專利名稱：一種高隔離度雙頻導(dǎo)航天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信導(dǎo)航及天線技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及高性能天線設(shè)計(jì)、天線高隔離度、雙頻技術(shù)的一種高隔離度雙頻導(dǎo)航天線，該導(dǎo)航天線用于小型化或者車載式的衛(wèi)星導(dǎo)航地面應(yīng)用系統(tǒng)用戶機(jī)設(shè)備等。
背景技術(shù)：
小型化導(dǎo)航天線是近年來國(guó)外各衛(wèi)星導(dǎo)航天線廠商研究的熱點(diǎn)，由其裝備的多模多頻GNSS接收機(jī)是衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)發(fā)展的大趨勢(shì)。未來可接收的衛(wèi)星導(dǎo)航星座越來越多，包括GPS、北斗、GLONASS、Galileo。多模多頻衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)可利用的衛(wèi)星數(shù)量成倍增加，可確保用戶穩(wěn)定可靠地接收到衛(wèi)星信號(hào)，即使在接收環(huán)境惡劣的情況下也能保證導(dǎo)航定位的連續(xù)性、可用性和完善性。多種天線形式可用于導(dǎo)航天線，其中微帶貼片天線優(yōu)勢(shì)比較明顯，微帶貼片天線具有低輪廓、易于批量生產(chǎn)、易于有源器件集成等特點(diǎn)，被廣泛用于衛(wèi)星導(dǎo)航和無線通信領(lǐng)域。天線是現(xiàn)代武器裝備上不可或缺的重要設(shè)備之一。天線是無線系統(tǒng)的重要部件，它是現(xiàn)代信息社會(huì)的電子眼、電子耳，主要是用來輻射或接收無線電波的裝置。地面導(dǎo)航應(yīng)用系統(tǒng)中天線位于最前端，天線性能的好壞直接影響導(dǎo)航定位精度。對(duì)于我國(guó)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，不僅有接收頻段還有發(fā)射頻段，因此要求天線具有較高收發(fā)隔離度，同時(shí)要求圓極化方式工作，并且要求具有半球形的方向圖，即要求具有較高的低仰角的增益。同時(shí)要求具有小型化和雙頻帶特性。本發(fā)明主要是在實(shí)現(xiàn)天線雙頻特性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)兩頻段的高隔離度特性。

發(fā)明內(nèi)容
為提高和保證雙頻段天線良好的輻射特性，本發(fā)明采用了兩頻段輻射體共軸疊放的方案，本發(fā)明的目的在于解決兩頻段的天線輻射體疊放在一起后，兩頻段的收發(fā)隔離度差問題，提出一種高性能的高隔離度雙頻導(dǎo)航天線，滿足衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)需要的輻射特性，為衛(wèi)星導(dǎo)航用戶機(jī)設(shè)備提供高性能天線模塊。為實(shí)現(xiàn)雙頻特性本發(fā)明提出兩頻段輻射體共軸疊放的方案:一種高隔離度雙頻導(dǎo)航天線，其特征在于:其包括高頻段天線輻射體(I)、低頻段天線輻射體(2)、腔體(3)，高頻段天線輻射體(I)和低頻段天線輻射體(2)通過焊錫焊接在一起，低頻段天線輻射體(2)與腔體(3)通過螺絲(221)連接在一起；高頻、低頻段分別有一個(gè)連接器固定在腔體上；高頻段天線的輻射體(I)是中心饋電圓極化微帶天線，該天線輻射體(I)采用特殊形狀的輻射貼片(11)，使得高頻段輻射體具有中心饋電特性(14);這樣可以利用低頻段天線輻射體
(2)的中心零電位的特性提高兩頻段的隔離度；低頻段輻射體(2)由兩層高頻介質(zhì)板(21、22)疊加而成并通過螺絲(221)連接在一起；低頻段輻射體采用了耦合的饋電方式。所述高頻段天線福射體(I) 采用基于中心饋電(14)的圓極化微帶天線。
所述高頻段天線輻射體(I)通過焊錫直接與低頻段天線輻射體(2)的輻射貼片(222)焊接在一起。所述低頻段天線輻射體(2)采用耦合饋電方式，天線由兩層介質(zhì)板(21、22)層疊在一起構(gòu)成，上層介質(zhì)板(21)印刷有輻射貼片，下層介質(zhì)板(22)印刷有耦合微帶線。并在中心設(shè)置了一個(gè)接地的金屬化孔(224、213)，將兩層介質(zhì)板(21、22)疊加在一起時(shí)，整個(gè)低頻段天線輻射體(2)中心將設(shè)置有接地的金屬化孔。所述低頻段天線輻射體(2)的上層介質(zhì)板(21)是介電常數(shù)比較高的板材，下層介質(zhì)板(22)是介電常數(shù)比較低的介質(zhì)板材。將高頻段天線輻射體(I)疊放在低頻段天線輻射體(2)上時(shí)，高頻段天線輻射體
