小型化三頻多層貼片北斗天線的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種小型化三頻多層貼片北斗天線，包括由上到下依次疊壓連接的上層微帶天線、中層微帶天線、下層微帶天線和底層饋電網(wǎng)絡(luò)層，且由上到下各層微帶天線的截面面積依次增大及各層微帶天線的厚度依次增厚；所述的上層微帶天線包括上層微帶貼片和上層介質(zhì)基板，所述的中層微帶天線包括中層微帶貼片和中層介質(zhì)基板，所述的下層微帶天線包括下層微帶貼片和下層介質(zhì)基板，底層饋電網(wǎng)絡(luò)層包括金屬接地板和底層介質(zhì)基板，底層介質(zhì)基板的下端面上設(shè)有饋電網(wǎng)絡(luò)電路板，所述的饋電網(wǎng)絡(luò)電路板包括威爾金森功分器，微帶傳輸線和饋電端口；還包括中心饋電探針、層間饋電探針和短路探針，層間饋電探針包括中層饋電探針和下層饋電探針。
【專利說(shuō)明】小型化三頻多層貼片北斗天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及通訊、導(dǎo)航【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種小型化三頻多層貼片北斗天線。

【背景技術(shù)】
[0002]北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國(guó)自主研發(fā)的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)。和美國(guó)GPS、俄羅斯格羅納斯、歐盟伽利略系統(tǒng)并稱為全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。目前，聯(lián)合國(guó)已將這4個(gè)系統(tǒng)一起確認(rèn)為全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)核心供應(yīng)商。它改變了我國(guó)長(zhǎng)期缺少高精度、實(shí)時(shí)定位手段的局面，打破了美國(guó)和俄羅斯在這一領(lǐng)域的壟斷地位，可為我國(guó)陸地、海洋、空中和空間的各類軍事和民用提供多種業(yè)務(wù)保障，尤其對(duì)提高我國(guó)國(guó)防現(xiàn)代化有著重要的意義。隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，對(duì)北斗終端天線的研宄也愈加廣泛和深入。
[0003]目前，我國(guó)研發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)相當(dāng)完善，定位精度和安全性都達(dá)到較高水準(zhǔn)。然而，雖然北斗手持機(jī)產(chǎn)品定位技術(shù)漸趨成熟，但是在體積和便攜上仍存在諸多問(wèn)題。手持北斗導(dǎo)航設(shè)備體積大，不便于攜帶，因此其小型化、輕便化勢(shì)在必行。手持機(jī)的小型化必然使容納天線的空間越來(lái)越小，相關(guān)文獻(xiàn)顯示，目前三頻北斗天線長(zhǎng)、寬尺寸較大，不便于與手持終端機(jī)一體化集成使用。主要原因在于未能很好的突破高介電常數(shù)材料微帶天線設(shè)計(jì)的應(yīng)用問(wèn)題，及有效解決天線小型化和低仰角增益間的矛盾和收發(fā)隔離度的問(wèn)題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種小型化三頻多層貼片北斗天線，采用多層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)天線三頻工作，使得本裝置能夠同時(shí)工作在北斗B3頻段、L頻段、S頻段。
[0005]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:
