[發明專利]領結型十字交叉振子天線

有效

• 申請號: 201710145570.3
• 申請日: 2017-03-13
• 公開（公告）號: CN106877006B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 陳雨薇;李高升;盧中昊;劉培國;周東明;覃宇建;黃紀軍
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: H01Q19/10
• 分類號: H01Q19/10;H01Q1/50;H01Q1/36;H01Q5/307;H01Q5/357;H01Q5/50
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司11429
• 代理人: 陸薇薇

技術領域

本發明涉及一種天線，特別是一種應用于GPS及北斗導航系統中的天線。

背景技術

在GPS及北斗導航領域，國內外近年來在天線方面的實現途徑主要包括以下幾方面：

一、螺旋天線。螺旋天線及其變形結構因其自身的圓極化特性以及寬帶特性，常被應用于導航系統。阿基米德螺旋天線以及等角螺旋天線和它們的組合結構，在性能方面比較優異，但其尺寸難以壓縮，剖面較高。

二、微帶天線。通過對微帶輻射貼片切角以及饋點設計等，可以實現圓極化，并且微帶天線結構有較大的改進空間，剖面低，成本低，易與饋電網絡結合，通常設計為多層結構，運用于導航系統中。其具有尺寸小、易共形等特點。微帶天線因為結構和輻射機理限制，其帶寬以及天線增益通常受到限制。

三、十字交叉振子天線。因為其本身的結構可以較好的實現雙極化和圓極化特性，通過改變其自身的結構也可以實現寬帶、多頻等特性。此外，其具有較好的輻射特性，通過對背腔的調節可以實現對波束的調控以及對增益的改善。

四、組合型天線。一般通過對十字交叉振子天線以及微帶天線的組合，實現多頻或者寬帶特性。組合型天線結構復雜，一般尺寸大、剖面高，體積重量方面沒有優勢。

發明內容

現有技術存在的以下缺陷：當前衛星導航用戶機寬帶天線以雙饋或者四饋的結構為主，饋電結構復雜，對空間占用較大，對工藝要求高；其帶寬較窄，僅有0.8-1.5GHz，軸比帶寬更是只有0.4-0.6GHz，難以同時覆蓋多個導航系統；增益較低，一般只能達到6dBi，效率不高。為了克服上述缺陷，本發明的目的是提出一種領結型十字交叉振子天線，在單饋的結構下實現了寬帶特性，可覆蓋北斗及GPS導航系統雙模多頻點，天線增益高。

本發明的技術方案是：

一種領結型十字交叉振子天線，其特征在于：包括同軸饋電裝置、反射腔和四個振子單元，四個振子單元的外形尺寸相同且均為夾角為60度的扇形，四個振子單元呈領結型十字交叉分布，四個振子單元其四條弧形外邊在同一圓周上且相鄰振子單元間的夾角為90度，振子單元均包括扇形的介質基板，介質基板上下兩側面均貼附有銅貼片，每個振子單元上均開設有自其中部且延伸至其弧形外邊的方形槽，四個振子單元連接在一起組成領結型十字交叉振子天線單元后通過一同軸饋電裝置支撐在反射腔的口面上，所述反射腔底部的中心位置開設有安裝孔，同軸饋電裝置的底端穿過安裝孔與SMA接口連接。

作為本發明的優選方案，本發明中所述同軸饋電裝置包括同軸內芯和同軸外殼。

作為本發明的優選方案，本發明中所述四個振子單元中每兩個振子單元為一體成型的整體結構，一體成型的兩個振子單元之間通過一具有開口的圓環形連接環連接為一體且其中一個振子單元的內端設有向中心延伸的連接片，兩組所述帶有兩個振子單元的整體結構上下錯位疊置且通過連接片上下連接在一起即組成了領結型十字交叉振子天線單元。

作為本發明的優選方案，本發明中連接片遠離其所在振子單元的一端為半圓形端頭，兩組所述帶有兩個振子單元的整體結構上下錯位疊置后上下兩個連接片半圓形端頭的圓心均與四個振子單元其四條弧形外邊所在圓周的圓心重合且在同軸饋電裝置的軸線的延伸線上。

作為本發明的優選方案，本發明中所述方形槽的尺寸越大，圓極化效應越好，軸比帶寬越寬。

作為本發明的優選方案，本發明中：可通過改變方形槽的長度以及槽寬，使得天線在需要的頻段上圓極化效果最優，隨著槽寬的增大天線的軸比效果增強，中心頻率向低頻偏移；隨著方形槽長度的增加，天線的帶寬增加，諧振效果增強，中心頻率向高頻偏移。

作為本發明的優選方案，本發明中：所述反射腔為圓臺型空腔，所述反射腔底面為圓形，反射腔的頂部端口面也為圓形，且頂部端口面的直徑大于底面直徑，反射腔以其頂部端口面圓心和其底面圓心之間的連線為軸線呈軸對稱結構。

作為本發明的優選方案，本發明中：所述反射腔頂部端口面半徑為60mm，底面半徑為50mm，反射腔高度為44mm。

作為本發明的優選方案，本發明中：所述四個振子單元其四條弧形外邊所在圓周的直徑等于反射腔頂部端口面半徑，領結型十字交叉振子天線單元的支撐高度等于反射腔高度。