[發明專利]扳手型諧振環加載北斗微帶天線

有效

• 申請號: 201510362277.3
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN104934714B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 游佰強;戚宇軒;全威;周建華;李杰;周濤
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H01Q13/10
• 分類號: H01Q13/10;H01Q13/08;H01Q21/24;H01Q1/38
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙)35200
• 代理人: 劉勇

技術領域

本發明涉及一種微帶天線，尤其是涉及一種兼容北斗衛星系統和GPS系統工作頻點的大寬帶、高增益扳手型諧振環加載北斗微帶天線。

背景技術

北斗衛星導航定位系統(BeiDou)是我國自主研發的可供全天候、高精度、大范圍、快速實時定位的區域性有源三維衛星定位與通信系統(CNSS)。它是繼美國全球定位系統(GPS)、俄羅斯格洛納斯衛星導航系統(GLONASS)之后的第三個成熟的衛星導航系統。目前，該導航系統已實現在中國及其周邊地區范圍內的定位、授時和報文功能，并已逐步滲透到測繪、電信、水利、交通、漁業、勘探和國家安全等諸多領域。

天線作為衛星通信系統中必不可少的一部分，對衛星通信系統的性能有重要影響。而隨著衛星系統的飛速發展，人們對天線提出了更高的要求，如寬帶化、小型化、多頻化等。又因為北斗衛星導航定位系統屬于主動式雙向測距二維系統，要求其用戶設備必須含有發射機，這導致了北斗終端天線需具備更高的要求。所以，為了使北斗系統更快更好地發展，對北斗天線的深入研究就顯得尤為迫切和重要。

微帶天線是近30年來逐漸發展起來的一類新型天線。傳統的微帶天線由于具有剖面低、體積小、重量輕、可共性、易集成、饋電方式靈活，便于獲得線極化和圓極化等優點，已被廣泛應用于移動通信、衛星通訊、導彈遙測等領域。但一般的微帶天線也存在著頻帶窄、增益低、端射性能差等問題，而天線貼片的形狀對天線的頻帶、增益、極化等有著直接的影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種兼容北斗衛星系統和GPS系統工作頻點的大寬帶、高增益的扳手型諧振環加載北斗微帶天線。

扳手型諧振環加載北斗微帶天線，包括介質基板、上表面良導體層、下表面良導體層和同軸饋電結構；

上表面良導體層和下表面良導體層分別涂敷于介質基板的上下表面；上表面良導體層為正方形貼片，正方形貼片設于介質基板中部，在正方形貼片的一組對角上對稱加載2個扳手型諧振環，所述扳手型諧振環是由一等腰直角三角形切角、矩形縫隙和帶缺口的圓環刻槽組成的感性和容性組合的角部諧振結構；所述等腰直角三角形切角的頂點與正方形貼片所選加載對角的頂點重合，兩條直角邊位于由此頂點引出的正方形貼片的兩條邊上，所述矩形縫隙視為電感性調節，矩形縫隙的一條短邊與等腰直角三角形切角的斜邊重合，矩形縫隙的另一短邊為所述帶缺口的圓環刻槽外圓的一條弦，所述帶缺口的圓環刻槽視為電容性調節，帶缺口的圓環刻槽的圓心位于正方形貼片所選加載的該組對角的對角線上，此對角線為所述缺口的對稱線；下表面良導體層作為接地板；所述同軸饋電結構的同軸內導體接正方形貼片，同軸外導體接接地板。

所述介質基板可采用陶瓷或者環氧復合板，所述良導體層可為銅或銀，所述介質基板的相對介電常數可為6.0±2.0，介質基板的形狀為正方形，其邊長可為60.0±9.00mm，厚度可為1.80±0.200mm。

所述正方形貼片的邊長可為38.0±5.00mm。

所述矩形縫隙的矩形長邊可為2.00±0.200mm，矩形短邊可為1.90±0.200mm。

所述帶缺口的圓環刻槽，外圓直徑可為2.80±0.200mm，內圓直徑可為2.00±0.200mm，缺口寬度可為1.00±0.100mm。

所述同軸饋電結構的饋電孔圓心與正方形貼片中心點的水平距離可為8.90±0.500mm。

現有的用于北斗衛星導航系統的常規天線相比，本發明具有如下突出的優點和顯著的效果：

在上述技術方案中，等腰直角三角形切角可實現天線圓極化，且又因切角面積較大，其多輻射邊緣可大幅度地展寬微帶天線的帶寬；矩形縫隙可視為電感性調節，能實現天線圓極化特性，并且能與主輻射貼片共同作用，實現對工作頻點的微調諧；帶缺口的圓環刻槽可視為電容性調節，能在貼片邊緣引入容性電抗使得輻射貼片整體的Q值降低，進而拓寬了天線的阻抗帶寬。該天線設計結構簡單，通過在常規正方形貼片天線的角部加入了同時含容性和感性的扳手型調諧環，可通過這個局部區域諧振調節有效的控制天線的極化特性，靈活調節天線的輻射邊長，擴展天線的頻帶帶寬，改善天線增益，提升天線的穩定性。并且，這種新型的調諧結構還可以實現對天線中心頻率的微調，使頻率調節更具靈活性。利用本發明的扳手型調節結構，可按需拓寬北斗系統中1.616GHz頻點帶寬，兼容GPS系統1.575GHz等頻點。

附圖說明

圖1為本發明實施例的整體結構示意圖。

圖2為圖1的中心橫截面結構示意圖。