用于导航定位的介质加载无银浆天线及其设计和制备方法技术

本发明专利技术公开了用于导航定位的介质加载无银浆天线及其设计和制备方法。介质加载无银浆天线包括微带缝隙天线和介质块。微带缝隙天线包括介质基板、分别印制在介质基板的上、下相对两个表面上的金属贴片和金属导带。金属贴片具有与金属导带耦合的环形缝隙、以环形缝隙中心为对称点对称设置的两对矩形缝隙。每对矩形缝隙中的两个矩形缝隙以环形缝隙的中心为对称点对称设置，每个矩形缝隙一端与环形缝隙外边缘连通，另一端向外辐射。激励起本发明专利技术天线的一个宽通带能覆盖四大导航系统定位的工作频段，本发明专利技术天线结构简单轻巧、性能优异，具有低剖面、低成本、宽轴比、回波损耗低、宽绝对带宽、辐射方向图稳定等特点，适用于卫星导航系统的定位功能。统的定位功能。统的定位功能。

【技术实现步骤摘要】
用于导航定位的介质加载无银浆天线及其设计和制备方法


[0001]本专利技术涉及天线
中的一种天线、所述天线的设计方法、所述天线的制备方法，尤其涉及一种用于导航定位的介质加载无银浆天线、所述介质加载无银浆天线的设计方法、所述介质加载无银浆天线的制备方法。

技术介绍

[0002]随着卫星导航系统的普及，定位作为卫星导航服务的一种重要业务，在私人位置服务、气象应用、道路交通、应急救援、航空、水运海运等领域有重要的用途。其对应的导航定位天线拥有大量的市场需求。
[0003]作为卫星定位的传统天线类型，陶瓷片微带天线以其尺寸小、容易批量生产等优势，常用于设计各种规格的卫星定位天线。但普通的陶瓷片微带天线传统的制作方法都是在加载介质上印刷银层，从而使得成本升高以及加工调试变得复杂，导致此天线价格昂贵。
[0004]例如，申请公布号为，CN111864369A，名称为“一种卫星定位GPS、北斗陶瓷无源天线”，本专利技术公开了一种卫星定位GPS、北斗陶瓷无源天线，该天线由陶瓷片和射频连接板组成，陶瓷片为辐射结构，射频连接板增加天线的增益，使得天线正常工作于BD3代定位和GPS定位频段。此天线轻盈小巧，横向尺寸仅为25mm*25mm，但结构复杂且需要印刷银层，材料成本较高，由于其阻抗带宽和轴比带宽较窄，因此需要人工调试消除产品加工误差产生的性能偏差。

