T型/斜l型引流縫隙雙頻寬帶雙圓極化微帶疊層天線的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及寬帶微帶天線，尤其涉及一種適用于北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)具有較寬頻 帶、饋電簡單的T型/斜L型引流縫隙雙頻寬帶雙圓極化微帶疊層天線。
【背景技術】
[0002] 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是我國政府正在發(fā)展并旨在形成全球覆蓋能力的衛(wèi)星導航系 統(tǒng)，具有短報文通信功能的北斗系統(tǒng)無疑將在我國各行業(yè)獲得廣泛應用。
[0003] 作為衛(wèi)星導航系統(tǒng)的發(fā)射/接收單元，終端天線的功能及性能直接影響各類終 端能否利用衛(wèi)星導航系統(tǒng)正常發(fā)揮其作用。隨著我國北斗系統(tǒng)向二代演進，需要設計能 兼容北斗一代、二代頻點的終端天線。北斗主要頻段有北斗一代上行L頻段（中心頻點 1616MHz)、下行S頻段（中心頻點2492MHz)，北斗二代Bl、B2、B3頻點（中心頻點分別為 1561MHz、1207MHz、1268MHz)。此外，在特定應用場合，為滿足北斗系統(tǒng)與其他衛(wèi)星導航系統(tǒng) 多模兼容，也要求終端天線具有多頻段兼容特性。所以北斗天線的多頻化也就成了研究的 重點。
[0004] 北斗天線的圓極化研究也有著重要的實用意義。一方面，圓極化天線可以接收來 自不同方向的線極化波，同樣其輻射出的圓極化波也可以被任意形式的線極化天線接收； 另一方面，圓極化波具有旋向正交性，當圓極化波打到平面障礙物的時候旋向會發(fā)生改變。 這種特性能夠抑制雨霧干擾和抗多徑反射。
[0005] 微帶天線是衛(wèi)星導航天線的常用形式。目前微帶天線多頻圓極化實現(xiàn)形式多樣， 可利用單層貼片的多模諧振、單層貼片的多諧振單元、超材料加載或采用疊層結構等。每種 方式各有優(yōu)缺點，如通過單饋單層多模諧振法來實現(xiàn)多頻圓極化時，天線結構簡單，饋電簡 單，但可能帶寬較窄，增益低。而利用疊層結構可獲得良好的多頻圓極化性能，但可能造成 天線剖面高，饋電復雜等。雖然近年來，應用于北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的多頻圓極化微帶天線已 有不少研究成果，但一般存在帶寬窄、尺寸大、饋電復雜等不足，對于寬頻帶、饋電簡單的雙 頻圓極化微帶天線很少有成功樣例。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種適用于北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)具有較寬頻帶、饋電簡單的T型/斜L型引流縫隙雙頻寬帶雙圓極化微帶疊層天線。
[0007] 本發(fā)明設有上層介質基板、下層介質基板和接地板，所述上層介質基板上表面敷 有上層貼片，所述上層貼片為上下對角切有圓弧槽，左右對邊切有矩形槽的六邊形輻射貼 片，所述圓弧槽和矩形槽之間設有斜L型縫隙，所述斜L型縫隙之間設有T型或類T型縫隙， 所述類T型縫隙結構水平部分兩端帶有折線結構，通過T型縫隙、類T型縫隙及斜L縫隙加 載，可引導天線表面電流流向，進而優(yōu)化天線增益性能，并有一定小型化作用；所述下層介 質基板的上表面敷有下層貼片，所述下層貼片為左右對角切有圓弧槽，上下對邊切有矩形 槽的六邊形輻射貼片；所述上層貼片對于下層貼片向左偏心放置，以有效實現(xiàn)單饋疊層多 頻天線的阻抗匹配；上層貼片上設有同軸饋電口。
[0008] 所述上層貼片和下層貼片皆可采用金屬導體。所述上層介質基板的介電常數(shù)可為 2~10,半徑為13~21mm，厚度為2. 5~3. 5mm;所述下層介質基板半徑介電常數(shù)可為2~ 10,半徑為18~30_，厚度為2. 5~3. 5_。
[0009] 所述上層貼片的六邊形輻射貼片的邊長可為13~21mm，所述圓弧槽的半徑可為 2. 5~4. 0mm，所述矩形槽的長度可為2. 5~4. 0mm，寬度可為0. 8~1. 2mm。通過圓弧切角 和矩形切邊可實現(xiàn)天線的圓極化。
[0010] 所述斜L型縫隙的長邊長度可為8~13mm，短邊長度可為3~5mm，寬度可為 0. 6~1.0mm，長、短邊夾角可為120± 10°。