[0006]一種小型化三頻多層貼片北斗天線，其特征在于:包括由上到下依次疊壓連接的上層微帶天線、中層微帶天線、下層微帶天線和底層饋電網(wǎng)絡(luò)層，且由上到下各層微帶天線的截面面積依次增大及各層微帶天線的厚度依次增厚；所述的上層微帶天線包括上層微帶貼片和上層介質(zhì)基板，上層微帶貼片上開(kāi)有切角，所述的中層微帶天線包括中層微帶貼片和中層介質(zhì)基板，中層微帶貼片上開(kāi)有切角，所述的下層微帶天線包括下層微帶貼片和下層介質(zhì)基板，下層微帶貼片上設(shè)有微帶短枝節(jié)，底層饋電網(wǎng)絡(luò)層包括金屬接地板和底層介質(zhì)基板，底層介質(zhì)基板的下端面上設(shè)有饋電網(wǎng)絡(luò)電路板，所述的饋電網(wǎng)絡(luò)電路板包括威爾金森功分器，微帶傳輸線和饋電端口 ；還包括中心饋電探針、層間饋電探針和短路探針，層間饋電探針包括中層饋電探針和下層饋電探針，中心饋電探針頂端與上層微帶貼片的中心點(diǎn)處接觸，中心饋電探針依次穿過(guò)上層微帶天線、中層微帶天線、下層微帶天線和底層饋電網(wǎng)絡(luò)層，并與饋電網(wǎng)絡(luò)電路板的中心點(diǎn)處的饋電端口連接，中層饋電探針頂端與中層微帶貼片接觸，中層饋電探針依次穿過(guò)中層介質(zhì)基板、下層微帶天線和底層饋電網(wǎng)絡(luò)層，并與饋電網(wǎng)絡(luò)電路板上的饋電端口連接，下層饋電探針頂端與下層微帶貼片接觸，下層饋電探針依次穿過(guò)下層介質(zhì)基板和底層饋電網(wǎng)絡(luò)層，并與饋電網(wǎng)絡(luò)電路板上的饋電端口連接，短路探針頂端與下層微帶貼片接觸，短路探針底端與金屬接地板接觸。
[0007]所述的上層微帶天線包括呈方形片狀結(jié)構(gòu)的上層微帶貼片和立方體狀上層介質(zhì)基板，上層微帶貼片的下端面與上層介質(zhì)基板的上端面固定，上層微帶貼片的其中一條對(duì)角線的兩端處開(kāi)有切角，上層微帶貼片的中心位置挖設(shè)有U形孔；
[0008]所述的中層微帶天線包括呈方形片狀結(jié)構(gòu)的中層微帶貼片和立方體狀中層介質(zhì)基板，中層微帶貼片的下端面與中層介質(zhì)基板的上端面固定，中層微帶貼片的上端面與上層介質(zhì)基板的下端面固定，中層微帶貼片的兩條對(duì)角線的兩端處各開(kāi)有一個(gè)切角，中層微帶貼片的中心點(diǎn)處設(shè)有第一中心探針通孔；
[0009]所述的下層微帶天線包括呈方形片狀結(jié)構(gòu)的下層微帶貼片和立方體狀下層介質(zhì)基板，下層微帶貼片的下端面與下層介質(zhì)基板的上端面固定，下層微帶貼片的上端面與中層介質(zhì)基板的下端面固定，下層微帶貼片的四邊中部向外突出設(shè)有微帶短枝節(jié)，下層微帶貼片的中心點(diǎn)處設(shè)有第二中心探針通孔，第二中心探針通孔的后方延長(zhǎng)線上和右方設(shè)有延長(zhǎng)線上分別設(shè)有第一中層饋電探針通孔和第二中層饋電探針通孔；
[0010]所述的底層饋電網(wǎng)絡(luò)層包括呈方形片狀結(jié)構(gòu)的金屬接地板和立方體狀底層介質(zhì)基板，底層介質(zhì)基板的下端面上設(shè)有饋電網(wǎng)絡(luò)電路板，金屬接地板的上端面與下層介質(zhì)基板的下端面相固定，金屬接地板的下端面與底層介質(zhì)基板的上端面相固定，金屬接地板的中心點(diǎn)處設(shè)有第三中心探針通孔，以第三中心探針通孔為中心向前后、左右四個(gè)方向上分別設(shè)有一個(gè)層間饋電探針通孔；
[0011]所述的中層饋電探針設(shè)有兩根，第一根中層饋電探針的頂端與中層微帶貼片的底端面的中心點(diǎn)向正后方的延長(zhǎng)線相接觸，第一根中層饋電探針的底端依次穿過(guò)中層介質(zhì)基板、下層微帶天線和底層饋電網(wǎng)絡(luò)層且連接于饋電網(wǎng)絡(luò)電路板的中心點(diǎn)向正后方的延長(zhǎng)線上的網(wǎng)絡(luò)連接處的饋電接口，第二根中層饋電探針的頂端與中層微帶貼片的底端面的中心點(diǎn)向正右方的延長(zhǎng)線相接觸，第二根中層饋電探針的底端依次穿過(guò)中層介質(zhì)基板、下層微帶天線和底層饋電網(wǎng)絡(luò)層且連接于饋電網(wǎng)絡(luò)電路板的中心點(diǎn)向正右方的延長(zhǎng)線上的網(wǎng)絡(luò)連接處的饋電接口，第一根中層饋電探針和第二根中層饋電探針與中心饋電探針相平行，且第一根中層饋電探針和第二根中層饋電探針距中心饋電探針等距；