技术实现思路

[0005]为了解决现有天线还需要人工调试消除产品加工误差产生的性能偏差的技术问题，本专利技术提供一种用于导航定位的介质加载无银浆天线、所述介质加载无银浆天线的设计方法、所述介质加载无银浆天线的制备方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
[0007]一种用于导航定位的介质加载无银浆天线，包括：
[0008]微带缝隙天线，其包括介质基板以及分别印制在介质基板的上、下相对两个表面上的金属贴片和金属导带，金属导带作为微带缝隙天线的馈电结构，金属贴片作为微带缝隙天线的辐射结构；以及
[0009]介质块，其安装在介质基板具有金属贴片的表面上，且位于金属贴片的中心位置上；
[0010]其中，金属贴片具有：
[0011]环形缝隙，其与金属导带耦合；
[0012]两对矩形缝隙，每对矩形缝隙中的两个矩形缝隙以环形缝隙的中心为对称点对称设置，两对矩形缝隙也以环形缝隙的中心为对称点对称设置；且每个矩形缝隙的一端与环形缝隙的外边缘连通，每个矩形缝隙的相对另一端向外辐射。
[0013]本专利技术通过对微带缝隙天线的设计，将每对矩形缝隙中的两个矩形缝隙以环形缝
隙的中心为对称点对称设置，两对矩形缝隙也以环形缝隙的中心为对称点对称设置；且每个矩形缝隙的一端与环形缝隙的外边缘连通，每个矩形缝隙的相对另一端向外辐射，而环形缝隙与金属导带耦合的方式，使得微带缝隙天线以金属导带作为馈电结构，以环形缝隙作为辐射结构，金属导带将馈入天线的能量传输到环形缝隙上，且通过改变金属导带长度可以调节金属导带与圆环缝隙的匹配；通过改变圆环缝隙的大小控制天线的工作频率；通过调节矩形缝隙的尺寸和与金属导带的夹角，可以引入微扰，使天线产生两个正交模式分别对应两个辐射谐振点，将两个正交模式相位差调节至相差90
°
，使天线具有圆极化特性；因而可以直接将高介电常数介质安放在微带缝隙天线上，直接加工成型，无需人工调试，解决现有天线还需要人工调试消除产品加工误差产生的性能偏差的技术问题。
[0014]作为上述方案的进一步改进，环形缝隙呈椭圆形或呈圆形。
[0015]作为上述方案的进一步改进，每个矩形缝隙上，连通环形缝隙的一端直短段，而相对的另一端为弧长段。
[0016]进一步地，所述弧长段以环形缝隙(121)的中心为圆心，以环形缝隙(121)的中心至所述直短段末端之间的距离为半径。
[0017]优选地，环形缝隙呈圆形时，其半径为15.7mm；每个矩形缝隙的宽度为0.5mm，所述直短段的长度为2.3mm，所述弧长段的半径为15.7+2.3＝18mm，所述弧长段的弧角度为20deg；所述直短段的线宽中心与金属导带的线宽中心的夹角为27deg。
[0018]作为上述方案的进一步改进，金属导带的长度为24mm，宽度为2.4mm。
[0019]作为上述方案的进一步改进，金属贴片的边长为35mm。
[0020]作为上述方案的进一步改进，介质基板采用介电常数为3.5、损耗角正切为0.002的FR4材质，其边长为35mm，厚度为1mm。
[0021]作为上述方案的进一步改进，介质块的介电常数为8
‑
60。
[0022]进一步地，介质块采用介电常数为20、损耗角正切为0.00005的陶瓷材质，形状为长方体结构，其长度等于宽度均为5mm，高度为3mm。
[0023]本专利技术还提供上述任意用于导航定位的介质加载无银浆天线的设计方法，所述设计方法为：
[0024]通过改变金属导带的长度调节金属导带与环形缝隙的匹配程度；
[0025]和/或
[0026]通过改变环形缝隙的大小控制微带缝隙天线的工作频率；
[0027]和/或
[0028]通过调节矩形缝隙的尺寸和与金属导带之间的夹角，引入微扰，使缝隙天线产生两个正交模式分别对应两个辐射谐振点，将两个正交模式相位差调节至相差90
°
，使缝隙天线具有圆极化特性；
[0029]和/或
[0030]通过改变介质块的形状、尺寸和介电常数改变微带缝隙天线的Q值，从而权衡微带缝隙天线的小型化程度和带宽。
[0031]本专利技术还提供上述任意用于导航定位的介质加载无银浆天线的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0032]提供介质基板；
[0033]将金属贴片和金属导带分别印制在介质基板的上、下相对两个表面上；
[0034]在金属贴片的中心位置蚀刻一个环形缝隙和两对矩形缝隙，其中，环形缝隙与金属导带耦合；每对矩形缝隙中的两个矩形缝隙以环形缝隙的中心为对称点对称设置，两对矩形缝隙也以环形缝隙的中心为对称点对称设置；且每个矩形缝隙的一端与环形缝隙的外边缘连通，每个矩形缝隙的相对另一端向外辐射；
[0035]直接将介质块安放在介质基板具有金属贴片的表面的中心位置上，直接加工成型。
[0036]本专利技术与传统陶瓷片微带天线相比，具有如下优点：
[0037]1.物料成本大幅降低，传统陶瓷天线的主要成本集中在表层印刷的银浆上，本专利技术省去了银浆，大幅降低成本。
[0038]2.加工成本降低，在确定好模型后可直接将高介电常数介质安放在微带缝隙上，直接加工成型，无需人工调试。
[0039]3.根据不同需求可以很快调整结构来满足，本专利技术结构简单，因为导航系统分为四大类，北斗，GPS，GLONASS和伽利略，其工作频段有不同要求，在简单调整后即可加工制作满足不同导航系统的天线。
附图说明
[0040]为了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于导航定位的介质加载无银浆天线，包括：微带缝隙天线(1)，其包括介质基板(11)以及分别印制在介质基板(11)的上、下相对两个表面上的金属贴片(12)和金属导带(13)，金属导带(13)作为微带缝隙天线(1)的馈电结构，金属贴片(12)作为微带缝隙天线(1)的辐射结构；以及介质块(2)，其安装在介质基板(11)具有金属贴片(12)的表面上，且位于金属贴片(12)的中心位置上；其特征在于，金属贴片(12)具有：环形缝隙(121)，其与金属导带(13)耦合；两对矩形缝隙(122)，每对矩形缝隙(122)中的两个矩形缝隙(122)以环形缝隙(121)的中心为对称点对称设置，两对矩形缝隙(122)也以环形缝隙(121)的中心为对称点对称设置；且每个矩形缝隙(122)的一端与环形缝隙(121)的外边缘连通，每个矩形缝隙(122)的相对另一端向外辐射。2.如权利要求1所述的用于导航定位的介质加载无银浆天线，其特征在于，环形缝隙(121)呈椭圆形或呈圆形。3.如权利要求1所述的用于导航定位的介质加载无银浆天线，其特征在于，每个矩形缝隙(122)上，连通环形缝隙(121)的一端直短段，而相对的另一端为弧长段。4.如权利要求3所述的用于导航定位的介质加载无银浆天线，其特征在于，所述弧长段以环形缝隙(121)的中心为圆心，以环形缝隙(121)的中心至所述直短段末端之间的距离为半径。5.如权利要求4所述的用于导航定位的介质加载无银浆天线，其特征在于，环形缝隙(121)呈圆形时，其半径为15.7mm；每个矩形缝隙(122)的宽度为0.5mm，所述直短段的长度为2.3mm，所述弧长段的半径为15.7+2.3＝18mm，所述弧长段的弧角度为20deg；所述直短段的线宽中心与金属导带(13)的线宽中心的夹角为27deg。6.如权利要求1所述的用于导航定位的介质加载无银浆天线，其特征在于，金属导带(13)的长度为24mm，宽度为2.4mm；和/或；金属贴片(12)的边长为35mm；和/或；介质基板(11)采用介电常数为3.5、损耗角正切为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：郑纬宇，陈建忠，赵雨桐，沈鹏飞，
申请(专利权)人：人民华智通讯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：