一种多频兼容叠层微带天线制造技术

一种多频兼容叠层微带天线，涉及一种叠层耦合结构的微带天线。设有上下层介质基板、上下层金属贴片和接地板；上下层介质基板上表面敷有金属贴片，上下层金属贴片的外形均呈正方形，上层金属贴片设有L形缝隙嵌套环阵列结构及4个矩形凹槽，L形缝隙嵌套环阵列结构设有4个L形缝隙嵌套环，4个矩形凹槽对称设于上层金属贴片的4条边的中部由上层金属贴片的边沿径向向心延伸，上层金属贴片形成类分形结构；下层金属贴片设有耦合孔阵分布加载结构和4个矩形窄缝，耦合孔阵分布加载结构设于靠近下层金属贴片4个侧边且呈对称设置，4个矩形窄缝设于下层金属贴片的4个直角处由角部径向向心延伸，下层金属贴片形成类四叶草形结构。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种多频兼容叠层微带天线，涉及一种叠层耦合结构的微带天线。设有上下层介质基板、上下层金属贴片和接地板；上下层介质基板上表面敷有金属贴片，上下层金属贴片的外形均呈正方形，上层金属贴片设有L形缝隙嵌套环阵列结构及4个矩形凹槽，L形缝隙嵌套环阵列结构设有4个L形缝隙嵌套环，4个矩形凹槽对称设于上层金属贴片的4条边的中部由上层金属贴片的边沿径向向心延伸，上层金属贴片形成类分形结构；下层金属贴片设有耦合孔阵分布加载结构和4个矩形窄缝，耦合孔阵分布加载结构设于靠近下层金属贴片4个侧边且呈对称设置，4个矩形窄缝设于下层金属贴片的4个直角处由角部径向向心延伸，下层金属贴片形成类四叶草形结构。【专利说明】一种多频兼容叠层微带天线
本专利技术涉及一种叠层耦合结构的微带天线，尤其是涉及可兼容GPS及北斗导航系 统工作频段，带耦合孔阵列分布加载结构的L形嵌套环阵列的一种多频兼容叠层微带天 线。
技术介绍
自从我国的北斗卫星导航系统（BDS)正式建成以来，它在国民经济的各个领域和 军事应用中发挥着越来越大的作用。北斗导航系统是我国自主研发的卫星定位导航系统， 它满足了我国的经济发展和国防建设的需要，对于促进我国的卫星导航事业的发展具有重 大的意义。近年来，国家高度重视建设拥有自主知识产权基于北斗卫星导航系统的各种终 端应用系统，广大科研工作者也为推动和发展此领域的应用进行不懈的探索和实践。目前 卫星导航定位技术己成为人类活动中普遍采用的导航定位技术，拥有这种技术，就会在外 交、经济和军事上占据主动地位，获取巨大的利益。 天线在卫星导航定位系统中是不可或缺的关键部件，应用于卫星导航终端设备的 天线种类很多，按天线本身的结构形式可以分为：振子天线、开槽天线、螺旋天线、微带天线 及由这些天线组成的阵列天线等，由于微带天线具有体积小、低剖面、可共形、设计灵活、馈 电简单、易于制造、成本低、便于获得圆极化等优点，因此被广泛应用于各种通信设备及卫 星导航定位系统中。但微带天线也有一些固有的缺点，比如频带窄、辐射效率低等。经过众 多学者广泛深入的研究，采用了许多途径来克服或者减少上述缺点的影响，例如附加寄生 辐射单元的共面结构或叠层耦合结构等方法。其中，叠层耦合结构的微带天线在继承传统 微带天线优点的基础上，有效地利用了传统微带天线薄的平面结构的特点，其最大的优势 就在于几乎不额外增加天线面积的情况下，易于实现多频段兼容。但是叠层微带天线的结 构复杂，层间的电磁耦合量难以控制，往往在基板的介电常数、厚度和大小以及贴片的图案 确定后，整个天线的性能参数也会固定下来。如果改变任意一个参数，天线的整体性能都会 发生非常大的变化，并且这种变化往往会是叠层天线的参数恶化。 如何克服现有叠层耦合结构的微带天线的缺点已成为十分重要的研发课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有叠层耦合结构的微带天线的缺点，提供可以微调天线 固有频率的覆盖范围，同时优化天线的辐射和加强天线的方向性，实现兼容北斗双频及GPS 系统Q频段的特性，达到北斗卫星与GPS导航等卫星通信系统对天线的要求的一种多频兼 容叠层微带天线。 本专利技术设有上层介质基板、下层介质基板、上层金属贴片、下层金属贴片和接地 板； 下层介质基板的外形尺寸大于上层介质基板的外形尺寸，上层介质基板的上表面 敷有上层金属贴片，下层介质基板的上表面敷有下层金属贴片，敷有金属层的上下两层介 质基板叠加紧密相连；上层金属贴片和下层金属贴片的外形均呈正方形，上层金属贴片设 有L形缝隙嵌套环阵列结构及4个矩形凹槽，所述L形缝隙嵌套环阵列结构设有4个L形 缝隙嵌套环，4个L形缝隙嵌套环对称分别设于上层金属贴片的4个角部，所述4个矩形凹 槽对称设于上层金属贴片的4条边的中部由上层金属贴片的边沿径向向心延伸，上层金属 贴片形成类分形结构；下层金属贴片设有耦合孔阵分布加载结构和4个矩形窄缝，所述耦 合孔阵分布加载结构设于靠近下层金属贴片4个侧边且呈对称设置，所述4个矩形窄缝设 于下层金属贴片的4个直角处由角部径向向心延伸，下层金属贴片形成类四叶草形结构； 下层介质基板的下表面敷有导体作为接地板；所述上层金属贴片设有1个馈电点，所述下 层金属贴片设有2个馈电点，3个馈电点均通过导体分别与设于接地板上的3个馈电接头中 的1个连接。 