[发明专利]基于缝隙阵列的北斗矩形陶瓷微带天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种微带天线，尤其是涉及一种用于北斗卫星与GPS定位系统的小型化缝隙阵列陶瓷微带天线。

背景技术

我国于2003年建成了“北斗″双星导航定位系统。“北斗”卫星导航定位系统是全天候、全日时提供卫星导航定位信息的区域导航系统，用户可随时接收到卫星广播的询问信号。它是我国第一代卫星导航定位系统，是我国独立自主开发、研制和建立的可以提供全天候、高精度、大范围、快速实时定位的区域性卫星导航定位系统。其定位原理系采用3球交会测星原理进行定位，以2颗卫星为球心，2球心至用户的距离为半径可画出2个球面，另一个球面是以地心为球心，画出以用户所在位置点至地心的距离为半径的球面，3个球面的交会点即为用户的位置。北斗卫星导航定位系统由空间卫星、地面主控站(控制中心)与标校站和用户终端设备三大部分组成，它具有快速二维定位、双向简短报文通信和精密授时三大基本功能。

然而天线作为卫星通信系统必不可缺少的一部分，它决定着卫星通信系统的性能。我国的第一代“北斗”卫星通信系统工作于上行(发射频率)L频段，下行(接收频率)S频段。使用双频或多频来补偿电离层传播造成的延时，要求天线在各个频率上都具有良好的工作性能。另外，由于卫星通信信号是圆极化波，因此天线应该呈现圆极化。

在信息技术的迅猛发展今天，随着卫星通信系统的广泛应用，对卫星通信系统接收天线的研究层出不穷，如单极的、双极的、螺旋的、四臂螺旋的，以及微带天线，均可用于卫星通信系统的各种天线中。传统的微带天线因具有剖面低、体积小、重量轻、可共形、易集成、馈电方式灵活、便于获得线极化和圆极化等优点，已在移动通信，卫星通讯，导弹遥测，多普勒雷达等许多领域获得了广泛的应用。但增益有限一直是微带天线的缺陷。缝隙天线于微带技术的结合是近年发展起来的新技术，它利用微带线结构与同轴线完成灵活馈电。

杨晓冬等(杨晓冬，陈彭等，一种半U型开槽叠层宽带微带天线的设计[J]，哈尔滨工程大学学报，2008，29(3))报道了一种半U型开槽叠层宽带微带天线的设计；周信炎(周信炎，北斗一号中国卫星导航定位系统[J]，中国测绘报，2003，09)报道北斗一号中国卫星导航定位系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种尺寸适中、带宽较大、回波损耗较低、增益好、接收与发射信号频道干扰小，可按要求覆盖北斗卫星系统和GPS系统的基于缝隙阵列的北斗矩形陶瓷微带天线。

本发明的设计频率为双频，其频段分别为1.56～1.64GHz与2.44～2.56GHz，可覆盖北斗卫星及卫星定位系统的工作频段。

本发明设有基底和SMA接头。

所述基底的上表面敷有上导体层，在上导体层上对称设有L型缝隙阵列，设在靠上导体层边的L型缝隙距离上导体层边为0.5～4mm，而相邻两条L型缝隙的间距为0.5～3mm，L型缝隙的宽度为0.5～3mm，L型缝隙的缝隙水平长度与竖直长度分别为2～18mm；所述基底的下表面敷有下导体层，所述下导体层作为接地板；所述SMA接头分别与基底的上导电层和接地板相连。

所述上导体层的长度可为35～55mm，宽度可为15～30mm，下导体层的长度可为40～65mm，宽度可为18～35mm，所述上导体层可为铜层或银层，所述下导体层可为铜层或银层。

所述L型缝隙的缝隙水平长度与竖直长度最好分别为10～18mm、8～16mm，L型缝隙的总长可为8～40mm，所述L型缝隙阵列的水平缝隙与竖直缝隙之间的夹角可为60～120°。

这种结构使得L型缝隙阵列成为主辐射源，从而增强了方向性与增益。L型缝隙的长宽变化以及缝隙阵列间距变化可灵活控制频点位置及增益。

所述基底可采用陶瓷介质基底，所述陶瓷介质基板的相对介电常数可为9～25，最好为15.5；所述陶瓷介质基板的长度可为40～65mm，宽度可为18～35mm，厚度可为1～4mm，所述陶瓷介质基板最好为25mm×50mm×2.5mm的长方体。

所述缝隙阵列对数可为至少2对。

所述上导体层的主截面左上角正面靠边的这条L型缝隙距离上边为1～4mm，距离左边为1～4mm，在主截面左上角对称的右下角L型缝隙与邻边的距离分别为1～4mm，而内外两条L型缝隙的间距为0.5～3mm。

本发明与常规微带天线相比具有以下优点：

由于采用了以上结构，因此本发明具有双频工作频带，如：1.6G频段与2.5G频段，1.6G频段为1.56～1.64G，绝对带宽为0.08G，相对带宽为5％；2.5频段为2.44～2.56G，绝对带宽为0.12GHz，相对带宽为4.8％。