一種衛(wèi)星導航抗干擾微帶陣列天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于衛(wèi)星導航技術(shù)領(lǐng)域，特別式涉及一種衛(wèi)星導航抗干擾微帶陣列天線。適用于包括美國的GPS系統(tǒng)、歐洲的伽利略系統(tǒng)、俄羅斯的GL0NASS系統(tǒng)、中國的北斗系統(tǒng)在內(nèi)的各種導航衛(wèi)星系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是我國自行研制的，繼美國GPS和俄羅斯GL0NASS之后第三個成熟的的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)。系統(tǒng)由空間端、地面端和用戶端組成，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導航、授時服務(wù)，并具短報文通信能力，可應(yīng)用于航海、航空、測量測繪、精密定位等民用領(lǐng)域以及行業(yè)領(lǐng)域。目前，美國GPS系統(tǒng)，俄羅斯GL0NASS系統(tǒng)，中國的北斗系統(tǒng)均采用圓極化波的形式發(fā)射衛(wèi)星信號。圓極化波具有多種優(yōu)點，例如可以通過左右旋圓極化實現(xiàn)收發(fā)信號的隔離，方便車輛船舶在運動的情況下接收，還方便導航衛(wèi)星和附近同軌道非導航衛(wèi)星實現(xiàn)極化兼容。
[0003]由于衛(wèi)星導航系統(tǒng)的衛(wèi)星信號比較微弱，很容易受到外界信號干擾，因此衛(wèi)星信號的接收設(shè)備的天線的抗干擾性能要求就比較高，若接收設(shè)備的天線的抗干擾能力不夠，嚴重的情況下可能導致接收設(shè)備不能正常工作。目前基本上采用陣列式自適應(yīng)天線技術(shù)來實現(xiàn)天線的抗干擾能力，一般和自適應(yīng)波束形成算法結(jié)合，來消除壓制性干擾信號，還原出可用的衛(wèi)星導航信號，從而提高衛(wèi)星導航接收機抵抗復(fù)雜電磁干擾的能力。
[0004]陣列天線的要求是:天線方向圖，幅度，相位，軸比在各個天線陣元之間高度一致。天線陣元之間的間距最優(yōu)為半波長，隔離度越大越好?？墒且罁?jù)理想指標制作出來的天線，尺寸往往遠遠超出客戶的需求。一般解決方案是使用高介電常數(shù)的介質(zhì)，來減小天線的尺寸，進而實現(xiàn)減小天線陣列尺寸的目的。但是使用高介電常數(shù)的介質(zhì)的辦法，會犧牲天線的增益，輻射效率和軸比，天線波束寬度變窄。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，衛(wèi)星導航微帶陣列天線一般由多個矩形微帶天線按照一定的布局排列方式組成。由于矩形微帶天線工作原理主要靠微帶邊沿輻射，所以使用矩形微帶天線組成的陣列，陣元之間互耦比較強烈，受天線陣元安裝環(huán)境影響大，在陣列天線尺寸小型化設(shè)計方面受到很多限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和不足，提出一種衛(wèi)星導航抗干擾微帶陣列天線，采用三角形Y形槽微帶陣元，可實現(xiàn)天線陣列的小型化，并且具有高輻射效率，高低仰角增益，寬頻帶，寬波束的特點，有效克服陣元之間的互耦，提高抗干擾能力。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0008]1.一種衛(wèi)星導航抗干擾微帶陣列天線，其特征在于，包括N個微帶天線陣元、介質(zhì)基板和金屬反射底板，所述微帶天線陣元按一定間距排列在介質(zhì)基板的上表面，金屬反射底板設(shè)置于介質(zhì)基板的下表面；所述微帶天線陣元為三角形Y形槽微帶天線陣元，包括三角形金屬輻射板，三角形金屬輻射板上開有Y形槽，所述Y形槽包括三條條形開槽，所述三條條形開槽的起始端相交會聚，末端分別指向三角形的三條邊；所述三角形Y形槽微帶天線陣元用于控制表面電流流動，輻射出圓極化波；所述Y形槽的條形開槽邊沿設(shè)置同軸饋電點，用于饋入電磁波信號。
[0009]2.所述金屬輻射板的形狀為正三角形，所述Y形槽的三條條形開槽相交會聚的起始端在正三角形的中心；所述正三角形外接圓的圓半徑范圍為0.3 λ?0.5 λ之間，I λ為天線工作中心頻點在自由空間中的一個波長。