[0012]所述的下層饋電探針設(shè)有兩根，第一根下層饋電探針的頂端與下層微帶貼片的底端面的中心點(diǎn)向正前方的延長(zhǎng)線相接觸，第一根下層饋電探針的底端依次穿過(guò)下層介質(zhì)基板和底層饋電網(wǎng)絡(luò)層且連接于饋電網(wǎng)絡(luò)電路板的中心點(diǎn)向正前方的延長(zhǎng)線上的網(wǎng)絡(luò)連接處的饋電接口，第二根下層饋電探針的頂端與下層微帶貼片的底端面的中心點(diǎn)向正左方的延長(zhǎng)線相接觸，第二根下層饋電探針的底端依次穿過(guò)下層介質(zhì)基板和底層饋電網(wǎng)絡(luò)層且連接于饋電網(wǎng)絡(luò)電路板的中心點(diǎn)向正左方的延長(zhǎng)線上的網(wǎng)絡(luò)連接處的饋電接口，第一根下層饋電探針和第二根下層饋電探針與中心饋電探針相平行，且第一根下層饋電探針和第二根下層饋電探針距中心饋電探針等距；
[0013]所述的短路探針設(shè)有四根，四根短路探針均與中心饋電探針相平行，第一根短路探針的頂端與下層微帶貼片的底端面相接觸，且接觸位置位于第一根中層饋電探針的正左方的延長(zhǎng)線上，第一根短路探針的底端與金屬接地板接觸，第二根短路探針的頂端與下層微帶貼片的底端面相接觸，且接觸位置位于第一根中層饋電探針的正右方的延長(zhǎng)線上，第二根短路探針的底端與金屬接地板接觸，第一根短路探針和第二根短路探針距第一根中層饋電探針等距；第三根短路探針的頂端與下層微帶貼片的底端面相接觸，且接觸位置位于第二根中層饋電探針的正后方的延長(zhǎng)線上，第三根短路探針的底端與金屬接地板接觸，第四根短路探針的頂端與下層微帶貼片的底端面接觸，且接觸位置位于第二根中層饋電探針的正前方的延長(zhǎng)線上，第三根短路探針的底端與金屬接地板接觸，第三根短路探針和第四根短路探針距第二根中層饋電探針等距。
[0014]所述的中心饋電探針依次穿過(guò)中層微帶貼片的第一中心探針通孔、下層微帶貼片的第二中心探針通孔和金屬接地板的第三中心探針通孔，但與中層微帶貼片、下層微帶貼片和金屬接地板不接觸。
[0015]所述的第一根中層饋電探針依次穿過(guò)下層微帶貼片的第一中層饋電探針通孔和金屬接地板相對(duì)應(yīng)的層間饋電探針通孔，但與下層微帶貼片和金屬接地板不接觸；同樣的，第二根中層饋電探針依次穿過(guò)下層微帶貼片的第二中層饋電探針通孔和金屬接地板相對(duì)應(yīng)的層間饋電探針通孔，但與下層微帶貼片和金屬接地板不接觸
[0016]本實(shí)用新型利用由上到下依次疊壓連接的上層微帶天線、中層微帶天線、下層微帶天線和底層饋電網(wǎng)絡(luò)層提供的天線同時(shí)接收北斗B3頻段、L頻段、S頻段的信號(hào)。并采用高介電常數(shù)介質(zhì)實(shí)現(xiàn)天線小型化，采用多層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)天線三頻工作。采用頻段微帶貼片異形、表面開(kāi)槽和短路探針加載等技術(shù)解決天線收發(fā)隔離度和低仰角增益問(wèn)題。上層微帶天線對(duì)應(yīng)S頻段諧振頻率；中間層微帶天線對(duì)應(yīng)L頻段諧振頻率；下層微帶天線對(duì)應(yīng)B3頻段諧振頻率；饋電網(wǎng)絡(luò)電路板為天線的三個(gè)頻率提供相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)圓極化所需的饋電電路；本裝置體積小、重量輕、增益穩(wěn)定、收發(fā)隔離度高的三頻多層貼片北斗天線，用于北斗衛(wèi)星信號(hào)的接收與發(fā)射。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型的分層展開(kāi)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為本實(shí)用新型的上層微帶天線結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4為本實(shí)用新型的中層微帶天線結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖5為本實(shí)用新型的下層微帶天線結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖6為本實(shí)用新型的底層金屬接地板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖7為本實(shí)用新型的底層介質(zhì)基板和饋電網(wǎng)絡(luò)電路板結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