[发明专利]一种圆极化卫星导航天线、制备方法和天线电路

说明书

技术领域

本发明涉及微波天线技术领域，特别是涉及一种圆极化卫星导航天线、制备方法和天线电路。

背景技术

近年来，卫星导航技术得到了广泛的应用，常用的卫星导航系统主要是全球定位系统（global position system，GPS)和伽利略（Galileo）系统，中国的Compass系统也已服务于社会。由于每种导航系统在空间的卫星分布有限，不能覆盖地球上的所有区域，所以其定位导航精度、安全可靠性以及可用性也都受到了制约，未来的卫星导航系统为了提高定位精度和解决单一系统覆盖盲区的问题，将会采用多种卫星导航体制相兼容的模式。而天线是卫星导航系统的重要组成部分，将在某种意义上对卫星导航系统的性能起着决定性作用。因此，研究可同时接收多个频段信号的卫星接收天线的设计受到了广泛重视。

全球卫星定位系统(GPS)的通讯设备要求其天线能提供右手圆形极化(right-hand circular polarization)，并且辐射功率的场型能均匀涵盖整个上半球形。圆形极化是卫星通讯系统使用的主要的传播方式，与线性极化传播方式相比，在电磁波的传送及接收的方向上没有限制，而且，使用圆形极化传播方式时，电磁波在电离层会产生法拉第旋转效应，使得圆形极化近年来在卫星通讯上极具重要性。

目前，应用在卫星导航终端设备中的天线主要有:螺旋天线，缝隙天线、平板印刷天线。螺旋天线用非平衡馈线来连接天线，电缆中心连接在天线的螺旋部分，电缆的外皮连接在反射器上。螺旋天线可以收发空间中旋转的偏振电磁信号，具有较好的圆极化性能，但其空间体积较大，通常用在卫星通讯的地面基站中，不易在卫星终端设备中内置、且不易与载体共形。

缝隙天线为在导体表面上开缝形成的天线，也称为开槽天线。典型的缝隙形状是长条形的，长度约为半个波长。缝隙可用跨接在窄边上的传输线馈电，也可由波导或谐振腔馈电，缝隙上激励有射频电磁场，并向空间辐射电磁波。由于导体表面的不连续性，缝隙天线会产生较强的高次模辐射和低仰角圆极化，并且馈电方式不易实现。

平板印刷天线具有平面化，结构简单，占用空间小，设计加工容易等特点，近年来被大量应用于多种无线通信终端设备当中。但是，在实现本发明的过程中，本发明的发明人发现：无线通信终端设备中的平板印刷天线的平面结构导致其有较窄的阻抗带宽、圆极化带宽和低仰角增益，很难满足卫星导航接收机的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种圆极化卫星导航天线、制备方法和天线电路，该天线提供了较高的圆极化带宽、增益和轴比，可应用于卫星导航系统的终端设备中。

一种圆极化卫星导航天线电路，所述天线电路包括：

一个N等分功分移相器、N个尺寸相同的L型馈电探针和一个第一圆形贴片；

N个L型馈电探针短边分别与N等分功分移相器的N个输出端相连，长边互成90°，第一圆形贴片放置于N个L型馈电探针的上方，且N个L型馈电探针长边延长线交点在所述第一圆形贴片的中心轴线上；

N等分功分移相器将输入能量分成N路幅值相同、相位差互为90°的信号，N路信号分别通过N个L型馈电探针耦合馈电到第一圆形贴片；

其中，N为二或四。

优选的，所述天线电路进一步包括：

第二圆形贴片，所述第二圆形贴片放置于第一圆形贴片的上方，直径小于第一圆形贴片，且与第一圆形贴片同轴。

优选的，N为二时，所述

二等分功分移相器由二等分功分器和90°移相器级联而成的馈电网络组成。

优选的，N为四时，所述

四等分功分移相器由二功分器和180°移相器级联而成第一级馈电网络，以及由二功分器和90°移相器级联而成第二级馈电网络组成。

一种圆极化卫星导航天线的制备方法，所述制备方法包括：

在一块双面微波基板一面刻蚀微带线组成N等分功分移相器，表面刷一层防氧化涂层作为顶面，另一面进行导电处理作为底面；

将双面微波基板的底面与金属接地板连接，将N个尺寸相同的L型馈电探针的短边分别与位于双面微波基板顶面的N等分功分移相器的两个输出端连接且与双面微波基板垂直，并同时使所述将N个L型馈电探针的N个长边互为90°；

将第一圆形贴片绝缘固定连接在双面微波基板上且位于N个尺寸相同的L型馈电探针的上方，并同时使所述N个尺寸相同的L型馈电探针长边延长线交点在所述第一圆形贴片的中心轴线上；

其中，N为二或四。

优选的，所述方法进一步包括：