耦合馈电缝隙与枝节加载的小型化圆极化天线及设计方法技术

本发明专利技术公开了一种耦合馈电缝隙与枝节加载的小型化圆极化天线及设计方法。本发明专利技术的耦合馈电缝隙与枝节加载的小型化圆极化天线中，馈电针与上层介质基板连接，馈电针与下层介质基板连接，馈电针底端与接地贴片电气绝缘；上层辐射贴片设于上层介质基板的顶面；下层辐射贴片设于下层介质基板的顶面；接地贴片设于下层介质基板的底面；上层辐射贴片和/或下层辐射贴片上设有电容贴片；馈电针与电容贴片电性连接；金属枝节设于上层介质基板、下层介质基板；金属枝节与接地贴片电性连接和/或金属枝节与下层辐射贴片电性连接。本发明专利技术具有小型化、增益带宽大、双频辐射、水平全向性能好、相位中心误差小、成本低的效果。成本低的效果。成本低的效果。

【技术实现步骤摘要】
耦合馈电缝隙与枝节加载的小型化圆极化天线及设计方法


[0001]本专利技术属于天线的
，具体涉及一种耦合馈电缝隙与枝节加载的小型化圆极化天线及设计方法。

技术介绍

[0002]目前，公知的全球卫星导航系统的双频贴片天线一般采用层叠式设计，在给天线馈电时，为了获得良好的圆极化性能，对两层贴片分别采用四根馈电针馈电，这样整个天线就需要八根馈电针，这样增加了既天线的复杂度，八根馈电针又提高了馈电电路的设计难度与加工成本。
[0003]另一方面，现有的全球卫星导航系统的双频贴片天线也存在采用单馈电针实现圆极化的馈电形式来减少馈电针数目的结构，但这样往往难以获得良好的圆极化性能，而且调试起来难度较高。同时，现有的全球卫星导航系统的双频贴片天线，往往仅在个别频点的增益较高，带宽较窄，难以覆盖全球现有四大卫星导航系统所需要的全频段。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术存在的一个或者多个缺陷与不足，本专利技术的第一目的在于提供一种耦合馈电缝隙与枝节加载的小型化圆极化天线，本专利技术的第二目的在于提供一种耦合馈电缝隙与枝节加载的小型化圆极化天线设计方法，具有频带宽、增益高、馈电点少的优点，能简化天线结构、馈电电路的复杂性和降低成本。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用以下的技术方案：一种耦合馈电缝隙与枝节加载的小型化圆极化天线，包括上层介质基板、上层辐射贴片、下层介质基板、下层辐射贴片、馈电针、金属枝节、接地贴片；馈电针的数量为偶数根，每根馈电针均围绕一个中轴线在竖直方向上对称排列；馈电针的上半部分与上层介质基板连接，馈电针的下半部分与下层介质基板连接，馈电针底端与接地贴片电气绝缘；上层介质基板的底面与下层介质基板的顶面连接；上层辐射贴片设于上层介质基板的顶面；下层辐射贴片设于下层介质基板的顶面；接地贴片设于下层介质基板的底面；上层辐射贴片和/或下层辐射贴片上设有电容贴片，电容贴片与上层辐射贴片和/或下层辐射贴片之间设有环绕电容贴片的缝隙；馈电针的顶端与电容贴片电性连接和/或馈电针的中间位置与电容贴片电性连接；金属枝节设有多个，分别设于上层介质基板、下层介质基板；设于下层介质基板的金属枝节，上半部分设于下层介质基板侧面，下半部分与接地贴片电性连接；设于上层介质基板的金属枝节，上半部分设于上层介质基板侧面，下半部分设于上层介质基板底面且与下层辐射贴片电性连接；上层辐射贴片、下层辐射贴片、接地贴片、电容贴片均为金属材料。
[0006]优选地，上层介质基板的宽度小于或等于下层辐射贴片的宽度。
[0007]优选地，上层介质基板、下层介质基板均分别为以馈电针所围绕的中轴线立体对称的形状；金属枝节在上层介质基板和/或下层介质基板绕中轴线对称排列。