型包括由上到下依次疊壓連接的上層微帶天線、中層微帶天線、下層微帶天線和底層饋電網(wǎng)絡(luò)層，且由上到下各層微帶天線的截面面積依次增大及各層微帶天線的厚度依次增厚；所述的上層微帶天線包括上層微帶貼片5和上層介質(zhì)基板1，上層微帶貼片5上開(kāi)有切角10，所述的中層微帶天線包括中層微帶貼片6和中層介質(zhì)基板2，中層微帶貼片6上開(kāi)有切角11，所述的下層微帶天線包括下層微帶貼片7和下層介質(zhì)基板3，下層微帶貼片7的上設(shè)有微帶短枝節(jié)12，底層饋電網(wǎng)絡(luò)層包括金屬接地板8和底層介質(zhì)基板4，底層介質(zhì)基板4的下端面上設(shè)有饋電網(wǎng)絡(luò)電路板13，所述的饋電網(wǎng)絡(luò)電路板包括威爾金森功分器23，微帶傳輸線24和饋電端口 ；還包括中心饋電探針14、層間饋電探針和短路探針，層間饋電探針包括中層饋電探針和下層饋電探針，中心饋電探針14頂端與上層微帶貼片5的中心點(diǎn)O處接觸，中心饋電探針14的依次穿過(guò)上層微帶天線、中層微帶天線、下層微帶天線和底層饋電網(wǎng)絡(luò)層，并與饋電網(wǎng)絡(luò)電路板13的中心點(diǎn)處的饋電端口 D-1連接，中層饋電探針頂端與中層微帶貼片接觸，中層饋電探針依次穿過(guò)中層介質(zhì)基板2、下層微帶天線和底層饋電網(wǎng)絡(luò)層，并與饋電網(wǎng)絡(luò)電路板上的饋電端口 D-3、D-5連接，下層饋電探針頂端與下層微帶貼片7接觸，下層饋電探針依次穿過(guò)下層介質(zhì)基板3和底層饋電網(wǎng)絡(luò)層，并與饋電網(wǎng)絡(luò)電路板上的饋電端口 D-2、D-4連接，短路探針頂端與下層微帶貼片7接觸，短路探針底端與金屬接地板8接觸。圖1中所示的A-A面為主視圖的前端面，B-B面為右端面。
[0025]如圖3所示，為上層微帶天線俯視結(jié)構(gòu)示意圖，上層微帶天線包括呈方形片狀結(jié)構(gòu)的上層微帶貼片5和立方體狀上層介質(zhì)基板1，上層微帶貼片5的下端面與上層介質(zhì)基板I的上端面固定，上層微帶貼片5的其中一條對(duì)角線的兩端處開(kāi)有切角10，上層微帶貼片5的中心位置挖設(shè)有U形孔9。
[0026]如圖4所示，為中層微帶天線俯視結(jié)構(gòu)示意圖，中層微帶天線包括呈方形片狀結(jié)構(gòu)的中層微帶貼片6和立方體狀中層介質(zhì)基板2，中層微帶貼片6的下端面與中層介質(zhì)基板2的上端面固定，中層微帶貼片6的上端面與上層介質(zhì)基板I的下端面固定，中層微帶貼片6的兩條對(duì)角線的兩端處各開(kāi)有一個(gè)切角11，中層微帶貼片6的中心點(diǎn)處設(shè)有第一中心探針通孔A-1。
[0027]如圖5所示，為下層微帶天線俯視結(jié)構(gòu)示意圖，下層微帶天線包括呈方形片狀結(jié)構(gòu)的下層微帶貼片7和立方體狀下層介質(zhì)基板3，下層微帶貼片7的下端面與下層介質(zhì)基板3的上端面固定，下層微帶貼片7的上端面與中層介質(zhì)基板2的下端面相固定，下層微帶貼片7的四邊中部向外突出設(shè)有微帶短枝節(jié)12，下層微帶貼片7的中心點(diǎn)處設(shè)有第二中心探針通孔A-2，第二中心探針通孔A-2的后方延長(zhǎng)線上和右方延長(zhǎng)線上分別設(shè)有第一中層饋電探針通孔B-1和第二中層饋電探針通孔B-2。
[0028]如圖6和圖7所示，為底層微帶天線俯視結(jié)構(gòu)示意圖，底層饋電網(wǎng)絡(luò)層包括呈方形片狀結(jié)構(gòu)的金屬接地板8和立方體狀底層介質(zhì)基板4，底層介質(zhì)基板4的下端面上設(shè)有饋電網(wǎng)絡(luò)電路板13，金屬接地板8的上端面與下層介質(zhì)基板3的下端面固定，金屬接地板8的下端面與底層介質(zhì)基板4的上端面固定，金屬接地板8的中心點(diǎn)處設(shè)有第三中心探針通孔A-3，以第三中心探針通孔A-3為中心向前后、左右四個(gè)方向上分別設(shè)有一個(gè)層間饋電探針通孔，分別為用于穿過(guò)第一根中層饋電探針15的層間饋電探針通孔C-1，用于穿過(guò)第二根中層饋電探針16的層間饋電探針通孔C-2，用于穿過(guò)第一根下層饋電探針18的層間饋電探針通孔C-3，用于穿過(guò)第二根下層饋電探針17的層間饋電探針通孔C-4。
