一种采用波浪碟形引向器的测量型天线制造技术

本发明专利技术提供了一种采用波浪碟形引向器的测量型天线，属于卫星导航和卫星通信天线技术领域。本发明专利技术所述天线包括波浪碟形引向器、辐射体、短路探针、馈电探针、介质板、微带电桥和反射底板；波浪碟形引向器用于产生多个同心圆形状表面电流，位于辐射体正上方；波浪碟形引向器的垂直剖面呈波浪形，水平剖面呈同心圆形。本发明专利技术利用电磁场在金属表面曲率大的位置电位密集的尖端效应，在波浪碟形引向器上形成多个关于引向器中心对称的同心圆形表面电流，不仅可以提升天线方向图滚降系数，还可以减小天线相位中心误差。本发明专利技术所述天线和普通高精度测量型天线相比具有尺寸小、重量轻和成本低的特点，适用于负重能力有限、安装尺寸受限的载体平台。

【技术实现步骤摘要】
一种采用波浪碟形引向器的测量型天线
本专利技术属于卫星导航和卫星通信天线
，特别涉及一种采用波浪碟形引向器的测量型天线。
技术介绍
目前卫星导航和卫星通信高速发展，其共同特点是由多颗卫星组成星座，天线同时接收各个方向的卫星信号，天线相位中心的不理想性和多径效应会为导航和定位系统载波相位测量精度引入误差，因此在高精度测量应用中需要使用高精度测量型天线。目前高精度测量型天线普遍采用3D扼流圈(Choke-Ring)技术，通过其表面的高阻抗特性抑制表面波实现抗多径干扰，由于其基于谐振的工作原理，扼流圈天线尺寸和工作频率波长接近，并且往往需要多重扼流圈实现较好的高精度效果，因此大幅度增加了扼流圈天线的尺寸、重量和成本，现有高精度测量型天线直径大于90毫米，重量大于120克，不适合在空间有限、载重有限或成本受限的条件下使用。
技术实现思路
针对现有技术中的上述缺陷，本专利技术提出一种采用波浪碟形引向器的测量型天线，利用电磁场尖端效应在波浪碟形引向器上形成多个关于引向器中心对称的同心圆形表面电流，不仅可以提升天线方向图滚降系数，还可以减小天线相位中心误差。和传统的扼流圈高精度测量型天线相比，本专利技术具有尺寸小、重量轻和低成本的特点。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案。一种采用波浪碟形引向器的测量型天线，包括波浪碟形引向器、辐射体、短路探针、馈电探针、介质板、微带电桥和反射底板；反射底板是天线的安装平面，微带电桥埋藏于介质板之中；介质板通过短路探针固定到反射底板上面，馈电探针连接微带电桥和辐射体；辐射体附着在介质板的上表面；所述波浪碟形引向器用于产生多个同心圆形状表面电流，位于辐射体正上方；所述波浪碟形引向器的垂直剖面呈波浪形，水平剖面呈同心圆形。优选地，所述微带电桥形成幅度相同、相位相差90度的激励信号，再经过馈电探针在辐射体上面激励起正交模，形成圆极化波。优选地，所述波浪碟形引向器的几何中心和辐射体中心在水平方向上重合；辐射体通过近场耦合的方式在波浪碟形引向器上形成感应电流。优选地，所述波浪碟形引向器垂直剖面曲线设计公式为：Y＝D*sin(abs(W*X))，X的取值范围为：-N*PI≤X≤+N*PI；其中N*W为垂直剖面曲线的周期数，D为垂直剖面曲线的振幅，PI为圆周率；垂直剖面曲线的最高点和最低点之间的垂直距离为曲线的振幅；设计参数满足公式：(N*PI)2≤λ2/(4*ε)，其中λ为天线工作频率在自由空间中的一个波长,ε为介质板的介电常数。优选地，所述波浪碟形引向器垂直剖面曲线的设计参数满足公式:0.01λ≤D≤0.05λ。优选地，所述波浪碟形引向器垂直剖面曲线的周期数N*W满足：3＜N*W＜20。优选地，所述波浪碟形引向器下表面距离辐射体上表面的距离小于等于0.5λ。优选地，波浪碟形引向器通过介电常数小于20的材料固定在辐射体正上方。相对于现有技术的缺陷，本专利技术取得以下有益效果：本专利技术可以在波浪蝶形引向器上产生多个关于中心对称的同心圆形电流分布，这种同心圆形电流分布不仅可以提高天线方向图滚降系数实现抗多径干扰的效果，而且可以提高天线方向图的对称性并减小天线相位中心误差，达到提高系统载波相位测量精度的效果。相对于直径大于90毫米、重量大于120克的现有高精度测量型天线，本专利技术采用波浪碟形引向器的高精度测量型天线具有尺寸小、重量轻和成本低的特点，其直径为60毫米，重量约70克；适用于载体平台负重能力有限，安装尺寸受限的应用环境。附图说明图1是本专利技术天线结构侧视图；图2是本专利技术波浪碟形引向器侧视图；图3是本专利技术波浪碟形引向器顶视图；图4是本专利技术波浪碟形引向器电流分布图；图5是本专利技术天线反射系数；图6是本专利技术天线方向图和相位中心误差仿真结果；图7是普通天线方向图和相位中心仿真结果；图8是本专利技术结构爆炸图。附图标记说明如下：1-波浪碟形引向器、2-辐射体、3-短路探针、4-馈电探针、5-介质板、6-微带电桥、7-反射底板。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。本专利技术提供一种采用波浪碟形引向器的高精度测量型天线，如图1所示，包括波浪碟形引向器1、辐射体2、短路探针3、馈电探针4、介质板5、微带电桥6、反射底板7。反射底板7是天线的安装平面，微带电桥6埋藏于介质板5之中，介质板5通过短路探针3固定到反射底板7上面，馈电探针4连接微带电桥6和辐射体2，辐射体2附着在介质板5的上表面，波浪碟形引向器1通过低介电常数材料固定在辐射体2正上方。微带电桥6用于形成幅度相同、相位相差90度的激励信号，经过馈电探针4在辐射体2上面激励起正交模，形成圆极化波；通过近场耦合在波浪碟形引向器1上感应生成多个同心圆形状表面电流，形成的天线方向图中心对称，从而提升天线相位中心精度。本专利技术的创新之处在于采用了三维立体结构的波浪碟形引向器1，其结构形似同心波浪形状，整体外形为飞碟形，波浪碟形引向器的侧视图如图2所示，其顶视图如图3所示，以设计一个中心工作频点在2GHz的波浪碟形引向器高精度测量型天线为例，其设计思路是：1确定工作波长：首先2GHz电磁波在自由空间中一个波长为150mm；2选择介质材料：选择介电常数ε为6，厚度为6mm的TP2介质，也可选择其他介质，介电常数一般小于20，介电常数过高则会导致天线尺寸过小而影响性能；3确定同心圆的数量：则根据约束公式(N*PI)2≤λ2/(4*ε)可以计算出N≤9.7；结合天线尺寸要求，经过仿真优化筛选出较优参数N＝6.5、W＝3，同心圆的数量如图2中顶视图所示；4确定同心圆的振幅，振幅的设计范围为0.01λ≤D≤0.05λ，经过仿真优化选择D＝0.02λ，同心圆的振幅如图2中侧视图所示，曲线的最高点和最低点之间的垂直距离为曲线的振幅；5通过上述参数确定波浪碟形引向器曲线设计函数为:Y＝3*SIN(ABS(3*X))，X的取值范围为：-6.5*PI≤X≤+6.5*PI；6经过仿真优化选择波浪碟形引向器下表面距离下方辐射体2的间距为5mm。上述参数的具体设计值仅用于说明波浪碟形引向器的设计过程，部分参数通过仿真优化得出，并不用于限定本专利技术为上述设计参数。本专利技术中的辐射体2、短路探针3、馈电探针4、介质板5、微带电桥6、反射底板7均为工程上的一般设计和安装结构，本领域技术人员可根据设计需求实现，在此不必赘述。辐射体2通过耦合方式激励波浪碟形引向器，在引向器上生成感应电流，波浪碟形引向器利用电磁场在物体表面曲率大的地方电位密集的尖端效应，在波浪碟形引向器上形成多个同心圆形状表面电流，其电流分布如图4所示，多个同心圆电流相对于波浪碟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用波浪碟形引向器的测量型天线，其特征在于：/n包括波浪碟形引向器(1)、辐射体(2)、短路探针(3)、馈电探针(4)、介质板(5)、微带电桥(6)和反射底板(7)；/n反射底板(7)是天线的安装平面，微带电桥(6)埋藏于介质板(5)之中；/n介质板(5)通过短路探针(3)固定到反射底板上面，馈电探针(4)连接微带电桥(6)和辐射体(2)；/n辐射体(2)附着在介质板(5)的上表面；/n所述波浪碟形引向器(1)用于产生多个同心圆形状表面电流，位于辐射体(2)正上方；/n所述波浪碟形引向器(1)的垂直剖面呈波浪形，水平剖面呈同心圆形。/n

