺寸過大的問題。

目前所發表和應用的導航天線中，微帶天線相比于其他形式的GNSS天線，體積要小。這是由于微帶天線有一系列的小型化技術，包括貼片開槽，高介電常數介質板，短路加載等方法，這其中短路加載的方法對于微帶天線小型化，效果最明顯。雖然此天線成功的將短路加載應用于寬帶GNSS天線當中，但是此天線是1.1GHz-1.6GHz的寬帶天線，對于GNSS系統，兩個頻段中間的1.3GHz-1.5GHz并沒有實際用途，理論上講，小型化天線的尺寸和天線的性能有直接的關系，頻段的浪費可以等同于體積的浪費。也就是說，如果能將此寬帶天線改為雙頻段的導航天線，或者說，發明一種雙頻短路加載微帶天線，GNSS天線的尺寸有可能進一步縮小。

發明內容

本發明的目的在于提供一種雙耦合短路加載GNSS導航天線，旨在解決現有的導航天線存在尺寸過大，僅僅可以實現寬帶無法實現雙頻，影響衛星導航技術發展的問題。

本發明是這樣實現的，一種雙耦合短路加載GNSS導航天線，該雙耦合短路加載GNSS導航天線分上下兩層，下層為四饋電網絡層，上層為貼片層，貼片層向雙耦合短路加載GNSS導航天線四角伸出金屬帶層，金屬帶層同第一短路金屬帶耦合，最后短路到下層地板層，同時第二短路金屬帶層同第一個短路金屬帶相耦合并短路到地板，形成雙短路加載結構，雙耦合短路加載GNSS導航天線饋電采用兩層的L探針饋電，兩層L探針饋電中間為空氣介質。

進一步，該雙耦合短路加載GNSS導航天線采用上下兩部分的形式，天線采用四饋每個饋電點等幅相位相差90度的形式；采用帶線結構的寬帶移相器，使用雙層一分四帶線移相器的形式，下層為一個180度移相器，上層為兩個90度移相器，實現輸出端口2345的90度相差。

進一步，該雙耦合短路加載GNSS導航天線的饋電網絡介質板采用介電常數4.4的微波復合材料，每層高度為2mm，總高度為4mm；下部分饋電網絡四個輸出端口通過L探針對上半部分的貼片進行耦合饋電，四個L探針的垂直部分使用直徑1mm的金屬銅柱，水平金屬部分印刷在上層介質板的背正面，貼片印刷在上層介質板背面。

進一步，該雙耦合短路加載GNSS導航天線的尺寸為60mm*60mm*18mm。

本發明提供的雙耦合短路加載GNSS導航天線，使用雙耦合短路加載技術，將原有的寬帶短路加載GNSS變為雙頻短路加載GNSS天線，體積更小的同時性能沒有損失，是一種非常適合雙頻小型化的應用的導航天線。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的雙天線1結構示意圖；

圖2是本發明實施例提供的天線1最大方向增益和L3L5長度關系示意圖；

圖3是本發明實施例提供的天線1輸入阻抗和L3L5長度關系示意圖；

圖4是本發明實施例提供的天線2結構圖；

圖5是本發明實施例提供的天線1天線2增益(a)和阻抗實部(b)對比示意圖；

圖6是本發明實施例提供的天線3結構示意圖；

圖7是本發明實施例提供的天線2天線3增益和阻抗實部對比示意圖；

圖8是本發明實施例提供的天線輻射效率仿真結果示意圖；

圖9是本發明實施例提供的雙耦合短路加載GNSS導航天線結構示意圖；

圖10是本發明實施例提供的天線饋電網絡結構示意圖；

圖11是本發明實施例提供的實測和仿真回波損耗示意圖；