[发明专利]一种双频圆极化北斗天线

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种双频圆极化北斗天线。

背景技术

北斗卫星导航系统是我国自主研发的全球卫星定位与通信系统。和美国GPS、俄罗斯格罗纳斯、欧盟伽利略系统并称为全球四大卫星导航系统。目前，联合国已将这4个系统一起确认为全球卫星导航系统核心供应商。它改变了我国长期缺少高精度、实时定位手段的局面，打破了美国和俄罗斯在这一领域的垄断地位，可为我国陆地、海洋、空中和空间的各类军事和民用提供多种业务保障，尤其对提高我国国防现代化有着重要的意义。随着北斗卫星导航系统的广泛应用，对北斗终端天线的研究也愈加广泛和深入。由于卫星导航信号为了方便传播和接收采用圆极化波，终端天线也均为圆极化工作方式。在常见的圆极化天线中，微带天线由于结构简单，体积重量小，易于加工和良好的电性能等特点广泛应用于卫星终端领域。

随着卫星通信的发展，对微带天线小型化，多频圆极化的性能要求越来越高，经对现有技术的文献检索发现，F. Ferrero等人在2005年6月于IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters(天线与无线传播快报）第四卷上发表了 “Dual-band circularly polarized microstrip antenna for satellite applications（基于卫星应用的双频带圆极化微带天线）”，文中实现了双频带圆极化的微带天线设计。但是该文献中的天线通过馈电网络进行馈电，设计较为复杂。检索中还发现，2005年8月，R.Shavit等人在IEE Proceedings, Microwaves, Antennas and Propagation （微波天线与传播）第152卷第4期上发表了“Dual frequency circularly polarized microstrip antenna（双频圆极化微带天线）”，文中实现了双频圆极化天线性能，但是该文的天线结构为复杂的多层结构，对制作工艺要求较高。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术中存在的不足和缺陷，提供一种双频圆极化北斗天线，使其具有结构简单，易于加工，性能可靠等优点。

本发明提供的双频圆极化北斗天线，覆盖了1615.68 M ± 7 MHz和2491.75 M ± 15 MHz的北斗通信频段，实现了在高频段右旋圆极化，及低频段左旋圆极化的性能，双频带3dB轴比带宽均大于3%。其结构主要是由带缝隙的环型贴片组成，通过微带传输线耦合馈电。具体来说，本发明提供的双频圆极化北斗天线，其结构如图1、图2所示，包括一个起支撑作用的介质板1，一个激励端口8，；所述介质板1的正面有：环型地面2、第一环型贴片3、第二环型贴片4、第一缝隙5、第二缝隙6；介质板的反面有：微带传输线7；其中： 

激励端口8和微带传输线7的一端相接；第一环型贴片3位于环型地面2内部，第二环型贴片4位于第一环型贴3内部；第一缝隙5位于第一环型贴片3上，第二缝隙6位于第二环型贴片4上。

本发明中，所述的环型地面2，第一环型贴片3，它们组成缝隙天线结构，用以实现相对较宽频带的阻抗匹配。

本发明中，所述的环型地面2，第一环型贴片3，第一缝隙5，它们用以实现天线结构的不对称，激励出两种工作模式不同的正交场，产生了左旋圆极化的特性。

本发明中，所述的第二环型贴片4，第二缝隙6，它们是位于第一环型贴片3和第一缝隙5内部的寄生单元，用以实现右旋圆极化的特性。

本发明中，所述的环型地面2、第一环型贴片3、第二环型贴片4、微带传输线7均为导体。

本发明中，所述的第一缝隙5、第二缝隙6分别是在第一环型贴片3和第二环型贴片4上刻蚀去相应的缝隙形状，而形成的空气单元结构。

本发明中，所述的微带传输线7是50                                                均匀传输线。

本发明中，所述的介质板1，其介电常数为4.4，厚度为1.6 mm。

本发明中，第一环型贴片内外径（即环宽），第二环型贴片的内外径（即环宽），以及第一缝隙宽度和第二缝隙宽度等，根据天线整体尺寸确定。作为一个例子，所述的第一环型贴片的内外径分别为16 mm、24 mm，第二环型贴片的内外径分别为8mm 、14 mm,第一缝隙和第二缝隙宽度均为0.5 mm，天线整体尺寸半径为40 mm。