[发明专利]棒缝复合引向双频双馈低仰角高增益微带天线

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导航系统的高增益低仰角双频双馈的小型化微带天线。

背景技术

北斗卫星导航系统（BeiDou(COMPASS）Navigation Satellite System)是中国的重要研发热点，拥有独立和高精度导航能力。目前，北斗卫星导航系统已成为ICG（联合国卫星导航委员会）认可的四大核心供应商之一，跻身于卫星导航国际舞台。该系统将为中国及周边地区的军民用户提供陆、海、空导航定位服务，促进卫星定位、导航、授时与通信服务功能的应用，为航天用户提供定位和轨道测定手段，满足武器制导和导航定位信息交换的需要，并已在测绘、电信、水利、交通运输、渔业、勘探、森林防火和国家安全等诸多领域逐步发挥重要作用。北斗卫星导航系统规模庞大、整体性强、技术难度高。

近年来，我国正广泛开展国际交流与合作，积极参加ICG（全球导航卫星系统国际委员会）、ITU（国际电联）、中欧伽利略合作、国际卫星导航领域会议等，推动频率协调、兼容与互操作等有关工作。按照“质量、安全、应用、效益”的总要求，建设北斗卫星导航系统，满足国家对卫星导航的战略需求，促进应用开发和北斗产业化，为实现北斗卫星导航产业发展提供支撑，预计到2020年实现卫星导航年产值4000亿元的目标。

随着“北斗”卫星导航系统应用的范围不断扩大，导航技术的快速发展，对“北斗”终端天线的研究也愈加广泛和深入，研制应用于“北斗”卫星定位接收机的小型化、多频化、高性能的微带天线也就得到了越来越广泛的重视。为了更为灵活地适应北斗二代卫星导航系统的发展，研究具有较高低仰角增益的多频多圆极化天线，是卫星通信的小型移动终端天线以及飞行器机载天线的必然趋势。

微带贴片天线是一种使用微带贴片作为辐射源的天线，它具有体积小、重量轻、可共形、易于制造、馈电方式灵活、便于获得线极化和圆极化等优点。然而，普通微带天线的波束宽度一般只在90度左右，10度仰角处增益相对比较小（一般都在8dB以下），难以实现低仰角增益的优化。为解决多频天线的低仰角增益问题，满足各种定位终端应用多样化的需求，我们将引向天线、缝隙及叠层结构等多种技术相互结合，设计一种叠层结构的棒缝复合引向双频双馈低仰角高增益微带天线。

发明内容

本发明的目的在于提供具有较高低仰角增益的一种棒缝复合引向双频双馈低仰角高增益微带天线。

本发明设有上基板和下基板，在上基板的上表面设有上层贴片，上层贴片为棒缝复合引向阵列结构的敷铜层，上层贴片设有上主微带贴片，上主微带贴片采用角部对称方形切角结构，上主微带贴片内部设有4个对称引向缝隙，引向缝隙与上主微带贴片边缘留有间隙，在上主微带贴片最外围设有4个对称棒缝引向振子，在上主微带贴片中部设有高频段馈电点；在上基板与下基板之间设有结构与上层贴片相同的夹层贴片，夹层贴片设有夹层主微带贴片，夹层主微带贴片采用角部对称方形切角结构，夹层主微带贴片内部设有4个对称引向缝隙，4个对称引向缝隙与夹层主微带贴片边缘留有间隙，在夹层主微带贴片外围设有4个对称棒状引向振子，在夹层主微带贴片中部设有高频段馈电点和低频段馈电点；在下基板的下表面设有下层贴片，下层贴片上设有下主微带贴片，在下主微带贴片中部设有高频段馈电点和低频段馈电点。

本发明在使用引向天线微带平面化技术的基础上，再结合介质天线的原理，在天线中引入介质天线结构。介质板延伸越多，端射能力越强，低仰角优化越明显。根据实际应用环境条件可以灵活地权衡利弊而进行微带介质天线的设计。

本发明采用角部切矩形角结构拓宽频带宽度及产生圆极化，其中方形切角位于上层贴片与夹层贴片不同对角线上，以实现不同旋向的圆极化辐射特点。

本发明的设计频率为双频，天线的工作频点主要由主辐射贴片的尺寸及引向振子的尺寸及间距决定，而缝隙也很适合于实际制作样品的后期调谐。上层贴片对应于定位系统上行的S频段，夹层贴片对应于定位系统下行的L频段，可覆盖北斗卫星及卫星定位系统需要的工作频段，也可以按序调整设计覆盖其他应用频段。

本发明天线的下层贴片是整个天线的接地板，接地良导体板的尺寸小于介质的尺寸，层间设有过孔，整个叠层没有间隙，紧密相连，并采用两个同轴结构实现双频馈电。

本发明与常规圆极化微带天线相比，具有以下优点：