一种双频圆极化星载导航天线制造技术

本发明专利技术公开了一种双频圆极化星载导航天线。该天线包括五层圆形微带贴片天线，由下到上分别是：空气层、两层介质层、两层泡沫层；两层介质层中间共用金属地板，金属地板开有十字缝隙；两个终端开路的微带线垂直分布于十字缝隙的两侧介质层的上下表面；定向耦合器的直通端口和耦合端口分别接两个终端开路的微带线，两路信号有90°的相位差，来实现圆极化；两个圆形金属贴片分别设于两层泡沫层的上表面，该两个圆形金属贴片的圆心在一条垂直线上。本发明专利技术天线可以实现双频、圆极化的特性，且具有体积小、重量轻的优点，能够采用印刷电路技术进行批量生产，而且能够和有源器件及电路集成为单一的模块。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微带天线
，特别是一种双频圆极化星载导航天线。
技术介绍
随着社会的发展，卫星导航系统的应用越来越广泛，从而带动了对卫星终端天线 的深入研究。卫星终端天线有许多不同的类型，主要有十字交叉振子天线、四臂螺旋天线、 微带天线及螺旋天线等。其中，四臂螺旋天线和微带天线以其优良的电性能而广泛应用于 卫星终端接受设备中。其中微带天线与四壁螺旋天线相比，在空间结构上，减小了一维的 尺寸，其平面结构易于共形，电性能设计灵活，易于实现圆极化、双频或多频工作，并且体积 小，重量轻。 由于北斗发射天线工作在多频段，目前常采用多层微带天线单元选择来实现多频 段，但是该方法多层微带天线单元中，对上层天线的馈电往往会对下层天线形成影响，难以 解决馈电隔离的问题，且存在体积、重量过大的缺点，加工和制作难度大，难以和有源器件 及电路进行集成。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种体积小、重量轻的双频圆极化星载导航天线，能够采 用印刷电路技术进行批量生产，而且能够和有源器件及电路集成为单一的模块。 实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种双频圆极化星载导航天线，包括五层圆 形微带贴片天线，由下到上依次为：空气层、第一介质层、第二介质层、第一泡沫层、第二泡 沫层：其中空气层的下表面为金属板；第一介质层和第二介质层中间共用金属地板，金属 地板上开有十字缝隙和耦合缝隙；第一介质层的下表面设有下微带线层，第二介质层的上 表面设有上微带线层，下微带线层和上微带线层分别设置一个终端开路的微带线，该两个 终端开路的微带线垂直分布于十字缝隙的两侧；下微带线层还设有下层耦合微带线，上微 带线层还设有上层耦合微带线，下层耦合微带线和上层耦合微带线通过耦合缝隙形成定向 耦合器，下层耦合微带线的两端分别为耦合端口和隔离端口，上层耦合微带线的两端分别 为天线输入端口和直通端口，耦合端口与下微带线层中终端开路的微带线相接、直通端口 与上微带线层中终端开路的微带线相接，下微带线层和上微带线层中信号有90°的相位差 实现圆极化；第一泡沫层的上表面设有第一圆形金属贴片、第二泡沫层的上表面设有第二 圆形金属贴片，第一圆形金属贴片和第二圆形金属贴片的圆心在一条垂直线上。 本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：（1)采用多层圆形微带贴片天线，可以实 现体积小、重量轻、圆极化、双频带的特性；(2)采用微带馈电，馈电网络可与天线结构一起 制成，适用于运用印刷电路技术进行批量生产，而且能够和有源器件及电路集成为单一的 模块；（3)采用定向耦合器，使得两个微带馈电端口的信号有90°的相位差，进一步实现圆 极化；(4)定向耦合器与天线的馈电网络集成在一起，减小了天线的尺寸，同时也降低了加 工和制作的难度。【附图说明】 图1是本专利技术双频圆极化星载导航天线的结构图，其中（a)为侧视图，（b)为第一 介质层的下表面俯视图，（c)为金属地板的俯视图，（d)为第二介质层的上表面俯视图，（e) 为第一泡沫层的上表面俯视图，（f)为第二泡沫层的上表面俯视图。 图2是本专利技术实施例中双频圆极化星载导航天线的|S111结果图。 图3是本专利技术实施例中双频圆极化星载导航天线的轴比结果图。【具体实施方式】 下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步详细描述。 