一种全频段宽波束ＧＰＳ天线制造技术

本发明专利技术公开了一种全频段宽波束ＧＰＳ天线，包括两对工作在频带高端的十字交叉偶极子组成寄生交叉偶极子，和工作在频段低端的直接馈电十字交叉偶极子，所述寄生交叉偶极子寄生在所述工作在频段低端的直接馈电十字交叉偶极子的顶部，利用这两对交叉偶极子相互靠近的谐振特性从而展宽了天线的工作带宽。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术所述的宽频带GPS天线可应用于全球定位系统(GPS)的三个频段，L1、L2和 L5，频率分别为1575. 42MHZU227. 60MHZ和1176. 45MHZ。也可应用于伽利略(Galileo)系 统的 5 个频段El、E2、E5a、E5b 和 E6 频率分别为 1589. 742MHZ, 1561. 098MHZ, 1176. 45MHZ, 1207. 14MHZ，1278. 75MHZ。同时还覆盖了 将来的 GNSS(Global Navigation Satellite System)频段 1. 15GHZ-1. 60GHZ。
技术介绍
现有的GPS天线种类很多，但大多数工作在双频或者单频，即Ll = 1575. 42MHZ，L2 =1227. 60MHZ，而且工作带宽相对来说比较窄。目前应用与GPS的天线主要有螺旋天线， 四臂螺旋天线，以及微带天线。其中四臂螺旋天线的带宽相对能宽一些。大多数GPS卫星 通信天线只覆盖了 GPS频段中的Li，及伽利略系统中的El和E2[l-3]，在[1]中天线覆盖 的频率范围为1.5G-1.72G，只覆盖了 GPS频段中的Li，在[3]中提到的天线覆盖了 GPS的 两个频段，即1575. 42MHZ、1191. 795MHZ，本文所述的GPS天线覆盖了 GPS的3个频段(Li， L2，and L5，即1575，1227，and 1176MHz)，也就是包含了现在GPS所用到的所有频段。在 GPS的不断发展和需求的变化中对宽带的GPS的需求开始出现[4]，[4]中所提到的GPS天 线的工作带宽为1. 15G—1. 60GHz.在[4]中为了让交叉振子辐射圆极化的电磁波，一般的 十字交叉振子的两臂不等长，但是这样的交叉振子的工作带宽相应地比较窄。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种全频段宽波束GPS天线。一种全频段宽波束GPS天线，包括工作在频带高端的寄生十字交叉偶极子，和工 作在频段低端的直接馈电十字交叉偶极子，所述寄生交叉偶极子寄生在所述两对工作在频 段低端的直接馈电十字交叉偶极子的顶部，利用这两对交叉偶极子相互靠近的谐振特性从 而展宽了天线的工作带宽。所述的全频段宽波束GPS天线，所述寄生交叉偶极子的臂长和直接馈电交叉偶极 子的臂长是不相等的，因此这两对交叉偶极子会谐振在整个天线工作频段的不同部分(寄 生交叉偶极子谐振在天线工作频段的高端部分，直接馈电交叉偶极子会谐振在天线工作频 段的低端部分)。所述的全频段宽波束GPS天线，所述寄生交叉偶极子的四个臂由一个圆片连接， 其中一个偶极子上的电流的相位和另外一个偶极子上的电流的相位相差90°。所述的全频段宽波束GPS天线，直接馈电交叉偶极子和寄生交叉偶极子的每个臂 都下倾一个角度，从而使电流沿着交叉振子的臂下倾，从而展宽了天线的3dB波瓣宽度。所述的全频段宽波束GPS天线，其最佳下倾角度为30°。所述的全频段宽波束GPS天线，利用刚性同轴线对直接馈电交叉偶极子进行馈电，同时刚性同轴线也对整个天线的辐射体部分起支撑的作用。所述的全频段宽波束GPS天线，还包括巴伦结构，所述巴伦结构包括所述刚性同 轴线和一圆柱形金属支柱。所述的全频段宽波束GPS天线，还包括台锥，所述台锥位于天线地板上面。所述的全频段宽波束GPS天线，还包括Lange耦合器，所述Lange耦合器是一个正 交馈电网络，使交叉振子能够辐射圆极化电磁波。(1)本专利技术利用寄生的思想从而提供一种全频段的GPS天线。即两对工作在频带 高端的十字交叉偶极子寄生在两对工作在频段低端的十字交叉偶极子的顶部，利用这两对 交叉偶极子相互靠近的谐振特性从而展宽了天线的工作带宽。(2)本专利技术利用直接馈电交叉偶极子和寄生交叉偶极子的谐振特性，当寄生交叉 偶极子的臂长和直接馈电交叉偶极子的臂长之间的差比较大时，此天线就会产生两个谐振 点，结果此天线就具有良好的双频特性。(3)本专利技术中的寄生交叉偶极子的四个臂由一个圆片连接，寄生辐射体(寄生 交叉偶极子)的其中一个偶极子上的电流的相位和另外一个偶极子上的电流的相位相差 90°，从而其自身辐射的电磁波为圆极化电磁波。