[0011] 所述T型縫隙結構水平部分長度可為7. 5~12. 0mm，寬度可為0.8~1.2mm，豎直 部分長度可為2. 5~4. 0_，寬度可為0. 8~1. 2_。所述類T型縫隙結構水平部分兩端帶 有折線結構，縫隙水平部分長度可為3~5mm，寬度可為0. 8~1. 2mm，折線部分與水平部分 彎折角度可為60±5°，長度可為2.0~3. 2mm，寬度可為0.8~1.2mm。所述類T型縫隙 豎直部分長度可為2. 5~4. 0_，寬度可為0. 8~1. 2_。通過T型縫隙、類T型縫隙及斜 L縫隙加載，可引導天線表面電流流向，進而優(yōu)化天線增益性能，并減小天線尺寸。
[0012] 所述下層貼片的六邊形輻射貼片邊長可為19~33_，通過調節(jié)變成半徑可精確 實現(xiàn)所需的北斗L頻段。所述圓弧槽頂點位于六邊形頂點處，半徑可為2. 5~4. 0_。所述 矩形槽的長度可為2. 5~4. 0_，寬度可為0. 9~1. 5_。通過內切圓弧槽和矩形槽可以在 天線中心頻點附近產生雙峰諧振，有效拓寬天線L頻段帶寬。
[0013] 所述饋電口的半徑可為0. 5~0. 8mm，實現(xiàn)特性阻抗為50歐姆的阻抗匹配。下層 貼片為寄生輻射貼片，通過上層貼片對其耦合饋電。
[0014] 所述上層貼片對于下層貼片向左偏心放置，上下層貼片中心偏離，偏離距離為 1. 2~2. 1mm，下貼片位置相對上貼片旋轉了 90°，有效實現(xiàn)單饋疊層多頻天線的阻抗匹配 和天線一體化。
[0015] 所述接地板可采用圓形金屬接地板，所述圓形金屬接地板的半徑可為25~35mm。
[0016] 本發(fā)明采用疊層結構，下層貼片以六邊形貼片為基礎，通過對六邊形對角處切圓 弧、對邊處切矩形實現(xiàn)圓極化。上層貼片也采用六邊形貼片、通過上下對角切圓弧，左右對 邊切矩形實現(xiàn)圓極化，在此基礎上，通過T型縫隙、L型引流縫隙加載，優(yōu)化天線遠場性能。 然后采用偏心放置耦合饋電法，把上層貼片相較于下層貼片向左偏心放置，通過同軸線對 上層貼片進行饋電，通過上層貼片對下層貼片進行耦合饋電，設計了一款雙頻寬頻雙圓極 化疊層微帶天線。
[0017] 與現(xiàn)有衛(wèi)星導航微帶天線相比，本發(fā)明具有以下突出的優(yōu)點和顯著地效果：
[0018] 內切槽技術應用到輻射貼片，與縫隙加載技術相結合，通過系列技術的綜合優(yōu)化， 實現(xiàn)了天線的結構緊湊小巧，成本低廉，易于生產，帶寬、增益性能優(yōu)良。由于采用了以上結 構，本發(fā)明具有1. 603~1. 638GHz、2. 456~2. 540GHz的帶通特性，能夠很好地滿足北斗系 統(tǒng)收發(fā)一體需求。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明實施例的整體結構組成示意圖。
[0020] 圖2為本發(fā)明實施例的整體結構側視圖。
[0021] 圖3為本發(fā)明實施例的上層介質基板表面良導體層結構示意圖。
[0022] 圖4為本發(fā)明實施例的下層介質基板表面良導體層結構示意圖。
[0023] 圖5為本發(fā)明實施例的回撥損耗（Sn)性能圖、圖中橫坐標表示頻率（GHz)，縱坐 標表示回波損耗強度（dB)。
[0024] 圖6為本發(fā)明實施例L頻段的增益方向圖，坐標為極坐標。
[0025] 圖7為本發(fā)明實施例S頻段的增益方向圖，坐標為極坐標。
[0026] 圖8為本發(fā)明實施例在正常饋電后的電流分布圖。
[0027] 圖9為下層貼片與上層貼片的偏心距D0對天線回波損耗的影響。
【具體實施方式】
[0028] 下面結合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0029] 參見圖1~4,本發(fā)明實施例由上層貼片1、上層介質基板2、下層貼片3、下層介質 基板4和接地板5。實施例介質基板1的介電常數(shù)為6. 15,半徑為13. 0~21. 0_，典型取 值為15. 4mm,厚度為2. 5~3. 5mm,典型取值為3. 0mm。介質基板2的介電常數(shù)為6. 15， 半徑為18~30mm，典型取值為24mm,厚度為2. 5~3. 5mm,典型取值為3. 0mm。上層貼片 1結構輪廓為六邊形，邊長為13. 0~21. 0mm,典型取值為14. 5mm;所述六邊形貼片上下對 角切有圓弧槽11，左右對邊切有矩形槽15,所述圓弧槽頂點位于六邊形頂點處，半徑R1為 2. 5~4. 0mm,典型取值為3. 0mm;所述矩形槽長度L1為2. 5~4. 0mm,典型取值為3. 0mm, 寬度W1為0. 8~1. 2mm,典型取值為1. 0_。所述圓弧槽11和矩形槽15之間設有斜L型 縫隙12,所述斜L型縫隙長邊Lfl的長度為8~13mm，典型取值為9mm，寬度D3為0. 60~ 1. 00mm，典型取值為0· 87mm，短邊的長度Lf2為3. 0~5. 0mm，典型取值為3. 5mm，寬度D3 為0.60~1.00mm，典型