结合图1，本专利技术双频圆极化星载导航天线，包括五层圆形微带贴片天线，如图 1 (a)由下到上依次为：空气层1、第一介质层2、第二介质层3、第一泡沫层4、第二泡沫层5 : 其中空气层1的下表面为金属板11 ;第一介质层2和第二介质层3中间共用金属 地板22如图1 (c):金属地板22上开有十字缝隙221和耦合缝隙222 ;第一介质层2的下表 面设有下微带线层21如图1 (b)，第二介质层3的上表面设有上微带线层31如图1 (d)，下微 带线层21和上微带线层31分别设置一个终端开路的微带线，该两个终端开路的微带线垂 直分布于十字缝隙221的两侧；下微带线层21还设有下层耦合微带线216,上微带线层31 还设有上层耦合微带线316,下层耦合微带线216和上层耦合微带线316通过耦合缝隙222 形成定向耦合器，下层耦合微带线216的两端分别为耦合端口 214和隔离端口 215,上层耦 合微带线316的两端分别为天线输入端口 314和直通端口 315,耦合端口 214与下微带线层 21中终端开路的微带线相接、直通端口 315与上微带线层31中终端开路的微带线相接，下 微带线层21和上微带线层31中信号有90°的相位差实现圆极化；第一泡沫层4的上表面 设有第一圆形金属贴片41如图1 (e)、第二泡沫层5的上表面设有第二圆形金属贴片51如 图1(f)，第一圆形金属贴片41和第二圆形金属贴片51的圆心在一条垂直线上。 作为一种优选方案，所述空气层1的厚度为10~20mm，第一泡沫层4的厚度为 10~15mm,第二泡沫层5的厚度为10~15_。 作为一种优选方案，所述第一介质层2和第二介质层3的厚度和介电常数相等，厚 度范围为〇· 5~2mm、介电常数范围为2~6。 作为一种优选方案，所述下微带线层21和上微带线层31分别设置一个终端开路 的微带线，该两个终端开路的微带线尺寸相同，其中下微带线层21中终端开路的微带线具 体为：由第一微带线211过渡到第二微带线212,第二微带线212末端对称连接两条终端开 路的第三微带线213 ;上微带线层31中终端开路的微带线具体为：由第四微带线311过渡 到第五微带线312,第五微带线312末端对称连接两条终端开路的第六微带线313 ;所述第 一微带线211与耦合端口214相接，第四微带线311与直通端口315相接。所述第一微带 线211和第四微带线311均为50 Ω，第二微带线212和第五微带线312均为100 Ω。 作为一种优选方案，所述下层耦合微带线216、上层耦合微带线316以及耦合缝隙 222的中心在一条垂直线上。 作为一种优选方案，所述第一圆形金属贴片41的半径R41，根据以下公式确定： 式中，L为双频天线低频段所对应的中心频率，ε1^为圆形贴片所在介质的介电常 数，R_41为圆形金属贴片的等效半径；h为圆形贴片所在介质介质的高度，R41为圆形金属贴 片的实际半径。 第二圆形金属贴片51的半径R51，根据以下公式确定： 式中，为双频天线高频段所对应的中心频率，ε1^为圆形贴片所在介质的介电常 数，R_51为圆形金属贴片的等效半径；h为圆形贴片所在介质介质当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双频圆极化星载导航天线，其特征在于，包括五层圆形微带贴片天线，由下到上依次为：空气层(1)、第一介质层(2)、第二介质层(3)、第一泡沫层(4)、第二泡沫层(5)：其中空气层(1)的下表面为金属板(11)；第一介质层(2)和第二介质层(3)中间共用金属地板(22)，金属地板(22)上开有十字缝隙(221)和耦合缝隙(222)；第一介质层(2)的下表面设有下微带线层(21)，第二介质层(3)的上表面设有上微带线层(31)，下微带线层(21)和上微带线层(31)分别设置一个终端开路的微带线，该两个终端开路的微带线垂直分布于十字缝隙(221)的两侧；下微带线层(21)还设有下层耦合微带线(216)，上微带线层(31)还设有上层耦合微带线(316)，下层耦合微带线(216)和上层耦合微带线(316)通过耦合缝隙(222)形成定向耦合器，下层耦合微带线(216)的两端分别为耦合端口(214)和隔离端口(215)，上层耦合微带线(316)的两端分别为天线输入端口(314)和直通端口(315)，耦合端口(214)与下微带线层(21)中终端开路的微带线相接、直通端口(315)与上微带线层(31)中终端开路的微带线相接，下微带线层(21)和上微带线层(31)中信号有90°的相位差实现圆极化；第一泡沫层(4)的上表面设有第一圆形金属贴片(41)、第二泡沫层(5)的上表面设有第二圆形金属贴片(51)，第一圆形金属贴片(41)和第二圆形金属贴片(51)的圆心在一条垂直线上。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈如山，丁大志，樊振宏，徐娟，颜二国，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32