(4)本专利技术中直接馈电交叉振子和寄生交叉振子的每个臂都下倾一个角度，从而 使电流沿着交叉振子的臂下倾，从而展宽了天线的3dB波瓣宽度，最佳下倾角度为30°。(5)本专利技术中利用刚性同轴线对天线进行馈电，同时刚性同轴线也对整个天线的 辐射体部分起到了支撑的作用。为了使直接馈电交叉偶极子中的每个偶极子两条臂上面的 电流得到平衡，我们利用一根刚性同轴线和一根圆柱形金属支柱构成了一个巴伦结构，从 而使交叉振子中的每个偶极子的两条臂上的电流得到了平衡。(6)本专利技术中利用给天线地板上面加载台锥从而对天线起到了一定的匹配作用， 从而使带内的驻波更加平滑，驻波更小。同时加载的台锥能够耦合一部分电磁能量，从而台 锥也参与了辐射，其辐射的方向图正好填补了交叉振子辐射较小的方向，结果展宽了整个 天线的辐射方向图。(7)本专利技术所设计的技术可以使天线产生较高的隔离度。(8)本专利技术中大的天线地板起到了抑制交叉振子双向辐射的作用。(9)本专利技术中Lange耦合器是一个正交馈电网络，使交叉振子能够辐射圆极化电 磁波。本专利技术提出了一种新型的全频段的GPS天线，其工作带宽可以覆盖所有的GPS 频带，即L1、L2和L5,频率分别为1575. 42MHZU227. 60MHZ和1176. 45MHZ。也可应用 于伽利略(Galileo)系统的5个频段=EU E2、E5a、E5b和E6频率分别为1589. 742MHZ， 1561. 098MHZ, 1176. 45MHZ, 1207. 14MHZ, 1278. 75MHZ。同时还覆盖了 将来的 GNSS (Global Navigation Satellite System)频段1. 15GHZ-1. 60GHZ。附图说明图1本专利技术天线的俯视图；图2本专利技术天线的侧视图；图3本专利技术天线刚性同轴线Cl横截面示意4图4本专利技术天线刚性同轴线C2横截面示意图；图5本专利技术天线角度E和F的示意图；图6本专利技术天线兰格耦合器示意图；图7本专利技术天线Lange耦合器立体示意图；图8带有馈电网络时天线的反射系数及隔离度；图9本专利技术天线仿真和测试回波损耗；图10本专利技术天线仿真和测试S21 ；图11本专利技术天线方向图的仿真和测试结果。具体实施例方式以下结合附图和具体实施例，对本专利技术进行详细说明。实施例1图1是本实施例天线的俯视图，图2是天线在图1中a-a侧视图，本专利技术中所述的 天线由以下几个部分组成辐射体(1，2，3，4和5组成的寄生交叉振子和6，7，8和9组成直 接馈电的交叉振子)、巴伦25、台锥14、金属地面17、Lange耦合器18、SMA接头19。1，2，3，4，是高频部分的辐射片，1和3组成一个对称振子，1和3之和的长度是 入/2 ( λ i所对应的频率1. 30GHz为)。2和4组成一个对称振子，2和4之和的长度是λ /2。 5是一个金属圆片，它的作用是把1和3组成的振子与2和4组成的振子连接起来。1，2，3， 4和5组成的交叉振子是通过寄生馈电的，即1，2，3，4和5组成的交叉振子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全频段宽波束ＧＰＳ天线，其特征在于，包括工作在频带高端的寄生交叉偶极子，和工作在频段低端的直接馈电交叉偶极子，所述寄生交叉偶极子寄生在所述工作在频段低端的直接馈电十字交叉偶极子的顶部，利用这两对交叉偶极子相互靠近的谐振特性从而展宽了天线的工作带宽。

【技术特征摘要】
1.一种全频段宽波束GPS天线，其特征在于，包括工作在频带高端的寄生交叉偶极子， 和工作在频段低端的直接馈电交叉偶极子，所述寄生交叉偶极子寄生在所述工作在频段低 端的直接馈电十字交叉偶极子的顶部，利用这两对交叉偶极子相互靠近的谐振特性从而展 宽了天线的工作带宽。2.根据权利要求1所述的全频段宽波束GPS天线，其特征在于，所述寄生交叉偶极子的 臂长和直接馈电交叉偶极子的臂长不相等。3.根据权利要求1所述的全频段宽波束GPS天线，其特征在于，所述寄生交叉偶极子的 四个臂由一个圆片连接，其中一个偶极子上的电流的相位和另外一个偶极子上的电流的相 位相差90°。4.根据权利要求1所述的全频段宽波束GPS天线，其特征在于，直接馈电交叉偶极子和 寄生交叉偶极子的每个臂都下倾一个角度，从而使...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙保华，魏云飞，邹艳林，郭景丽，刘其中，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：87