一种用于北斗二代卫星导航系统的三频圆极化天线技术方案

本发明专利技术公开了一种用于北斗二代卫星导航系统的三频圆极化天线，由上至下依次包括第一介质基板、第二介质基板及第三介质基板，所述第一介质基板、第二介质基板及第三介质基板按照层叠方式设置，所述第一介质基板的上表面设置第一辐射贴片，第二介质基板的上表面设置第二辐射贴片，所述第三介质基板的上表面设置第三辐射贴片，所述第三介质基板的下表面设置地板。本发明专利技术在具备三频圆极化特性的基础上，具有结构简单、剖面低和辐射特性好等优点。

A Three-Frequency Circularly Polarized Antenna for Beidou Second Generation Satellite Navigation System

【技术实现步骤摘要】
一种用于北斗二代卫星导航系统的三频圆极化天线
本专利技术涉及的是天线
，具体涉及一种用于北斗二代卫星导航系统的三频圆极化天线。
技术介绍
北斗卫星导航系统是中国自主研发的三维卫星定位与通信系统，它的建立改变了我国长期缺少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。随着北斗卫星导航系统的不断完善，基于北斗卫星导航系统的定位与通信技术在快速发展，并已广泛应有于交通、军事、水利和抢险救灾等领域。北斗卫星导航系统分为北斗一代卫星导航系统和北斗二代卫星导航系统，其中北斗一代卫星导航系统工作于L和S频段，北斗二代卫星导航系统工作于B1、B2和B3频段，这些频段都是以圆极化方式工作，可见实现北斗天线的多频圆极化在实际应用中有着重要的意义。目前市场上的一些多频北斗天线采用多馈点的设计方案，天线的馈电结构复杂从而加大天线的制造难度，利用馈电网络也会使天线剖面加大从而增加导航终端设备的体积。因此研究单馈点多频圆极化的北斗天线具有重要的参考价值和实际意义。
技术实现思路
为了解决上述现有技术的不足之处，本专利技术提供一种用于北斗二代卫星导航系统的三频圆极化天线，该天线在具备三频圆极化特性的基础上，具有结构简单、剖面低和辐射特性好等优点。本专利技术采用如下技术方案：一种用于北斗二代卫星导航系统的三频圆极化天线，由上至下依次包括第一介质基板、第二介质基板及第三介质基板，所述第一介质基板、第二介质基板及第三介质基板按照层叠方式设置，所述第一介质基板的上表面设置第一辐射贴片，第二介质基板的上表面设置第二辐射贴片，所述第三介质基板的上表面设置第三辐射贴片，所述第三介质基板的下表面设置地板。所述第一辐射贴片开有第一等腰三角形切角,在第一等腰三角形切角的底边加载枝节，所述第一等腰三角形切角具体为两个，分别位于第一辐射贴片的两个对角。所述枝节为矩形。所述第二辐射贴片设有第二等腰三角形切角，所述第二等腰三角形切角为两个，两个第二等腰三角形切角位于第二辐射贴片的两个对角。所述第三辐射贴片设有两对短路探针及矩形缝隙，所述短路探针的一端与地板连接，另一端通过第三介质基板与第三辐射贴片连接，所述矩形缝隙关于第三辐射贴片的竖直中线对称。本专利技术还包括馈电探针，所述馈电探针的外导体与地板连接，馈电探针的内导体依次通过第三介质基板、第三辐射贴片、第二介质基板、第二辐射贴片、第一介质基板与第一辐射贴片连接。所述第一介质基板与第二介质基板尺寸相同，所述第三介质基板的尺寸大于第一介质基板。所述矩形缝隙的长度为19mm～21mm，宽度为0.5mm～1mm。所述第一等腰三角形切角的直角边长为16mm～17mm，所述两个矩形枝节的长度为15mm～16mm，宽度为7mm～8mm。所述第二等腰三角形切角的直角边长为5mm～6mm。本专利技术的有益效果：1、本专利技术天线设置了上、中、下三层介质基板以及上、中、下三层辐射贴片，通过层叠的方式实现了三频圆极化，并且采用单个馈电探针进行馈电，这种单馈点馈电的方式，在性能不差的情况下相较多点馈电方式具有馈电简单的优点。2、本专利技术天线在第三辐射贴片与地板之间加入两对短路探针，通过调节两对短路探针的间距差，可以很好的实现圆极化；改变短路探针的间距，可以对谐振频率进行调节；加载短路探针的矩形微带天线相比传统的矩形微带天线增益可以提高1.5dBi左右。3、本专利技术天线在B1、B2和B3频段都实现了右旋圆极化，在各个通带内轴比的最小值分别为0.8dB、0.2dB和0.6dB，轴比最小值都小于1dB；并且在各个通带内的增益都趋于平稳，峰值增益分别为7.4dBi、5.4dBi和5.7dBi；天线辐射特性好，在各个频段的交叉极化比都大于25dB。附图说明图1是本专利技术的侧视结构图；图2是本专利技术的第一金属贴片的俯视结构图；图3是本专利技术的第二金属贴片的俯视结构图；图4是本专利技术的第三金属贴片的俯视结构图；图5是本专利技术的S11仿真示意图；图6是本专利技术的轴比和增益仿真示意图；图7是本专利技术在1.207GHz时的辐射特性仿真示意图；图8是本专利技术在1.268GHz时的辐射特性仿真示意图；图9是本专利技术在1.561GHz时的辐射特性仿真示意图。