一种基于交叉电磁偶极子的高精度北斗天线制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高精度北斗电磁偶极子天线，该天线主要由交叉电磁偶极子和反射板组成。实测结果表明该天线的工作频带宽，能够覆盖“北斗二号”系统的B1、B2、B3频段；而且在整个工作频带内，天线的增益稳定，圆极化性能好，天线的福射方向图具有良好的对称性和稳定性。该天线优异的性能使其满足系统高精度应用要求。本实用新型专利技术可广泛应用于各种北斗天线设计领域。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及天线领域，尤其涉及一种北斗天线。
技术介绍
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，和美国的GPS、俄罗斯的格罗纳斯、欧盟的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。中国北斗卫星导航系统可广泛用于经济社会的各个领域，是国家正在建设的重要空间信息基础设施。这一系统在测绘、渔业、交通运输、电信、水利、森林防火、减灾救灾和国家安全等诸多领域得到应用，产生了显著的经济效益和社会效益。随着北斗卫星导航系统的建设与完善,系统正朝着高精度化的方向发展。北斗天线作为导航系统的重要组成,其性能将直接决定北斗卫星导航系统测量定位的精度。北斗卫星导航系统工作在B1(1559.052-1591.788MHz) 、B2(1162.220-1217.370MHz) 和B3(1250.618-1286.423MHz)三个频段，为此需要设计可以同时覆盖这三个频段的宽带圆极化天线；此外高精度导航天线还要求具备优异的天线方向图指标，如天线的定向性高、方向图对称性好、交叉极化电平低、波束范围宽、带内方向图稳定等。现有天线设计难以满足上述要求。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术的目的是提供一种可满足北斗多频点要求、辐射性能好的北斗天线。本技术所采用的技术方案是：一种基于交叉电磁偶极子的高精度北斗天线，包括反射板，所述反射板上设置有多个天线辐射单元，所述天线辐射单元包括中心交叉电磁偶极子和设置在中心交叉电磁偶极子四个角落对称放置的四个低频振子；所述中心交叉电磁偶极子包括正交设置的高频振臂，所述四个高频振臂在靠近正交中心的一端分别通过四个垂直短路贴片与反射板固定连接；所述低频振子包括两个互相垂直设置的低频振臂，所述两个低频振臂分别通过两个垂直短路贴片与反射板固定连接。所述反射板印制在1.6mm的FR4介质基板上。优选的，所述中心交叉电磁偶极子相对的两个高频振臂间隔为18mm至22mm。优选的，所述高频振臂的长度为30mm至33mm。优选的，所述低频振臂的长度为37mm至47mm。优选的，所述高频振臂对应的垂直短路贴片的高度为25mm至29mm；所述低频振臂对应的垂直断路贴片高度为52mm至58mm。本技术的有益效果是：本技术提供了一种高精度北斗电磁偶极子天线，该天线主要由交叉电磁偶极子和反射板组成。实测结果表明该天线的工作频带宽，能够覆盖“北斗二号”系统的B1、B2、B3频段；而且在整个工作频带内，天线的增益稳定，圆极化性能好，天线的福射方向图具有良好的对称性和稳定性。该天线优异的性能使其满足系统高精度应用要求。本技术可广泛应用于各种北斗天线设计领域。附图说明下面结合附图对本技术的具体实施方式作进一步说明：图1是本技术一种实施例北斗天线的局部立体结构示意图；图2是本技术一种实施例北斗天线的局部俯视结构示意图；图3是本技术一种实施例北斗天线在1.207GHz频点的天线方向图；图4是本技术一种实施例北斗天线在1.268GHz频点的天线方向图；图5是本技术一种实施例北斗天线在1.561GHz频点的天线方向图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。