[0029]如圖2所示的分層展開(kāi)結(jié)構(gòu)示意圖，中心饋電探針14的頂端與上層微帶貼片5的中心點(diǎn)O處接觸，中心饋電探針14的底端依次穿過(guò)上層微帶天線、中層微帶天線、下層微帶天線和底層饋電網(wǎng)絡(luò)層連接饋電網(wǎng)絡(luò)電路板13的中心點(diǎn)處的饋電端口 D-1 ;中心饋電探針14依次穿過(guò)中層微帶貼片6的第一中心探針通孔A-1、下層微帶貼片7的第二中心探針通孔A-2和金屬接地板8的第三中心探針通孔A-3，但與中層微帶貼片6、下層微帶貼片7和金屬接地板8不接觸。
[0030]中層饋電探針設(shè)有兩根，第一根中層饋電探針15的頂端與中層微帶貼片6的底端面的中心點(diǎn)向正后方的延長(zhǎng)線接觸，第一根中層饋電探針15的底端依次穿過(guò)中層介質(zhì)基板2、下層微帶天線和底層饋電網(wǎng)絡(luò)層且連接于饋電網(wǎng)絡(luò)電路板13的中心點(diǎn)向正后方的延長(zhǎng)線上的網(wǎng)絡(luò)連接處的饋電端口 D-3，第二根中層饋電探針16的頂端與中層微帶貼片6的底端面的中心點(diǎn)向正右方的延長(zhǎng)線接觸，第二根中層饋電探針16的底端依次穿過(guò)中層介質(zhì)基板2、下層微帶天線和底層饋電網(wǎng)絡(luò)層且連接于饋電網(wǎng)絡(luò)電路板13的中心點(diǎn)向正右方的延長(zhǎng)線上的網(wǎng)絡(luò)連接處的饋電端口 D-5，第一根中層饋電探針15和第二根中層饋電探針16與中心饋電探針14相平行，且第一根中層饋電探針15和第二根中層饋電探針16距中心饋電探針14等距；第一根中層饋電探針15依次穿過(guò)下層微帶貼片7的第一中層饋電探針通孔B-1和金屬接地板8相對(duì)應(yīng)的層間饋電探針通孔C-1，但與下層微帶貼片7和金屬接地板8不接觸；同樣的，第二根中層饋電探針16依次穿過(guò)下層微帶貼片7的第二中層饋電探針通孔B-2和金屬接地板8相對(duì)應(yīng)的層間饋電探針通孔C-2，但與下層微帶貼片7和金屬接地板8不接觸。
[0031]下層饋電探針設(shè)有兩根，第一根下層饋電探針18的頂端與下層微帶貼片7的底端面的中心點(diǎn)向正前方的延長(zhǎng)線接觸，第一根下層饋電探針18的底端依次穿過(guò)下層介質(zhì)基板3和底層饋電網(wǎng)絡(luò)層且連接于饋電網(wǎng)絡(luò)電路板13的中心點(diǎn)向正前方的延長(zhǎng)線上的網(wǎng)絡(luò)連接處的饋電端口 D-2，第二根下層饋電探針17的頂端與下層微帶貼片7的底端面的中心點(diǎn)向正左方的延長(zhǎng)線接觸，第二根下層饋電探針17的底端依次穿過(guò)下層介質(zhì)基板3和底層饋電網(wǎng)絡(luò)層且連接于饋電網(wǎng)絡(luò)電路板13的中心點(diǎn)向正左方的延長(zhǎng)線上的網(wǎng)絡(luò)連接處的饋電端口 D-4，第一根下層饋電探針18和第二根下層饋電探針17與中心饋電探針14相平行，且第一根下層饋電探針18和第二根下層饋電探針17距中心饋電探針14等距。
[0032]短路探針設(shè)有四根，四根短路探針均與中心饋電探針14相平行，第一根短路探針19的頂端與下層微帶貼片7的底端面接觸，且接觸位置位于第一根中層饋電探針15的正左方的延長(zhǎng)線上，第一根短路探針19的底端頂住金屬接地板8，第二根短路探針20的頂端與下層微帶貼片7的底端面接觸，且接觸位置位于第一根中層饋電探針15的正右方的延長(zhǎng)線上，第二根短路探針20的底端與金屬接地板8接觸，第一根短路探針19和第二根短路探針20距第一根中層饋電探針15等距；第三根短路探針21的頂端與下層微帶貼片7的底端面接觸，且接觸位置位于第二根中層饋電探針16的正后方的延長(zhǎng)線上，第三根短路探針21的底端與金屬接地板8接觸，第四根短路探針22的頂端與下層微帶貼片7的底端面接觸，且接觸位置位于第二根中層饋電探針16的正前方的延長(zhǎng)線上，第三根短路探針21的底端與金屬接地板8接觸，第三根短路探針21和第四根短路探針22距第二根中層饋電探針16等距，四根短路探針與金屬接地板8接觸但是不穿透。如圖7所示，饋電網(wǎng)絡(luò)電路板13包括威爾金森功分器23，微帶傳輸線24和饋電端口，網(wǎng)絡(luò)連接處為饋電端口 ；威爾金森功分器23對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)屬于現(xiàn)有成熟技術(shù)，在此不再贅述。