所述上层介质基板和下层介质基板采用介电常数可为4?8的FR4材料，厚度可 为2?4mm η 所述上层介质基板的边长可为30?40mm ;所述上层金属贴片的边长可为20? 25mm ;所述矩形凹槽的长边边长可为4?8mm，短边边长可为0· 5?1mm。 所述L形缝隙嵌套环可由内外2个L形环隙构成，内外2个L形环隙均为等边长 和等宽度的L形环隙；内外2个L形环隙的宽度均为0. 5?1mm，内L形环隙的边长分别 为1. 0?2. (torn、2. 5?3. 5謹和4?5謹；外L形环隙的边长分别为2. 5?3. 5謹、4. 0? 5. 0mm和7?8mm,内L形环隙与外L形环隙之间的距离为0. 5?0. 8_。 所述馈电点结构可为空心圆柱，空心圆柱的半径为0. 60mm±0. 01mm。 所述窄边矩形缝隙的边长可分别为1?3mm和9?10mm。 所述下层介质基板的边长可为40?60mm ;所述耦合孔阵分布加载结构中，每侧可 均为3层（3级）塔状阶梯式分布结构形式，其中外层加载13个耦合孔，中层加载11个耦 合孔，里层加载9个耦合孔，每个耦合孔均为正方形孔，边长为1. 0?2. 0_，每个耦合孔相 邻之间的距离为0. 5?1. 5mm。 所述下层金属贴片设有1个圆形通孔，圆形通孔用于同轴线穿过向上层金属贴片 馈电，圆形通孔的半径为1?2_，圆形通孔中心距离下层金属贴片中心1?5_。 所述接地板最好为正方形板，边长为60?80mm，在接地板上对称设有4个阵列构 成的EBG结构，每个阵列由4X4个正方形孔构成，每个正方形孔的边长为4?6mm，各阵列 中的相邻正方形孔的间距为1. 5?2. 5mm，相邻阵列的间距为7?9mm。 所述下层金属贴片与接地板之间最好设有短路钉。短路钉不仅有助于实现天线小 型化，而且能够改善天线的阻抗匹配。 所述上层金属贴片、下层金属贴片和接地板的材料可优选铜、银等良导体材料 与现有技术比较，本专利技术具有如下突出优点： 引入塔状阶梯式分布加载的方形耦合孔阵可以微调固有频率的覆盖范围，同时优 化天线的辐射和加强天线的方向性；而引入4个矩形凹槽形成的类分形结构和加载L形嵌 套环阵列，可以有效地延长电流路径，有助于实现天线的小型化。由于采用叠层耦合三馈 电结构，实现了三频特性，而且具有较高的三频隔离度。下层金属贴片短路钉的引入不仅 有助于实现天线小型化，而且能够改善天线的阻抗匹配，本专利技术涉及的天线可满足北斗天 线尺寸小、带宽较大、回波损耗较低、增益高、接收与发射信号频道干扰小的要求，而且兼容 了 GPS系统的频段。为了覆盖GPS系统工作频段以及北斗导航系统L和S两个工作 频段。本专利技术的设计频率为三频，其频段分别为1. 551?1. 598GHz，1. 591?1. 650GHz本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多频兼容叠层微带天线，其特征在于，设有上层介质基板、下层介质基板、上层金属贴片、下层金属贴片和接地板；下层介质基板的外形尺寸大于上层介质基板的外形尺寸，上层介质基板的上表面敷有上层金属贴片，下层介质基板的上表面敷有下层金属贴片，敷有金属层的上下两层介质基板叠加紧密相连；上层金属贴片和下层金属贴片的外形均呈正方形，上层金属贴片设有L形缝隙嵌套环阵列结构4个矩形凹槽，所述L形缝隙嵌套环阵列结构设有4个L形缝隙嵌套环构成，4个L形缝隙嵌套环对称分别设于上层金属贴片的4个角部，所述4个矩形凹槽对称设于上层金属贴片的4条边的中部由上层金属贴片的边沿径向向心延伸，上层金属贴片形成类分形结构；下层金属贴片设有耦合孔阵分布加载结构和4个矩形窄缝，所述耦合孔阵分布加载结构设于靠近下层金属贴片4个侧边且呈对称设置，所述4个矩形窄缝设于下层金属贴片的4个直角处由角部径向向心延伸，下层金属贴片形成类四叶草形结构；下层介质基板的下表面敷有导体作为接地板；所述上层金属贴片设有1个馈电点，所述下层金属贴片设有2个馈电点，每个馈电点均通过导体与设于接地板上的3个馈电接头中的1个连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周建华，陈婧薇，李坚，游佰强，李杰，徐伟明，叶啸海，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35