[0010]3.所述Y形槽的三條開槽的長度各不相同，按順時針方向或按逆時針方向以長、中、短依次排列，長度范圍一般在0.1 λ?0.7 λ之間。
[0011]4.所述Y形槽的三條開槽的寬度范圍一般在0.002 λ?0.2 λ之間，天線的工作帶寬與開槽的寬度成正比。
[0012]5.所述饋電點的位置在最長的開槽的左側(cè)邊沿或右側(cè)邊沿，可以沿著開槽的邊沿進行調(diào)整，調(diào)整的范圍距離三角形內(nèi)心一般為0.1 λ?0.5 λ之間；通過調(diào)整饋電點的位置調(diào)整天線阻抗，將天線阻抗調(diào)整為50歐姆，以便實現(xiàn)天線與后級射頻器件的阻抗匹配。
[0013]6.所述Y形槽的三條條形開槽的末端為圓弧槽結(jié)構(gòu)，用于輔助擴展天線工作帶寬。
[0014]7.所述介質(zhì)基板厚度范圍選擇在0.01 λ?0.1 λ之間，以提高天線的輻射效率和工作帶寬。
[0015]8.所述微帶天線陣元和金屬反射底板之間也可以使用空氣充當介質(zhì)板。
[0016]9.所述三角形Y形槽微帶天線陣元的排列方式為，三角形金屬輻射板的中心在一個同心園上等間距排列，三角形的一個頂點指向圓心。
[0017]10.所述三角形Y形槽微帶天線陣元的個數(shù)為3?7個。
[0018]本發(fā)明的技術(shù)效果:
[0019]本發(fā)明提出的一種衛(wèi)星導航抗干擾微帶陣列天線，采用三角形Y形槽微帶陣元，可實現(xiàn)天線陣列的小型化，并且具有高輻射效率，高低仰角增益，寬頻帶，寬波束的特點，有效克服了陣元之間的互耦，提高了抗干擾能力。
[0020]1.天線陣元金屬輻射板的形狀為三角形，三角形上開有Y形槽，三條條形開槽的起始端相交會聚，末端分別指向三角形的三條邊，并且在Y形槽的開槽邊沿設(shè)置同軸饋電點；利用Y形槽控制輻射單元表面電流流動，從饋電點到三角形輻射單元三個頂點形成相位差，依次相差120度，電流依次流過三角形的三個頂點，輻射出圓極化波。
[0021]2.天線陣元采用三角形Y形槽微帶陣元，相比于其他形狀的輻射單元，三角形的面積最小，和矩形微帶天線相比，有限的空間可以容納更多的三角形微帶陣元，天線陣元輻射邊沿之間距離較遠，隔離度較好。
[0022]3.和矩形微帶天線相比，三角形Y形槽微帶陣元天線方向圖受天線陣底部金屬反射板不對稱性影響較小，不圓度較好，因此三角形Y形槽微帶天線陣元較矩形微帶天線陣元更適合組成抗干擾陣列天線。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的三角形Y形槽微帶天線陣元結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為本發(fā)明的三角形Y形槽微帶天線陣元的駐波圖。
[0025]圖3為本發(fā)明的三角形Y形槽微帶天線陣元的方向圖。
[0026]圖4為本發(fā)明的三角形Y形槽微帶天線陣元的表面電流流動圖。
[0027]圖5為三角形Y形槽微帶天線陣元組成的三陣元抗干擾陣列布局示意圖。
[0028]圖6為三角形Y形槽微帶天線陣元組成的四陣元抗干擾陣列布局示意圖。
[0029]圖7為三角形Y形槽微帶天線陣元組成的五陣元抗干擾陣列布局示意圖。
[0030]圖8為三角形Y形槽微帶天線陣元組成的六陣元抗干擾陣列布局示意圖。
[0031]圖9為三角形Y形槽微帶天線陣元組成的七陣元抗干擾陣列布局示意圖。
[0032]附圖標記列示如下:1-三角形金屬輻射板，2-Y形槽，3-饋電點，4-介質(zhì)基板，5-金屬反射底板。
【具體實施方式】
[0033]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例做進一步的詳細說明。
[0034]—種衛(wèi)星導航抗干擾微帶天線陣列，包括N個微帶天線陣元、介質(zhì)基板和金屬反射底板，微帶天線陣元按一定間距排列在介質(zhì)基板的上表面，金屬反射底板設(shè)置于介質(zhì)基板的下表面；本發(fā)明的微帶天線陣元為三角形Y形槽微帶天線陣元，包括三角形金屬輻射板，三角形金屬輻射板上開有Y形槽，Y形槽包括三條條形開槽，三條條形開槽的起始端相交會聚，末端分別指向三角形的三條邊；三角形Y形槽微帶天線陣元用于控制表面電流流動，輻射出圓極化波；所述Y形槽的條形開槽邊沿設(shè)置同軸饋電點，用于饋入電磁波信號。
[0035]如圖1所示，為本發(fā)明的三角形Y形槽微帶天線陣元結(jié)構(gòu)示意圖。包括三角形金屬福射板1、介質(zhì)基板4和金屬反射底板5，金屬福射板I和金屬反射底板5分別設(shè)置于介質(zhì)基板4的上表面和下表面；本實