[0033]下面詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型所述天線的工作原理:
[0034]本實(shí)用新型提供了一種小型化三頻圓極化微帶貼片天線，天線能夠同時(shí)工作在北斗B3頻段、L頻段、S頻段。通過(guò)采用高介電常數(shù)基材、微帶貼片異形、表面開(kāi)孔和短路探針加載等技術(shù)手段，有效的解決手持機(jī)天線小型化、收發(fā)隔離度，低仰角增益、寬波束覆蓋等冋題。
[0035]其中，上層微帶天線通過(guò)上層微帶貼片5接收北斗一代S頻段信號(hào)，由于上層微帶貼片5在其中一條對(duì)角線的兩端處開(kāi)有切角，即釆用單點(diǎn)饋電方式，通過(guò)切角實(shí)現(xiàn)右旋圓極化；并在上層微帶貼片5的中心位置挖設(shè)有U形孔9，中間開(kāi)U型孔用于展寬帶寬，還將饋電位置移到天線的幾何中心上，從而減小了饋電探針?biāo)鶐?lái)的耦合；如此設(shè)計(jì)，使得上層微帶貼片5能夠接收到北斗一代S頻段信號(hào)，并將接收到的信號(hào)通過(guò)中心饋電探針14，經(jīng)微帶傳輸線24與饋電網(wǎng)絡(luò)電路板13中心點(diǎn)處的饋電端口 D-1(即:饋電網(wǎng)絡(luò)中S頻段饋電端口)連接。
[0036]中層微帶天線通過(guò)中層微帶貼片6用于接收北斗一代L頻段信號(hào)，并且通過(guò)第一根中層饋電探針15和第二根中層饋電探針16均與中層微帶貼片6相接觸的兩個(gè)饋電點(diǎn)接收，使用雙饋點(diǎn)饋電來(lái)實(shí)現(xiàn)左旋圓極化，同時(shí)通過(guò)第一根中層饋電探針15和第二根中層饋電探針16，經(jīng)威爾金森功分器23合成一路信號(hào)后與饋電網(wǎng)絡(luò)電路板13中的相應(yīng)的饋電端口(即:L頻段饋電端口)連接；同時(shí)，中層微帶貼片6中心處的第一中心饋電通孔用于上層微帶天線的S天線的饋電探針穿過(guò)，S天線的饋電探針即為中心饋電探針14。
[0037]下層微帶天線通過(guò)下層微帶貼片7接收北斗二代B3頻段信號(hào)，下層微帶貼片7邊緣的微帶枝節(jié)主要用于微調(diào)天線的中心頻率及低仰角天線增益，并且利用第一根下層饋電探針18和第二根下層饋電探針17均與下層微帶貼片7相接觸的兩個(gè)饋電點(diǎn)，即使用雙饋點(diǎn)饋電來(lái)實(shí)現(xiàn)右旋圓極化，將接收到的北斗二代B3頻段信號(hào)，再通過(guò)第一根下層饋電探針18和第二根下層饋電探針17，經(jīng)威爾金森功分器23合成一路信號(hào)后與饋電網(wǎng)絡(luò)電路板13中的相應(yīng)的饋電端口(即:B3頻段饋電端口)連接。下層微帶貼片7中間有第二中心饋電通孔、第一中層饋電探針通孔B-1和第二中層饋電探針通孔B-2，分別被L天線和S天線的饋電探針穿過(guò)，并且，其四個(gè)短路探針主要用于提高收發(fā)隔離度。
[0038]其中，本實(shí)用新型提供了一種小型化三頻多層貼片北斗天線，天線工作頻率為北斗B3頻段、L頻段和S頻段。上層介質(zhì)基板I采用尺寸23mmX23mm，厚度3mm，介電常數(shù)10.2的微波復(fù)合介質(zhì)；中層介質(zhì)基板2采用尺寸32mmX32mm，厚度4mm，介電常數(shù)10.2的微波復(fù)合介質(zhì)；下層介質(zhì)基板3采用尺寸35mmX 35mm，厚度9mm，介電常數(shù)15的微波復(fù)合介質(zhì)；所采用的中心饋電探針14、層間饋電探針和短路探針采用直徑0.5_的金屬；上層貼片饋電點(diǎn)位于幾何中心位置，所開(kāi)U形孔9相當(dāng)于6.8mmX 8mm的方孔中加上一條4mmX 5.5mm微帶線的結(jié)合體。中層微帶貼片6的兩個(gè)饋電點(diǎn)距天線幾何中心3mm，且與中心點(diǎn)的連線相互垂直；下層微帶貼片7煩人兩個(gè)饋電點(diǎn)與。中層微帶貼片6的兩個(gè)饋電點(diǎn)位置相對(duì)應(yīng)，距天線幾何中心4mm，且與中心線的連線相互垂直；下層微帶天線的四個(gè)短路探針，位于中層兩個(gè)饋電探針的兩端各1.5mm處，且連點(diǎn)連線與饋電點(diǎn)與中心連線相互垂直。饋電網(wǎng)絡(luò)電路板13采用尺寸35mmX35mm，厚度0.8臟，介電常數(shù)2-3的聚四氟乙烯材料。