具体实施方式下面结合实施例及附图，对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例如图1所示，一种用于北斗二代卫星导航系统的三频圆极化天线，该天线能够很好的应用于北斗二代卫星导航系统，包括第一介质基板1、第二介质基板2、第三介质基板3、第一辐射贴片4、第二辐射贴片5、第三辐射贴片6、地板7、短路探针8和馈电探针9。本天线由上至下依次是第一介质基板、第二介质基板及第三介质基板，三层介质基板按照层叠方式设置实现三频圆极化。第一辐射贴片贴附在第一介质基板上表面，第二辐射贴片贴附在第二介质基板上表面，所述第三辐射贴片贴附第三介质基板的上表面，所述第三介质基板的下表面设置地板。所述第一介质基板和第二介质基板的尺寸相同，第三介质基板的尺寸比第一介质基板和第二介质基板大，但三层介质基板的截面为正方形，第一介质基板和第二介质基板的截面边长为68mm，高度都为1.5mm，第三介质基板3的截面边长为100mm，高度为2mm，即第一介质基板1和第二介质基板2的整体尺寸为68mm×68mm×1.5mm，第三介质基板3的整体尺寸为100mm×100mm×2mm。第一介质基板1、第二介质基板2和第三介质基板3均采用F4BK350介质板材，相对介电常数为3.5，损耗角正切值为0.001，三层介质基板及三个辐射贴片的中心点在同一条直线上。如图2所示，所述第一辐射贴片4开有两个第一等腰三角形切角11，两个第一等腰三角形切角位于第一辐射贴片的两个对角上，在等腰三角形切角的底边上加载矩形枝节10。两个第一等腰三角形切角和矩形枝节均关于第一辐射贴片的对角线对称。等腰三角形切角为等腰直角三角形，其中等腰三角形的直角边长为16.7mm，矩形枝节10的长度为15.7mm，宽度7.7mm，即整体尺寸为15.7mm×7.7mm，加载矩形枝节10主要是为了增加天线的可调节性，更好的实现圆极化性能。如图3所示，所述第二辐射贴片上开有两个第二等腰三角形切角13，两个第二等腰三角形切角位于第二辐射贴片的两个对角上，并关于两个对角连接的对角线对称。等腰三角形为直角等腰三角形，其直角边长为5mm，加载两个等腰三角形切角主要是为了天线可以产生圆极化性能。还设有第一圆形过12可使馈电探针9通过，第一圆形过孔的半径为1mm。如图4所示，所述第三辐射贴片主要用于辐射北斗二代卫星导航系统的B1频段(1.561GHz)，所述第二辐射贴片5主要用于辐射北斗二代卫星导航系统的B2频段(1.207GHz)，所述第一辐射贴片4主要用于辐射北斗二代卫星导航系统的B3频段(1.268GHz)，极化方式均为右旋圆极化。第三辐射贴片6上设有两对短路探针8、矩形缝隙15和第二圆形过孔14，两对短路探针8分别位于第三辐射贴片6的两个对角线上，间隔一定距离，一端与第三辐射贴片连接，另一端与地板连接。矩形缝隙15位于第三辐射贴片6上关于第三辐射贴片的竖直中线对称，且位于辐射贴片的横向横向中线上方。所述第二圆形过孔14可使馈电探针9通过，其中两对短路探针8的半径为0.57mm，矩形缝隙15的长度为20m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于北斗二代卫星导航系统的三频圆极化天线，其特征在于，由上至下依次包括第一介质基板、第二介质基板及第三介质基板，所述第一介质基板、第二介质基板及第三介质基板按照层叠方式设置，所述第一介质基板的上表面设置第一辐射贴片，第二介质基板的上表面设置第二辐射贴片，所述第三介质基板的上表面设置第三辐射贴片，所述第三介质基板的下表面设置地板。

【技术特征摘要】
1.一种用于北斗二代卫星导航系统的三频圆极化天线，其特征在于，由上至下依次包括第一介质基板、第二介质基板及第三介质基板，所述第一介质基板、第二介质基板及第三介质基板按照层叠方式设置，所述第一介质基板的上表面设置第一辐射贴片，第二介质基板的上表面设置第二辐射贴片，所述第三介质基板的上表面设置第三辐射贴片，所述第三介质基板的下表面设置地板。2.根据权利要求1所述的三频圆极化天线，其特征在于，所述第一辐射贴片开有第一等腰三角形切角,在第一等腰三角形切角的底边加载枝节，所述第一等腰三角形切角具体为两个，分别位于第一辐射贴片的两个对角。3.根据权利要求2所述的三频圆极化天线，其特征在于，所述枝节为矩形枝节。4.根据权利要求1所述的三频圆极化天线，其特征在于，所述第二辐射贴片设有第二等腰三角形切角，所述第二等腰三角形切角为两个，两个第二等腰三角形切角位于第二辐射贴片的两个对角。5.根据权利要求1所述的三频圆极化天线，其特征在于，所述第三辐射贴片设有两对短路探针...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雄英，杨洪财，范艺，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44