(I)的中心饋電探針(14)將穿過低頻段天線輻射體(2)的中心接地金屬化孔，并與固定在腔體上的高頻段射頻連接器連接在一起。高頻段輻射體放置在低頻段輻射體上，將低頻段輻射體的輻射貼片當(dāng)作高頻段輻射體的地板。高頻段輻射體直接焊接在低頻段輻射體的輻射貼片上。技術(shù)原理:衛(wèi)星導(dǎo)航天線采用的是圓極化工作方式，本發(fā)明采用的是微帶天線，而微帶天線有多種圓極化的實(shí)現(xiàn)方式，如:單饋切角方形貼片方式、雙饋電方式、多饋電方式
等 ο本發(fā)明采用了單饋的圓極化工作方式，高頻段輻射體利用特殊形狀的輻射貼片，使得貼片的饋電位置在輻射貼片的中心位置，低頻段輻射體采用耦合饋電方式。天線方案:為實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航天線的雙拼帶、高隔離度特性，本發(fā)明在設(shè)計(jì)時(shí)考慮了下面幾個(gè)問題:1)、為保證兩頻段的天線的輻射性能，兩頻段的天線輻射體采用共軸疊放的方式結(jié)合在一起；2)、從節(jié)省成本以及調(diào)試方便的角度考慮，高頻段輻射體盡量做的小，并放置低頻段輻射體的輻射貼片上，并通過焊錫焊接；3)、低頻段輻射體采用耦合饋電方式，充分利用高介電常數(shù)材料和第介電常數(shù)材料的各自的特性；4)、充分利用低頻段輻射體的輻射貼片中心零電位位置，提高兩頻段天線隔離度。綜合考慮以上考慮，高頻段輻射體采用介電常數(shù)為6.15，厚度為3毫米的介質(zhì)材料，低頻段輻射體的兩層介質(zhì)板分別采用介電常數(shù)為6.15和2.65，厚度為3毫米，2毫米的介質(zhì)材料。本發(fā)明提出的高隔離度雙頻導(dǎo)航天線包括高頻段天線輻射體(I)、低頻段天線輻射體(2)、腔體(3)等構(gòu)成。高頻段天線輻射體(I)和低頻段天線輻射體(2)通過焊錫焊接在一起，低頻段天線輻射體(2)通過螺絲固定在腔體(3)上。


圖1是本發(fā)明提出的高隔離度雙頻導(dǎo)航天線整體結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明中高頻段天線輻射體結(jié)構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明中低頻段天線輻射體的上層介質(zhì)板結(jié)構(gòu)示意 圖4是本發(fā)明中低頻段天線輻射體的下層介質(zhì)板結(jié)構(gòu)示意 圖5是本發(fā)明仿真的增益方向 圖6是本發(fā)明仿真的隔離度曲線圖。
具體實(shí)施例方式參見圖1，高隔離度雙頻導(dǎo)航天線由高頻段天線輻射體1、低頻段天線輻射體2腔體3等構(gòu)成。高頻段天線輻射體I和低頻段天線輻射體2通過焊錫焊接在一起。低頻段天線輻射體2與腔體通過螺絲221連接在一起。高頻、低頻段分別有一個(gè)連接器固定在腔體上。參見圖2，高頻段天線的輻射體I是中心饋電圓極化微帶天線，高頻段天線輻射體I采用介電常數(shù)為6.15，厚度為3mm的介質(zhì)材料，高頻段天線的輻射體I上、下印刷有輻射貼片11和地板14。該天線輻射體I采用特殊形狀的輻射貼片11，使得高頻段輻射體具有中心饋電特性14。中心饋電探針14穿過低頻段輻射體的中心的接地金屬化孔。這樣可以利用低頻段天線輻射體2的中心零電位的特性提高兩頻段的隔離度。高頻段天線的輻射體I通過焊錫直接焊接在低頻段天線輻射體2的輻射貼片222上。參見圖3，低頻段天線輻射體2由兩層介質(zhì)板材21、22饋電網(wǎng)絡(luò)3由兩層高頻介質(zhì)板21、22構(gòu)成，通過螺絲221固定在腔體3上。上層介質(zhì)板材22采用介電常數(shù)為6.15，厚度為3mm的介質(zhì)材料，上面印刷有輻射貼片222，上層介質(zhì)板材22的中心有金屬化孔224，結(jié)合下層介質(zhì)板21中心金屬化孔構(gòu)成接地金屬化孔。高頻段天線輻射體I的中心饋電探針14穿過低頻段天線輻射體2的中心接地金屬化孔224，與固定在腔體上的射頻連接器連接。