[实用新型]一种多频点宽波束圆极化环天线

说明书

技术领域

本实用新型属于环形天线技术领域，具体的说是一种多频点宽波束圆极化环天线。

背景技术

卫星导航定位系统具有实时性、高精度、全天候的优点，在国民经济和人类生活中具有重要的作用。在卫星导航定位系统中，天线作为发射电磁波的终端和接收电磁波的前端，对系统的性能有重要的影响。

随着卫星导航系统的发展，其工作频段逐渐增多，例如北斗一代导航系统上行链路位于L波段的1615.68MHz，下行链路位于S波段的2491.75MHz；在随后的北斗二代导航系统中工作频段扩展位于L波段的三个频段B1(1561.098MHz)、B2(1191.795MHz)、B3(1268.52MHz)。而随着卫星导航系统集成度的提高，原本工作于不同频点的分立天线逐渐被集成的多频点天线取代，因此对天线系统提出了多频点的要求；同时，在GPS/北斗等卫星导航定位系统中，通常要求天线能够在较大的空间范围内接收导航卫星发射的信号，此时要求天线具有较高的低仰角增益，对天线系统提出了宽波束的要求；此外，在GPS/北斗等卫星导航定位系统中为了能够更好地保证系统的实时性和全天候工作，均采用圆极化天线以减小多径反射的影响并且抑制雨雾等气候引起的去极化效应。综上，卫星导航定位系统对天线提出了多频点、宽波束以及圆极化的要求。

环形天线是一种被广泛应用的天线类型，与其他类型的天线结构如微带天线、螺旋天线等相比，环天线结构简单，尺寸较小、质量轻、制造成本低。同时，环形天线可以利用印刷工艺制造实现，以满足低剖面、高精度等要求。由于环形天线上电流沿天线结构呈环形分布，因此环天线易于实现单天线的圆极化辐射。此外，环天线结构还可以通过多层累叠、同层嵌套以及天线开槽等方法实现多频点集成。目前，同时兼有多频点、宽波束、圆极化性能的环形天线文献和专利均未见报道，其研究和设计对提高GPS/北斗等卫星导航系统的性能具有重要的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种兼有多频点、宽波束、和圆极化环天线。

技术方案：本实用新型解决问题所采用的技术方案为：一种多频点宽波束圆极化环天线，包括一金属地板；该金属地板上设置有一由接地金属壁构成的封闭体；该封闭体内从上而下依次设置有第一环天线、第二环天线、第三环天线和第四环天线，所述的第一环天线、第二环天线、第三环天线和第四环天线同心分层排布，且周长依次减小；第一环天线设置在最外层，第四环天线设置在最内层；所述的接地金属壁构成的封闭体内还安装有一馈电同轴，该馈电同轴的外壁与接地金属壁相连，且馈电同轴的上方还设置有一金属耦合探针。

进一步地，所述的接地金属壁设置为矩形壁或者环形壁，由接地金属壁构成的封闭体的截面形状相应的设置为正方形或圆形；且该截面的周长为四个环天线最低工作频率对应的1.2λ-1.5λ，接地金属壁的高度为四个环天线最低工作频率对应的0.31λ-0.5λ,壁厚为0.01mm-0.5mm；而封闭体内设置的第一环天线、第二环天线、第三环天线和第四环天线则相应的设置为正方形结构的方形金属环或者圆环结构的金属圆环。

进一步地，所述的第一环天线、第二环天线、第三环天线和第四环天线的同一点均设置有枝节，每个环天线上的枝节均是横向水平设置的，枝节延伸出的直线均穿过各自环天线的中心或者圆心，而最外层的第一环天线上的枝节向外侧水平延伸；而第二环天线、第三环天线和第四环天线上的枝节均向内侧水平延伸。

进一步地，所述的金属耦合探针和馈电同轴均设置在最外层的第一环天线的下方；且馈电同轴与枝节之间的径向夹角为45°。

进一步地，所述的金属耦合探针为的“η”形耦合结构，该金属耦合探针包括探针末端、与探针末端相连的探针中段和与探针中段相连的探针前端，其中的探针末端与馈电同轴的内芯相连，而探针中段则与第一环天线平行设置。

进一步地，所述的第一环天线、第二环天线、第三环天线和第四环天线的长度分别设置为对应工作频率的0.9λ-1.1λ；高度分别设置为对应工作频率的0.09λ-0.3λ；线宽设置为1mm-5mm。

进一步地，所述第一环天线、第二环天线、第三环天线和第四环天线上的枝节长度分别对应各自环天线工作频率的0-0.2λ。

进一步地，所述的探针末端的高度为环天线最低频点对应的0.09λ-0.29λ，探针中段的长度为环天线最低频点对应的0.01λ-0.4λ，探针前端高度为环天线最低频点对应的0.08λ-0.29λ，探针直径为0.5mm-2mm。