[0008]优选地，金属枝节为金属铜材料，通过电镀依附于上层介质基板和下层介质基板。
[0009]优选地，耦合馈电缝隙与枝节加载的小型化圆极化天线还设有金属针；金属针设于馈电针所围绕的中轴线上；金属针上半部分与上层介质基板连接，金属针下半部分与下层介质基板连接；金属针分别与上层辐射贴片、下层辐射贴片、接地贴片电性连接。
[0010]优选地，馈电针设有四根；四根馈电针分别用于传输四路功率相等、相位依次相差为90
°
的馈电信号；或者馈电针设有两根；两根馈电针分别用于传输两路功率相等、相位差为90
°
的馈电信号。
[0011]进一步地，还设有馈电电路；馈电电路与馈电针电性连接，用于输出馈电信号；馈电电路印刷于馈电板上；馈电板与下层介质基板底面连接。
[0012]更进一步地，馈电电路用于将输入信号进行功率一分四，并形成四路功率相等、相位依次相差为90
°
的馈电信号，然后电性连接到四根馈电针上；或者馈电电路用于将输入信号进行功率一分二，并形成两路功率相等、相位差为90
°
的馈电信号，然后电性连接到两根馈电针上。
[0013]一种耦合馈电缝隙与枝节加载的小型化圆极化天线设计方法，包括步骤如下：选取下层介质基板和上层基板，并分别在下层介质基板和上层基板设置安装馈电针、金属针的通孔；在下层介质基板设置金属铜材料形成贴片和金属枝节；若下层辐射贴片上需设置电容贴片，则在馈电针中央位置与下层介质基板的顶面连接处外围设置电容贴片与馈电针连接，在下层介质基板的顶面设置下层辐射贴片，并使下层辐射贴片与电容贴片之间留有缝隙；若下层辐射贴片上无需设置电容贴片，则在下层介质基板的顶面设置下层辐射贴片，并在馈电针与下层辐射贴片之间留有缝隙；在下层介质基板的底面设置接地贴片、侧面设置下层的金属枝节，并设置接地贴片与下层的金属枝节连接、接地贴片与馈电针电气绝缘；在上层介质基板设置金属铜材料形成贴片和金属枝节；若上层辐射贴片上需设置电容贴片，则在馈电针顶端与上层介质基板的顶面连接处外围设置电容贴片与馈电针连接，在上层介质基板的顶面设置上层辐射贴片，并使上层辐射贴片与电容贴片之间留有缝隙；若上层辐射贴片上无需设置电容贴片，则在上层介质基板的顶面设置上层辐射贴片，并在上层辐射贴片与馈电针之间留有缝隙；在上层介质基板的侧面设置上层的金属枝节的上半部分，在上层介质基板的底面设置金属枝节的下半部分上层介质基板的底面；在下层介质基板上插入金属针的下半部分使下层介质基板与金属针连接；再插入馈电针的下半部分，使下层介质基板与馈电针连接；将上层介质基板插入馈电针和金属针的上半部分，使上层介质基板的底面与下层介质基板的顶面连接，并使上层金属枝节的下半部分与下层辐射贴片紧贴进行电性连接；金属针的顶端与上层辐射贴片点心连接、中间
位置与下层辐射贴片电性连接、底端与接地贴片电性连接。
[0014]优选地，耦合馈电缝隙与枝节加载的小型化圆极化天线设计方法还包括设置馈电板的步骤，过程如下：将馈电板的底面印刷上馈电电路；将馈电电路设为将输入信号进行功率一分四，并形成四路功率相等、相位依次相差为90
°
的馈电信号；或者将馈电电路设为将输入信号进行功率一分二，并形成两路功率相等、相位差为90
°
的馈电信号；将馈电板中部打上用于插入馈电针的通孔，并将馈电板底面的通孔处设为与馈电针电性连接的接入位置敷设金属铜材料；将馈电板通过通孔插入馈电针的底端，使馈电板的顶面与下层介质基板的底面连接，接着将馈电针底端与馈电板底面的通孔处进行电焊将馈电针与馈电电路进行连接，使馈电电路能够向馈电针输出馈电信号。
