[发明专利]一种圆形切弧微带天线

说明书

技术领域

本发明属于卫星导航技术领域，特别是涉及一种圆形切弧微带天线，适用于北斗卫星导航系统，也适用于包括美国的GPS系统、欧洲的伽利略系统、俄罗斯的GLONASS系统在内的各种导航卫星系统。

背景技术

卫星导航天线按极化方式可以分为线极化和圆极化两种天线。线极化天线实现方式简单，一般用于手机等对定位精度要求不高的非专业导航设备中。卫星导航接收机等专业导航设备中一般采用圆极化天线。目前，美国GPS系统，俄罗斯GLONASS系统，中国的北斗系统均采用圆极化波的形式发射卫星信号。圆极化波具有多种优点，例如可以通过左右旋圆极化实现收发信号的隔离，方便车辆船舶在运动的情况下接收，还方便导航卫星和附近同轨道非导航卫星实现极化兼容。目前北斗二代使用二进制调相(BPSK)的调制方式，而北斗三代使用二进制偏移载波(BOC)的调制方式。北斗二代和北斗三代的两种调制信号，通过频分复用的方式避免了相互干扰，充分利用了不同频段的频谱资源。但是，北斗三代BOC调制信号带宽(例如B3频点带宽40.96MHz)，比北斗二代BPSK调制信号带宽(例如B3频点带宽20.48MHz)宽一倍，因此对接收天线的工作带宽提出了新的要求。

发明内容

本发明针对目前矩形微带天线带宽较窄的不足，提出一种圆形切弧微带天线，尤其适用于北斗三代卫星导航系统，采用圆形微带辐射方式，通过切去两条弧来实现圆极化。本发明提出的圆形切弧微带天线和普通矩形微带天线相比，带宽提高一倍以上，完全满足了北斗三代BOC调制方式对天线带宽的要求。

本发明的技术方案是：

1.一种圆形切弧微带天线，其特征在于，包括金属辐射板、介质基板和金属反射底板，所述金属辐射板和金属反射底板分别设置于介质基板的上面和下面；所述金属辐射板的形状为切除两条弧的圆形，用于辐射出圆极化波；所述两条切弧所对应的圆心角是对顶角；在金属辐射板上设置同轴馈电点，用于馈入电磁波信号。

2.所述金属反射底板设置于介质基板的下表面，或距离介质基板的下表面有一定的距离。

3.所述金属辐射板设置于介质基板的上表面。

4.所述金属辐射板的圆半径约为切弧的深度在之间；其中，1λ为天线工作中心频点在自由空间中的一个波长，ε为介质基板的介电常数。

5.所述金属辐射板的两条切弧垂直于金属辐射板的竖直纵轴并被所述纵轴所平分，或垂直于金属辐射板的水平横轴并被所述横轴所平分；所述馈电点设置在金属辐射板的横轴和与纵轴的角平分线上。

6.所述馈电点到金属辐射板中心距离在的基础上进行微调，微调范围一般不超过20％；1λ为天线工作中心频点在自由空间中的一个波长，ε为介质基板的介电常数。

7.所述介质基板选择高介电常数材料，以减小所述微带天线辐射板的尺寸。

8.所述介质基板厚度范围选择在0.01λ～0.15λ之间，较厚的介质基板以提高天线的辐射效率和工作带宽。

9.所述微带天线金属辐射板和金属反射底板之间也可以使用空气充当介质基板。

本发明的技术效果：

本发明提出的一种圆形切弧微带天线，具有以下特点：

1.本发明微带天线的金属辐射板采用圆形切弧的形状，圆半径约为切弧的深度在之间；其中，1λ为天线工作中心频点在自由空间中的一个波长，ε为介质基板的介电常数。本发明的圆形切弧微带天线的相对带宽(即天线带宽/天线中心频率)为10％；而矩形微带天线相对带宽仅为3.5％，和普通矩形微带天线相比，带宽提高了一倍，以B3频点为例，本发明的圆形切弧微带天线中心频点为1268.52MHz，相对带宽为10％，即127MHz，完全满足北斗三代BOC调制方式对天线带宽要求较宽的要求，特别适合于北斗三代卫星导航系统。