【技术特征摘要】
1.一种采用波浪碟形引向器的测量型天线，其特征在于：
包括波浪碟形引向器(1)、辐射体(2)、短路探针(3)、馈电探针(4)、介质板(5)、微带电桥(6)和反射底板(7)；
反射底板(7)是天线的安装平面，微带电桥(6)埋藏于介质板(5)之中；
介质板(5)通过短路探针(3)固定到反射底板上面，馈电探针(4)连接微带电桥(6)和辐射体(2)；
辐射体(2)附着在介质板(5)的上表面；
所述波浪碟形引向器(1)用于产生多个同心圆形状表面电流，位于辐射体(2)正上方；
所述波浪碟形引向器(1)的垂直剖面呈波浪形，水平剖面呈同心圆形。


2.根据权利要求1所述的测量型天线，其特征在于：
所述微带电桥(6)形成幅度相同、相位相差90度的激励信号，再经过馈电探针在辐射体(2)上面激励起正交模，形成圆极化波。


3.根据权利要求1所述的测量型天线，其特征在于：
所述波浪碟形引向器(1)的几何中心和辐射体中心在水平方向上重合；
辐射体(2)通过近场耦合的方式在波浪碟形引向器(1)上形成感应电流。


4.根据权利要求1所述的测量型天...

【专利技术属性】
技术研发人员：于斌，甄浩川，李建军，
申请(专利权)人：北京华龙通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11