一种L波段宽频带圆极化微带天线制造技术

本发明专利技术公开了一种L波段宽频带圆极化微带天线，包括上层辐射天线介质基板和下层馈电网络介质基板；所述上层辐射天线介质基板的上表面印刷有辐射贴片；所述上层辐射天线介质基板的下表面印刷有四个耦合贴片；所述下层馈电网络介质基板的上表面设置有接地板，该下层馈电网络介质基板的下表面印刷有具有一个输入端和四个输出端的微带功分移相馈电网络；所述上层辐射天线介质基板和所述下层馈电网络介质基板之间具有空气间隙；每一所述耦合贴片通过一金属探针与微带功分移相馈电网络的一输出端相连接；本发明专利技术结构简单、成本低、易于调谐、具有宽的阻抗带宽和圆极化带宽，适合海事卫星通信系统和卫星定位导航系统终端的应用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种L波段宽频带圆极化微带天线，包括上层辐射天线介质基板和下层馈电网络介质基板；所述上层辐射天线介质基板的上表面印刷有辐射贴片；所述上层辐射天线介质基板的下表面印刷有四个耦合贴片；所述下层馈电网络介质基板的上表面设置有接地板，该下层馈电网络介质基板的下表面印刷有具有一个输入端和四个输出端的微带功分移相馈电网络；所述上层辐射天线介质基板和所述下层馈电网络介质基板之间具有空气间隙；每一所述耦合贴片通过一金属探针与微带功分移相馈电网络的一输出端相连接；本专利技术结构简单、成本低、易于调谐、具有宽的阻抗带宽和圆极化带宽，适合海事卫星通信系统和卫星定位导航系统终端的应用。【专利说明】一种L波段宽频带圆极化微带天线
本专利技术涉及无线通信领域的天线技术，具体为一种L波段宽频带圆极化微带天线。
技术介绍
宽带全球局域网(BGAN)是国际海事卫星组织(INMARSAT)提供的第四代全球性移动卫星通信系统，其吸取和兼容了 3G的通信优势，在卫星通信中结合了便携移动、宽带和网络通信的需求，成为向在全球范围任意移动的用户提供安全可靠的音视频流媒体传输、电子邮件、网络接入服务的革命性通信系统，该系统工作在L波段，它的接收和发送频率分别对应1525?1550MHz和1626.5?1660.5MHz。为了收发共用一个天线，则将天线的工作频带设计为1525?660.5MHz，相对带宽为8.5%，天线采用右旋圆极化形式，因为圆极化电磁波在穿过雨雾层和电离层时引入的损耗小。全球定位系统(GPS)前身是美国军方研制的一种子午仪卫星定位系统，经过多年发展，该系统已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。全球定位系统(GPS)可以提供车辆定位、防盗、行驶路线监控和呼叫指挥等功能，同时中国物联网校企联盟认为全球定位系统(GPS)将现实虚拟化，实现了物与物、物与人等大部分物品与网络的连接、使物品方便识别、管理和控制。全球定位系统(GPS)在过去多年来的卓越表现赢得了全世界成千上万民间用户的信任，其可靠性在过去已经有目共睹，在未来的长时间内也将使全世界的用户受益。全球定位系统(GPS)导航卫星定位信号的LI频率范围为1575.42MHz ± 1.02MHz，天线采用右旋圆极化。在诸多天线种类中微带天线以其体积小、重量轻和成本低等一系列突出的优点而受到人们的青睐、发展迅猛。微带天线在无线通信、射频识别、卫星通信、卫星导航、指挥和控制系统、生物医学辐射器等众多领域中占据了举足轻重的地位。然而微带天线固有的阻抗带宽和圆极化带宽较窄，典型的频带宽度从百分之零点几到百分之几，大大限制了它的性能，因此开发宽频带圆极化微带天线具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术针对以上问题的提出，而研制一种能够兼容海事卫星通信系统和卫星定位导航系统终端应用的L波段宽频带圆极化微带天线。本专利技术的技术手段如下:—种L波段宽频带圆极化微带天线，包括上层辐射天线介质基板和下层馈电网络介质基板；所述上层辐射天线介质基板的上表面印刷有辐射贴片；所述辐射贴片包括一个置于中心的天线主辐射贴片和四个对称分布在天线主辐射贴片四周的寄生辐射贴片；所述上层辐射天线介质基板的下表面印刷有四个耦合贴片；所述下层馈电网络介质基板的上表面设置有接地板，该下层馈电网络介质基板的下表面印刷有具有一个输入端和四个输出端的微带功分移相馈电网络；所述上层辐射天线介质基板和所述下层馈电网络介质基板之间具有空气间隙；每一所述耦合贴片通过一金属探针与微带功分移相馈电网络的一输出端相连接；所述微带功分移相馈电网络采用由T型功分器构成的一分四的微带功分移相馈电网络；进一步地，所述金属探针穿过接地板并与所述接地板相绝缘；所述接地板上设置有与金属探针相适配的保护孔；进一步地，所述微带功分移相馈电网络的输入端通过50欧姆阻抗线连接SMA接头;进一步地，所述上层辐射天线介质基板和下层馈电网络介质基板相互平行，且通过塑料螺钉固定在一起以保持上层辐射天线介质基板和所述下层馈电网络介质基板之间具有的空气间隙；进一步地，所述微带功分移相馈电网络包括:特性阻抗为100欧姆且电长度相差90度的第一微带线和第二微带线；两个相同的四分之一波长微带线1、四分之一波长微带线II ；两个相同的第三微带线和第五微带线；两个相同的第四微带线和第六微带线；所述第三微带线、第四微带线、第五微带线和第六微带线的特性阻抗为100欧姆且第三微带线与第四微带线的电长度相差180度、第五微带线与第六微带线的电长度相差180度；和两个相同的短路枝节；两个所述短路枝节一端分别连接四分之一波长微带线I和四分之一波长微带线II，另一端通过短路针与接地板相连接；所述微带功分移相馈电网络将通过输入端A输入的信号分成四路功率相等的输出信号；输入信号经输入端A、第一微带线、四分之一波长微带线1、第三微带线和输出端B得到具有0度相移的第一路输出信号；输入信号经输入端A、第一微带线、四分之一波长微带线1、第四微带线和输出端C得到具有180度相移的第二路输出信号；输入信号经输入端A、第二微带线、四分之一波长微带线I1、第五微带线和输出端D得到具有90度相移的第三路输出信号；输入信号经输入端A、第二微带线、四分之一波长微带线I1、第六微带线和输出端E得到具有270度相移的第四路输出信号；进一步地，所述辐射贴片与微带功分移相馈电网络共用接地板；所述短路枝节的特性阻抗为70.7欧姆；进一步地，所述上层辐射天线介质基板和下层馈电网络介质基板采用厚度为2_、介电常数为2.65的微波介质材料制成；进一步地，所述天线主辐射贴片和所述耦合贴片之间形成分布电容，且均为圆形贴片；所述寄生辐射贴片为圆弧状贴片；相邻两个寄生辐射贴片与天线主辐射贴片之间形成开槽；通过改变寄生辐射贴片的大小、位置以及开槽的大小、位置来调节L波段宽频带圆极化微带天线的圆极化特性； 进一步地，根据所述空气间隙的变化来调整耦合贴片的尺寸。由于采用了上述技术方案，本专利技术提供的一种L波段宽频带圆极化微带天线，通过辐射贴片包括一个置于中心的天线主辐射贴片和四个对称分布在天线主辐射贴片四周的寄生辐射贴片，展宽了天线的圆极化带宽；采用金属探针连接耦合贴片和微带功分移相馈电网络的输出端，根据所述空气间隙的变化来调整耦合贴片的尺寸，实现了对金属探针引入电感和耦合贴片引入电容的补偿，展宽了天线的阻抗带宽；微带功分移相馈电网络与辐射贴片之间通过接地板隔开，减小了馈电网络的寄生辐射对天线方向性的影响，改善了天线的性能；微带功分移相馈电网络引入短路枝节，保证了馈电网络功分相移准确，进一步展宽了天线的阻抗带宽和圆极化带宽；本专利技术结构简单、成本低、易于调谐、具有宽的阻抗带宽和圆极化带宽，适合海事卫星通信系统和卫星定位导航系统终端的应用。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术所述微带天线的结构示意图；图2是本专利技术所述微带天线的俯视示意图；图3是本专利技术所述微带功分移相馈电网络的结构示意图；图4是本专利技术所述微带功分移相馈电网络的原理示意图；图5是本专利技术所述微带天线的反射系数随频率变化的曲线图；图6是本专利技术所述微带天线的顶点轴比随频率变化的曲线图。图中:1、上层辐射天线介质基板，2、下层馈电网络介质基板，3、塑料螺钉，4、空气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种L波段宽频带圆极化微带天线，其特征在于包括上层辐射天线介质基板（1）和下层馈电网络介质基板（2）；所述上层辐射天线介质基板（1）的上表面印刷有辐射贴片；所述辐射贴片包括一个置于中心的天线主辐射贴片（11）和四个对称分布在天线主辐射贴片（11）四周的寄生辐射贴片（12）；所述上层辐射天线介质基板（1）的下表面印刷有四个耦合贴片（13）；所述下层馈电网络介质基板（2）的上表面设置有接地板（21），该下层馈电网络介质基板（2）的下表面印刷有具有一个输入端和四个输出端的微带功分移相馈电网络（22）；所述上层辐射天线介质基板（1）和所述下层馈电网络介质基板（2）之间具有空气间隙（4）；每一所述耦合贴片（13）通过一金属探针（5）与微带功分移相馈电网络（22）的一输出端相连接；所述微带功分移相馈电网络（22）采用由T型功分器构成的一分四的微带功分移相馈电网络（22）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：傅世强，孔庆功，房少军，王钟葆，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：