參見圖4，低頻段天線輻射體2的下層介質(zhì)板材21采用介電常數(shù)為2.65，厚度為2mm的介質(zhì)材料，上面印刷有耦合微帶線212，下面印刷有地板214，通過該耦合微帶線給上層介質(zhì)板材22的輻射貼片222饋電。下層介質(zhì)板材21的中心有金屬化孔213，結(jié)合上層介質(zhì)板22中心金屬化孔224構(gòu)成接地金屬化孔。下層介質(zhì)板材21引出一個(gè)探針215與固定在腔體上的射頻連接器連接。本發(fā)明的輻射性能仿真結(jié)果進(jìn)一步說明:圖5是天線仿真得到的輻射方向圖，從圖5中看出本發(fā)明提出的小型化寬帶導(dǎo)航天線具有良好的輻射特性和低仰角特性。圖6是本發(fā)明提出的高隔離度雙頻導(dǎo)航天線兩端口隔離度仿真結(jié)果，從圖中看出天線兩端口具有較高的隔離度。上述實(shí)例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，讓熟悉該項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容所作的等效變化或修飾， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高隔離度雙頻導(dǎo)航天線，其特征在于:其包括高頻段天線輻射體(I)、低頻段天線輻射體(2)、腔體(3)，高頻段天線輻射體(I)和低頻段天線輻射體(2)通過焊錫焊接在一起，低頻段天線輻射體(2)與腔體(3)通過螺絲(221)連接在一起；高頻、低頻段分別有一個(gè)連接器固定在腔體上；高頻段天線的輻射體(I)是中心饋電圓極化微帶天線，該天線輻射體(I)采用特殊形狀的輻射貼片(11 )，使得高頻段輻射體具有中心饋電特性(14);這樣可以利用低頻段天線輻射體(2)的中心零電位的特性提高兩頻段的隔離度；低頻段輻射體(2)由兩層高頻介質(zhì)板(21、22)疊加而成并通過螺絲(221)連接在一起；低頻段輻射體采用了耦合的饋電方式。
2.根據(jù)要求I所述的高隔離度雙頻導(dǎo)航天線，其特征在于:所述高頻段天線輻射體(I)采用基于中心饋電(14)的圓極化微帶天線。
3.根據(jù)要求I所述的高隔離度雙頻導(dǎo)航天線，其特征在于:所述高頻段天線輻射體(I)通過焊錫直接與低頻段天線輻射體(2)的輻射貼片(222)焊接在一起。
4.根據(jù)要求I所述的高隔離度雙頻導(dǎo)航天線，其特征在于:所述低頻段天線輻射體(2)采用耦合饋電方式，天線由兩層介質(zhì)板(21、22)層疊在一起構(gòu)成，上層介質(zhì)板(21)印刷有輻射貼片，下層介質(zhì)板(22)印刷有耦合微帶線，并在中心設(shè)置了一個(gè)接地的金屬化孔(224、213)，將兩層介質(zhì)板(21、22)疊加在一起時(shí)，整個(gè)低頻段天線輻射體(2)中心將設(shè)置有接地的金屬化孔。
5.根據(jù)要求I或4所述的高隔離度雙頻導(dǎo)航天線，其特征在于:所述低頻段天線輻射體(2 )的上層介質(zhì)板(21)是介電常數(shù)比較高的板材，下層介質(zhì)板(22 )是介電常數(shù)比較低的介質(zhì)板材。
6.根據(jù)要求I或2所述的高隔離度雙頻導(dǎo)航天線，其特征在于:將高頻段天線輻射體(O疊放在低頻段天線福射體 (2)上時(shí),高頻段天線福射體(I)的中心饋電探針(14)將穿過低頻段天線輻射體(2)的中心接地金屬化孔，并與固定在腔體上的高頻段射頻連接器連接在一起。
全文摘要
本發(fā)明屬于無線通信導(dǎo)航及天線技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高隔離度雙頻導(dǎo)航天線，其包括高頻段天線輻射體(1)、低頻段天線輻射體(2)、腔體(3)，高頻段天線輻射體(1)和低頻段天線輻射體(2)通過焊錫焊接在一起，低頻段天線輻射體(2)與腔體(3)通過螺絲(221)連接在一起；本發(fā)明解決了兩頻段的天線輻射體疊放在一起后，兩頻段的收發(fā)隔離度差問題，滿足了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)需要的輻射特性，從而能為衛(wèi)星導(dǎo)航用戶機(jī)設(shè)備提供高性能天線模塊。
文檔編號(hào)H01Q1/12GK103219588SQ20121055363
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者徐云學(xué), 李德識(shí), 范創(chuàng)偉, 袁海林, 毋國(guó)華 申請(qǐng)人:武漢基數(shù)星通信科技有限公司