互补开口环与环型缝隙立体腔阵列调控北斗双频微带天线制造技术

互补开口环与环型缝隙立体腔阵列调控北斗双频微带天线，涉及一种微带天线。设有上下介质基板，上下介质基板的上表面均敷有良导体层，下介质基板下表面叠放有良导体接地层；上介质基板上表面设有开槽和切角的正方形贴片，下介质基板上表面设有开槽、切角和过孔的正方形贴片，所述切角是在相对于上层正方形贴片切角的另外一组对角，且采用内切三角形控频结构；过孔在正方形贴片的中间；下介质基板下表面叠加有一层正方形良导体层作为接地板，且采用两个同轴结构实现高隔离度的双频馈电。具有高度集成化、结构简单、双频工作、带宽大、辐射特征好、受环境因素影响小、成本低、易集成等优点，可达到北斗卫星与GPS导航等卫星通信系统对天线的要求。

【技术实现步骤摘要】
互补开口环与环型缝隙立体腔阵列调控北斗双频微带天线
本专利技术涉及一种微带天线，尤其是涉及用于北斗卫星导航定位系统的互补开口环与环型缝隙立体腔阵列调控北斗双频微带天线。
技术介绍
北斗卫星导航定位系统(BeiDou)是中国自主研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信系统(CNSS)。目前该导航系统具备在中国及其周边地区范围内的高精度、高可靠定位、导航、授时和报文功能，并已在测绘、电信、水利、电力、交通运输、渔业、勘探、森林防火和国家安全等诸多领域逐步发挥重要作用[1]。天线是卫星的核心关键技术之一，它决定着卫星通信系统的性能。随着卫星技术的飞速发展，人们对其天线在宽带化、小型化和多频化等方面提出了更高的要求。而且北斗导航系统是主动式双向测距二维导航，用户设备必须包含发射机，这就对北斗终端天线提出来较高的要求。北斗卫星导航定位系统工作于上行L频段(1616±5MHz，左旋圆极化)，下行S频段(2492±5MHz，右旋圆极化)。因此，对北斗天线的多频化和圆极化的研究具有重要的参考价值和实用意义。微带贴片天线是一种使用微带贴片作为辐射源的天线，它具有剖面低、体积小、重量轻、可共形、易集成、馈电方式灵活、便于获得线极化和圆极化等优点[2]-[3]。目前已在移动通信，卫星通讯，导弹遥测，多普勒雷达等许多领域获得了广泛的应用。其中贴片的形状是影响天线性能的重要因素之一，它直接影响着天线的带宽，频率，增益和极化等指标。文献[4]中首先提出在接地板上加载互补开口谐振环结构，这种结构表现出负介电常数特性，有良好的阻带特性，并且实现了器件的小型化。随后互补开口谐振环结构被广泛应用于各种微波设备和微带天线的小型化设计[5]-[8]。本专利技术采用叠层技术[9]-[11]，在辐射贴片上加载互补开口谐振环结构与环形缝隙结构，有效的改变贴片表面电流分布，实现了天线的小型化设计。并且互补开口谐振环与环形缝隙形成的新型柱状立体电磁调节结构加大了天线频点的可调控性，扩展了固有频率的覆盖范围。参考文献：1.贠敏,葛榜军.北斗卫星导航系统及应用[J].卫星应用,2012(5):19-23.2.李明星,张广求.微带天线的宽带设计综述[J].无线电工程,2003,33(11):36-37.3.薛睿峰,钟顺时.微带天线小型化技术[J].电子技术(上海),2002,29(3):62-64.4.FalconeF,LopetegiT,BaenaJD,etal.Effectivenegative-&epsiv；stopbandmicrostriplinesbasedoncomplementarysplitringresonators[J].MicrowaveandWirelessComponentsLetters,IEEE,2004,14(6):280-282.5.LimayeAU,VenkataramanJ.Sizereductioninmicrostripantennasusingleft-handedmaterialsrealizedbycomplementarysplit-ringresonatorsingroundplane[C]//AntennasandPropagationSocietyInternationalSymposium,2007IEEE.IEEE,2007:1869-1872.6.LiuJ,GongS,XuY,etal.Compactprintedultra-widebandmonopoleantennawithdualband-notchedcharacteristics[J].Electronicsletters,2008,44(12):710-711.7.DongY,ToyaoH,ItohT.Designandcharacterizationofminiaturizedpatchantennasloadedwithcomplementarysplit-ringresonators[J].AntennasandPropagation,IEEETransactionson,2012,60(2):772-785.8.GuptaS,MumcuG.Circularlypolarisedprintedantennaminiaturisedusingcomplementarysplit-ringresonatorsandreactivepinloading[J].IETMicrowaves,Antennas&Propagation,2014,9(2):118-124.9.LiXuzhe；SuHua；ZhangHuaiwu；ZhongZhiyong.“Designonbroad-banddual-layermicrostripantenna”[C],MechanicAutomationandControlEngineering(MACE),2011:pp6422-6425.10.LiD,GuoP,DaiQ,etal.BroadbandcapacitivelycoupledstackedpatchantennaforGNSSapplications[J].AntennasandWirelessPropagationLetters,IEEE,2012,11:701-704.11.FaladeOP,GaoY,ChenX,etal.Stacked-patchdual-polarizedantennafortriple-bandhandheldterminals[J].AntennasandWirelessPropagationLetters,IEEE,2013,12:202-205.
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供辐射特性可控、高集成化、带宽大，且易于实现的多频覆盖应用于北斗卫星导航定位系统双频的互补开口环与环型缝隙立体腔阵列调控北斗双频微带天线。本专利技术设有上介质基板和下介质基板，上介质基板上表面和下介质基板上表面均敷有良导体层，下介质基板下表面叠放有一层良导体接地层；上介质基板上表面设有开槽和切角的正方形贴片，所述开槽采用互补开口谐振环阵列，所述互补开口谐振环阵列由4个分别关于正方形贴片中心轴对称，开口方向依次旋转90度的互补开口谐振环单元组成；所述互补开口谐振环由一对开口方向相反中心位置重合的正方形环嵌套组成平面互补开口谐振环阵列，且距离上正方形贴片的两边距离相等；所述正方形环的开口在一边的中点处呈矩形C字框，互补开口谐振环可以改变上介质基板上表面正方形贴片电流分布，用于实现小型化和频点调谐；上层正方形贴片一组对角采用边缘场缓变的圆弧切角结构，可以实现圆极化以及频点调谐扩展带宽；下介质基板上表面设有开槽、切角和过孔的正方形贴片，所述开槽均采用环形缝隙，且环形缝隙槽结构的中心与上介质基板的对应位置的互补开口谐振环结构中心重合，构成四个新型的带双辐射的立体柱状电磁调节结构，可以调节天线的工作频点、工作带宽、方向增益、极化特性等；所述切角是在相对于上层正方形贴片切角的另外一组对角，且采用内切三角形控频结构，以实现圆极化，调谐工作频点；过孔在正方形贴片的中间；下介质基板下表面叠加有一层正方形良导体层作为接地板，且采用两个同轴结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
互补开口环与环型缝隙立体腔阵列调控北斗双频微带天线，其特征在于设有上介质基板和下介质基板，上介质基板上表面和下介质基板上表面均敷有良导体层，下介质基板下表面叠放有一层良导体接地层；上介质基板上表面设有开槽和切角的正方形贴片，所述开槽采用互补开口谐振环阵列，所述互补开口谐振环阵列由4个分别关于正方形贴片中心轴对称，开口方向依次旋转90度的互补开口谐振环单元组成；所述互补开口谐振环由一对开口方向相反中心位置重合的正方形环嵌套组成平面互补开口谐振环阵列，且距离上正方形贴片的两边距离相等；所述正方形环的开口在一边的中点处呈矩形C字框，互补开口谐振环可以改变上介质基板上表面正方形贴片电流分布，用于实现小型化和频点调谐；上层正方形贴片一组对角采用边缘场缓变的圆弧切角结构，可以实现圆极化以及频点调谐扩展带宽；下介质基板上表面设有开槽、切角和过孔的正方形贴片，所述开槽均采用环形缝隙，且环形缝隙槽结构的中心与上介质基板的对应位置的互补开口谐振环结构中心重合，构成四个新型的带双辐射的立体柱状电磁调节结构，可以调节天线的工作频点、工作带宽、方向增益、极化特性等；所述切角是在相对于上层正方形贴片切角的另外一组对角，且采用内切三角形控频结构，以实现圆极化，调谐工作频点；过孔在正方形贴片的中间；下介质基板下表面叠加有一层正方形良导体层作为接地板，且采用两个同轴结构实现高隔离度的双频馈电。...