如图1和图2所示，一种基于交叉电磁偶极子的高精度北斗天线，包括反射板10，所述反射板10上设置有多个天线辐射单元，所述天线辐射单元包括中心交叉电磁偶极子20和设置在中心交叉电磁偶极子20四个角落对称放置的四个低频振子30；所述中心交叉电磁偶极子20包括正交设置的高频振臂21，所述四个高频振臂21在靠近正交中心的一端分别通过四个垂直短路贴片40与反射板10固定连接；所述低频振子30包括两个互相垂直设置的低频振臂31，所述两个低频振臂31分别通过两个垂直短路贴片40与反射板10固定连接。其中，中心交叉电磁偶极子20主要用于北斗系统的B1频段的辐射需求，低频振子30主要用于北斗系统的B2、B3频段的辐射需求。中心交叉电磁偶极子20通过给正交放置的电磁偶极子提供幅度相同、相位相差90°的信号来产生右旋圆极化辐射。圆极化的旋向可以根据右手螺旋定则判断，并可以通过改变两个馈电信号的相位差实现左右圆极化的转换。本技术设计中一个关键点是利用电磁偶极子的特性来改善天线的方向图，使天线符合北斗高精度的应用要求。优选的，所述中心交叉电磁偶极子20相对的两个高频振臂21间隔为18mm至22mm。该间隔宽度约为0.06个工作波长，仅为中心交叉电磁偶极子20整体宽度的四分之一，这非常有利于交叉偶极子天线的设计和优化。优选的，所述高频振臂21的长度为30mm至33mm。优选的，所述低频振臂31的长度为37mm至47mm。优选的，所述高频振臂21对应的垂直短路贴片40的高度为25mm至29mm；所述低频振臂31对应的垂直断路贴片高度为52mm至58mm。该实施例中，天线的偶极子由低损耗、易加工的铜板制成。所述反射板10印制在1.6mm的FR4介质基板上。所述FR4介质基板的介电常数为4.4。图3至图5给出了天线在1.207GHz、1.268GHz和1.561GHz的天线方向图，从图中可以看出，天线在工作频段具有对称，稳定的方向图，天线的3dB波瓣宽度较宽，达到了90°左右，并且天线的低仰角增益较高（大于-5dBi）。本技术提供了一种高精度北斗电磁偶极子天线，该天线主要由交叉电磁偶极子和反射板10组成。实测结果表明该天线的工作频带宽，能够覆盖“北斗二号”系统的B1、B2、B3频段；而且在整个工作频带内，天线的增益稳定，圆极化性能好，天线的福射方向图具有良好的对称性和稳定性。该天线优异的性能使其满足系统高精度应用要求。同时利用本技术所设计的天线仍然具有宽带电磁偶极子天线优良的辐射特性，如后瓣辐射小、定向性高、方向图对称性好和带内方向图稳定度高等。除此之外该天线还具有以下优点，天线的轴比性能和极化纯度得到提高，增强了抑制多路径的能力；天线轴对称的结构保证了天线相位中心的稳定；天线结构简单无需设计复杂的匹配网络。本技术可广泛应用于各种北斗天线设计领域。以上是对本技术的较佳实施进行了具体说明，但本专利技术创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本技术精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于交叉电磁偶极子的高精度北斗天线，其特征在于，包括反射板，所述反射板上设置有多个天线辐射单元，所述天线辐射单元包括中心交叉电磁偶极子和设置在中心交叉电磁偶极子四个角落对称放置的四个低频振子；所述中心交叉电磁偶极子包括正交设置的高频振臂，所述四个高频振臂在靠近正交中心的一端分别通过四个垂直短路贴片与反射板固定连接；所述低频振子包括两个互相垂直设置的低频振臂，所述两个低频振臂分别通过两个垂直短路贴片与反射板固定连接；所述反射板印制在1.6mm的FR4介质基板上。

【技术特征摘要】
1.一种基于交叉电磁偶极子的高精度北斗天线，其特征在于，包括反射板，所述反射板上设置有多个天线辐射单元，所述天线辐射单元包括中心交叉电磁偶极子和设置在中心交叉电磁偶极子四个角落对称放置的四个低频振子；所述中心交叉电磁偶极子包括正交设置的高频振臂，所述四个高频振臂在靠近正交中心的一端分别通过四个垂直短路贴片与反射板固定连接；所述低频振子包括两个互相垂直设置的低频振臂，所述两个低频振臂分别通过两个垂直短路贴片与反射板固定连接；所述反射板印制在1.6mm的FR4介质基板上。2.根据权利要求1所述的一种基于交叉电磁偶极子的高...

【专利技术属性】
技术研发人员：江荣，王小阳，宋浩，张红英，赵淑梅，
申请(专利权)人：深圳市天鼎微波科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44