[实用新型]一种小倍频的双频叠层微带天线

说明书

本实用新型公开了一种小倍频的双频叠层微带天线，包括：上下贴合的上层介质和下层介质；上层介质的厚度h1<1mm；下层介质设置有耦合孔，上层介质的同轴馈针穿过下层介质的耦合孔，上层介质的介电常数大于下层介质的介电常数，上层介质的中心设置有孔径可调的第一金属化通孔，下层介质的中心设置有孔径可调的第二金属化通孔，第一金属化通孔的中心点和第二金属化通孔的中心点在同一竖直线上。本实用新型通过调整上下层介质的介电常数及厚度，上层介质采取超薄式设计，能使双频叠层微带天线的无源增益都大于5dB，适合于各种卫星通信系统及小倍频比值的频段。

技术领域

本实用新型涉及微带天线技术领域，具体涉及一种小倍频的双频叠层微带天线。

背景技术

微带天线作为一种低剖面天线，体积小，重量轻，剖面低，具有平面结构，并可制成与导弹、卫星等载体表面共形结构。因此广泛应用于卫星导航和卫星通信等窄频通信领域。

一般的卫星通信收发频点是不同的，在整机设计时，没有太多的物理空间给天线做分离式设计，因此要设计小尺寸的双频天线。通常的解决方案是通过高介电常数的微带贴片天线来降低尺寸，再进行双层重叠设计，这种技术简单成熟，易于调整。但是它并不是各个单频段微带天线的简单叠加，因为在重叠过程中，各层微带贴片之间会产生相互的电磁干扰，频率越近，越会使多频天线的谐振频率改变，各项性能指标也会产生恶化。

西安电子科技大学的史雪莹等人提出的《一种改进了阻抗带宽和低仰角增益的双频圆极化微带天线的设计》，文中介绍了一款可用于卫星通信的圆极化微带双频叠层天线，采用双层结构实现了双频(1590MHz，2491MHz)天线的特性。与用探针独立直接馈电相比，此文中的天线馈电方式为圆形贴片耦合馈电。仿真结果显示可以获得较好的圆极化特性、比较宽的驻波比和较高的低仰角增益。对于低频段(1590MHz)，阻抗带宽为130MHz，相对带宽为8.2％。对于高频段(2491MHz)，阻抗带宽为390MHz，相对带宽达到了15.7％。在低仰角为10°时获得的增益分别为-0.57dB和1.49dB，与用探针直接馈电相比，低仰角增益改善了1dB和0.6dB。

然而，现有技术的缺点主要在于两点：

一、双频的倍频值过高，具有一定使用限制。如史雪莹上文所述，卫星通信接收频率为2491MHz，发射频率为1590MHz，高低频率的倍频值：2491MHz÷1590MHz≈1.6。如果叠层天线的倍频值高，表明两个频点间隔较远，阵子的耦合相对弱，可以适用于叠层设计，但是对于小倍频值需求时，该方案不可采用，表明该方案的通用性、实用性不强。

二、馈电小圆形贴片内嵌到上层贴片内部，工艺复杂，工程实现可能性低，批量生产成功率低。如西电史雪莹上文所述，文中通过对该天线的研究和分析，讨论了圆形贴片的阻抗效应。给出了圆形贴片在不同的位置处对驻波的影响，包括圆形贴片放置在上层介质内部(如图1所示)；圆形贴片放置在下层介质内部；和圆形贴片放置在上层介质上部三种情况。最后得出的结论是圆形贴片内嵌到上层贴片内部时，获得了最好的阻抗带宽。但是，在介质片内部再内嵌小贴片的设计方法会导致天线的生产工艺复杂、产品稳定性差，同时可靠性也不够的问题。

因此，行业内急需研发一种两个频点的阻抗匹配达到最优状态、做法工程易于实现且性能稳定可靠的双频叠层微带天线。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种小倍频的双频叠层微带天线。

本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：

一种小倍频的双频叠层微带天线，包括：上下贴合的上层介质和下层介质；上层介质的厚度h1<1mm；下层介质设置有耦合孔，上层介质的同轴馈针穿过下层介质的耦合孔，上层介质的介电常数大于下层介质的介电常数，上层介质的中心设置有孔径可调的第一金属化通孔，下层介质的中心设置有孔径可调的第二金属化通孔，第一金属化通孔的中心点和第二金属化通孔的中心点在同一竖直线上。