【技术特征摘要】
1.互补开口环与环型缝隙立体腔阵列调控北斗双频微带天线，其特征在于设有上介质基板和下介质基板，上介质基板上表面和下介质基板上表面均敷有良导体层，下介质基板下表面叠放有一层良导体接地层；上介质基板上表面设带有开槽和切角结构的正方形贴片，所述开槽采用互补开口谐振环阵列，所述互补开口谐振环阵列由4个分别关于正方形贴片中心轴对称，开口方向依次旋转90度的互补开口谐振环单元组成；每个互补开口谐振环单元由一对开口方向相反中心位置重合的正方形环嵌套组成，且与上介质板的上层正方形贴片的邻近该单元的两条边的距离相等；所述正方形环呈矩形C字框状，互补开口谐振环可以改变上介质基板上表面正方形贴片电流分布，用于实现小型化和频点调谐上层正方形贴片一组对角采用边缘场缓变的圆弧切角结构，可以实现圆极化以及频点调谐扩展带宽；下介质基板上表面设带有开槽、切角和过孔结构的正方形贴片，所述开槽均采用环形缝隙槽，且每个环形缝隙槽结构的中心与上介质基板的对应位置的互补开口谐振环单元中心重合，构成四个新型的带双辐射的立体柱状电磁调节结构，可以调节天线的工作频点、工作带宽、方向增益、极化特性；所述切角是在相对于上介质板上层正方形贴片切角的另外一组对角，且采用内切三角形控频结构，以实现圆极化，调谐工作频点；过孔在正方形贴片上；下介质基板下表面叠加有一层正方形良导体层作为接地板，且采用两个同轴结构实现高隔离度的双频馈电。2.如权利要求1所述互补开口环与环型缝隙立体腔阵列调控北斗双频微带天线，其特征在于所述上下介质基板的各良导体层采用铜层或银层。3.如权利要求1所述互补开口环与环型缝隙立体腔阵列调控北斗双频微带天线，其特征在于所述上介质基板和下介质基板均采用复合陶瓷介质基板，相对介电常数为6～15。4.如权利要求1所述互补开口环与环型缝隙立体腔阵列调控北斗双频微带天线，其特征在于上介质基板和下介质基板均采用正方形结构，所述上介质基板长度为20～28mm，下介质基板长度为30～42mm，介质基板厚度均为1.5～3.0mm。5.如权利要求1所述互补开口环与环型缝隙立体腔阵列调控北斗双频微带天线，其特征在于在上介质基板...

【专利技术属性】
技术研发人员：游佰强，李世冲，周建华，赵阳，李杰，李伟文，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35