【權(quán)利要求】
1.一種小型化三頻多層貼片北斗天線，其特征在于:包括由上到下依次疊壓連接的上層微帶天線、中層微帶天線、下層微帶天線和底層饋電網(wǎng)絡(luò)層，且由上到下各層微帶天線的截面面積依次增大及各層微帶天線的厚度依次增厚；所述的上層微帶天線包括上層微帶貼片和上層介質(zhì)基板，上層微帶貼片上開(kāi)有切角，所述的中層微帶天線包括中層微帶貼片和中層介質(zhì)基板，中層微帶貼片上開(kāi)有切角，所述的下層微帶天線包括下層微帶貼片和下層介質(zhì)基板，下層微帶貼片上設(shè)有微帶短枝節(jié)，底層饋電網(wǎng)絡(luò)層包括金屬接地板和底層介質(zhì)基板，底層介質(zhì)基板的下端面上設(shè)有饋電網(wǎng)絡(luò)電路板，所述的饋電網(wǎng)絡(luò)電路板包括威爾金森功分器，微帶傳輸線和饋電端口 ；還包括中心饋電探針、層間饋電探針和短路探針，層間饋電探針包括中層饋電探針和下層饋電探針，中心饋電探針頂端與上層微帶貼片的中心點(diǎn)處接觸，中心饋電探針依次穿過(guò)上層微帶天線、中層微帶天線、下層微帶天線和底層饋電網(wǎng)絡(luò)層，并與饋電網(wǎng)絡(luò)電路板的中心點(diǎn)處的饋電端口連接，中層饋電探針頂端與中層微帶貼片接觸，中層饋電探針依次穿過(guò)中層介質(zhì)基板、下層微帶天線和底層饋電網(wǎng)絡(luò)層，并與饋電網(wǎng)絡(luò)電路板上的饋電端口連接，下層饋電探針頂端與下層微帶貼片接觸，下層饋電探針依次穿過(guò)下層介質(zhì)基板和底層饋電網(wǎng)絡(luò)層，并與饋電網(wǎng)絡(luò)電路板上的饋電端口連接，短路探針頂端與下層微帶貼片接觸，短路探針底端與金屬接地板接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型化三頻多層貼片北斗天線，其特征在于:所述的上層微帶天線包括呈方形片狀結(jié)構(gòu)的上層微帶貼片和立方體狀上層介質(zhì)基板，上層微帶貼片的下端面與上層介質(zhì)基板的上端面固定，上層微帶貼片的其中一條對(duì)角線的兩端處開(kāi)有切角，上層微帶貼片的中心位置挖設(shè)有U形孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小型化三頻多層貼片北斗天線，其特征在于:所述的中層微帶天線包括呈方形片狀結(jié)構(gòu)的中層微帶貼片和立方體狀中層介質(zhì)基板，中層微帶貼片的下端面與中層介質(zhì)基板的上端面固定，中層微帶貼片的上端面與上層介質(zhì)基板的下端面固定，中層微帶貼片的兩條對(duì)角線的兩端處各開(kāi)有一個(gè)切角，中層微帶貼片的中心點(diǎn)處設(shè)有第一中心探針通孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的小型化三頻多層貼片北斗天線，其特征在于:所述的下層微帶天線包括呈方形片狀結(jié)構(gòu)的下層微帶貼片和立方體狀下層介質(zhì)基板，下層微帶貼片的下端面與下層介質(zhì)基板的上端面固定，下層微帶貼片的上端面與中層介質(zhì)基板的下端面固定，下層微帶貼片的四邊中部向外突出設(shè)有微帶短枝節(jié)，下層微帶貼片的中心點(diǎn)處設(shè)有第二中心探針通孔，第二中心探針通孔的后方延長(zhǎng)線上和右方設(shè)有延長(zhǎng)線上分別設(shè)有第一中層饋電探針通孔和第二中層饋電探針通孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的小型化三頻多層貼片北斗天線，其特征在于:所述的底層饋電網(wǎng)絡(luò)層包括呈方形片狀結(jié)構(gòu)的金屬接地板和立方體狀底層介質(zhì)基板，底層介質(zhì)基板的下端面上設(shè)有饋電網(wǎng)絡(luò)電路板，金屬接地板的上端面與下層介質(zhì)基板的下端面相固定，金屬接地板的下端面與底層介質(zhì)基板的上端面相固定，金屬接地板的中心點(diǎn)處設(shè)有第三中心探針通孔，以第三中心探針通孔為中心向前后、左右四個(gè)方向上分別設(shè)有一個(gè)層間饋電探針通孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的小型化三頻多層貼片北斗天線，其特征在于:所述的中層饋電探針設(