[0015]本专利技术技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：本专利技术的天线可以工作在双频模式，采用耦合馈电的方式结合金属枝节拓展了工作带宽；辐射贴片中使用缝隙加载再结合金属枝节延长了电流路径，实现结构简单、成本低的优点，从而将天线小型化；相比传统的双层四馈电针贴片天线，本专利技术的天线仅需要传统天线一半数量的馈电针（两根或四根），同时馈电电路仅需要实现功率一分二或一分四的功能，简化了天线和馈电电路结构，使本专利技术的方法能进一步降低加工成本和工艺复杂程度；馈电针结合金属针实现了相位中心稳定，水平全向性能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耦合馈电缝隙与枝节加载的小型化圆极化天线，其特征在于，包括上层介质基板、上层辐射贴片、下层介质基板、下层辐射贴片、馈电针、金属枝节、接地贴片；所述馈电针的数量为偶数根，每根馈电针均围绕一个中轴线在竖直方向上对称排列；馈电针的上半部分与上层介质基板连接，馈电针的下半部分与下层介质基板连接，馈电针底端与接地贴片电气绝缘；所述上层介质基板的底面与所述下层介质基板的顶面连接；所述上层辐射贴片设于上层介质基板的顶面；所述下层辐射贴片设于下层介质基板的顶面；所述接地贴片设于下层介质基板的底面；上层辐射贴片和/或下层辐射贴片上设有电容贴片，所述电容贴片与上层辐射贴片和/或下层辐射贴片之间设有环绕电容贴片的缝隙；馈电针的顶端与电容贴片电性连接和/或馈电针的中间位置与电容贴片电性连接；所述金属枝节设有多个，分别设于上层介质基板、下层介质基板；设于下层介质基板的金属枝节，上半部分设于下层介质基板侧面，下半部分与接地贴片电性连接；设于上层介质基板的金属枝节，上半部分设于上层介质基板侧面，下半部分设于上层介质基板底面且与下层辐射贴片电性连接；上层辐射贴片、下层辐射贴片、接地贴片、电容贴片均为金属材料。2.根据权利要求1所述耦合馈电缝隙与枝节加载的小型化圆极化天线，其特征在于，上层介质基板的宽度小于或等于下层辐射贴片的宽度。3.根据权利要求1所述耦合馈电缝隙与枝节加载的小型化圆极化天线，其特征在于，上层介质基板、下层介质基板均分别为以馈电针所围绕的中轴线立体对称的形状；金属枝节在上层介质基板和/或下层介质基板绕中轴线对称排列。4.根据权利要求1所述耦合馈电缝隙与枝节加载的小型化圆极化天线，其特征在于，金属枝节为金属铜材料，通过电镀依附于上层介质基板和下层介质基板。5.根据权利要求1所述耦合馈电缝隙与枝节加载的小型化圆极化天线，其特征在于，还设有金属针；金属针设于馈电针所围绕的中轴线上；金属针上半部分与上层介质基板连接，金属针下半部分与下层介质基板连接；金属针分别与上层辐射贴片、下层辐射贴片、接地贴片电性连接。6.根据权利要求1所述耦合馈电缝隙与枝节加载的小型化圆极化天线，其特征在于，馈电针设有四根；四根馈电针分别用于传输四路功率相等、相位依次相差为90
°
的馈电信号；或者馈电针设有两根；两根馈电针分别用于传输两路功率相等、相位差为90
°
的馈电信号。7.根据权利要求6所述耦合馈电缝隙与枝节加载的小型化圆极化天线，其特征在于，还设有馈电电路；所述馈电电路与馈电针电性连接，用于输出馈电信号；馈电电路印刷于馈电板上；所述馈电板与下层介质基板底面连接。8.根据权利要求7所述耦合馈电缝隙与枝节加载的小型化圆极化天线，其特征在于，馈电电路用于将输入信号进行功率一分四，并形成四路功率相等、相位依次相差为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李锐雄，林福民，邓淑珍，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：