shè)有兩根，第一根中層饋電探針的頂端與中層微帶貼片的底端面的中心點(diǎn)向正后方的延長(zhǎng)線相接觸，第一根中層饋電探針的底端依次穿過(guò)中層介質(zhì)基板、下層微帶天線和底層饋電網(wǎng)絡(luò)層且連接于饋電網(wǎng)絡(luò)電路板的中心點(diǎn)向正后方的延長(zhǎng)線上的網(wǎng)絡(luò)連接處的饋電接口，第二根中層饋電探針的頂端與中層微帶貼片的底端面的中心點(diǎn)向正右方的延長(zhǎng)線相接觸，第二根中層饋電探針的底端依次穿過(guò)中層介質(zhì)基板、下層微帶天線和底層饋電網(wǎng)絡(luò)層且連接于饋電網(wǎng)絡(luò)電路板的中心點(diǎn)向正右方的延長(zhǎng)線上的網(wǎng)絡(luò)連接處的饋電接口，第一根中層饋電探針和第二根中層饋電探針與中心饋電探針相平行，且第一根中層饋電探針和第二根中層饋電探針距中心饋電探針等距。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的小型化三頻多層貼片北斗天線，其特征在于:所述的下層饋電探針設(shè)有兩根，第一根下層饋電探針的頂端與下層微帶貼片的底端面的中心點(diǎn)向正前方的延長(zhǎng)線相接觸，第一根下層饋電探針的底端依次穿過(guò)下層介質(zhì)基板和底層饋電網(wǎng)絡(luò)層且連接于饋電網(wǎng)絡(luò)電路板的中心點(diǎn)向正前方的延長(zhǎng)線上的網(wǎng)絡(luò)連接處的饋電接口，第二根下層饋電探針的頂端與下層微帶貼片的底端面的中心點(diǎn)向正左方的延長(zhǎng)線相接觸，第二根下層饋電探針的底端依次穿過(guò)下層介質(zhì)基板和底層饋電網(wǎng)絡(luò)層且連接于饋電網(wǎng)絡(luò)電路板的中心點(diǎn)向正左方的延長(zhǎng)線上的網(wǎng)絡(luò)連接處的饋電接口，第一根下層饋電探針和第二根下層饋電探針與中心饋電探針相平行，且第一根下層饋電探針和第二根下層饋電探針距中心饋電探針等距。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的小型化三頻多層貼片北斗天線，其特征在于:所述的短路探針設(shè)有四根，四根短路探針均與中心饋電探針相平行，第一根短路探針的頂端與下層微帶貼片的底端面相接觸，且接觸位置位于第一根中層饋電探針的正左方的延長(zhǎng)線上，第一根短路探針的底端與金屬接地板接觸，第二根短路探針的頂端與下層微帶貼片的底端面相接觸，且接觸位置位于第一根中層饋電探針的正右方的延長(zhǎng)線上，第二根短路探針的底端與金屬接地板接觸，第一根短路探針和第二根短路探針距第一根中層饋電探針等距；第三根短路探針的頂端與下層微帶貼片的底端面相接觸，且接觸位置位于第二根中層饋電探針的正后方的延長(zhǎng)線上，第三根短路探針的底端與金屬接地板接觸，第四根短路探針的頂端與下層微帶貼片的底端面接觸，且接觸位置位于第二根中層饋電探針的正前方的延長(zhǎng)線上，第三根短路探針的底端與金屬接地板接觸，第三根短路探針和第四根短路探針距第二根中層饋電探針等距。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的小型化三頻多層貼片北斗天線，其特征在于:所述的中心饋電探針依次穿過(guò)中層微帶貼片的第一中心探針通孔、下層微帶貼片的第二中心探針通孔和金屬接地板的第三中心探針通孔，但與中層微帶貼片、下層微帶貼片和金屬接地板不接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的小型化三頻多層貼片北斗天線，其特征在于:所述的第一根中層饋電探針依次穿過(guò)下層微帶貼片的第一中層饋電探針通孔和金屬接地板相對(duì)應(yīng)的層間饋電探針通孔，但與下層微帶貼片和金屬接地板不接觸；同樣的，第二根中層饋電探針依次穿過(guò)下層微帶貼片的第二中層饋電探針通孔和金屬接地板相對(duì)應(yīng)的層間饋電探針通孔，但與下層微帶貼片和金屬接地板不接觸。
【文檔編號(hào)】H01Q13/08GK204257815SQ201420751025
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月4日
【發(fā)明者】張宏偉, 于志華, 王松濤, 蔣輝, 王蘭 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十七研究所