一種多頻段天線的制作方法
【專利摘要】一種多頻段天線，涉及衛(wèi)星定位導(dǎo)航天線。它包括多個(gè)不同頻段的微帶天線，還包括一個(gè)絕緣筒（5），各微帶天線依次疊置；各微帶天線的金屬貼片（9、11、14）在水平方向上被所述絕緣筒（5）包圍。本發(fā)明的多頻段天線具有波束寬度寬，低仰角增益高，圓極化性能好、方向圖對(duì)稱的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種多頻段天線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星定位導(dǎo)航天線，具體涉及多頻段天線。
【背景技術(shù)】
[0002]GPS為全球定位系統(tǒng)，利用定位衛(wèi)星為全球提供導(dǎo)航服務(wù)。GPS衛(wèi)星信號(hào)的主要工作頻點(diǎn)為L(zhǎng)1:1575.42MHZ、L2:1228MHz，其中LI為開(kāi)放的民用信號(hào)，信號(hào)為圓形極化，信號(hào)強(qiáng)度為_(kāi)166dBm左右,屬于較弱的信號(hào)。
[0003]北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國(guó)正在實(shí)施的自主研發(fā)、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗一代運(yùn)用了 “有源定位”的方法，上行的L頻段:1610?1626.5MHz用于發(fā)射，采用左旋圓極化；下行的S頻段2483.5?2500MHz用于接收，采用右旋圓極化。北斗二代系統(tǒng)使用與GPS —樣的“無(wú)源定位”，工作在L段和S段，其中L段包括三個(gè)頻段B1:1559.052-1591.98MHz、B2:1166.22-1217.37MHz、B3:1250.618-1286.423MHz, S 段頻率為 2483.5-2500MHz。
[0004]無(wú)論是GPS系統(tǒng)還是北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，其下行鏈路電磁波極化方式均為右旋圓極化。
[0005]隨著我國(guó)自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的逐步完善，許多之前僅僅依靠GPS進(jìn)行導(dǎo)航、定位、授時(shí)、測(cè)量等應(yīng)用的產(chǎn)品將逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐员倍范鸀橹?，同時(shí)兼顧其他衛(wèi)導(dǎo)系統(tǒng)。這種轉(zhuǎn)變主要涉及的硬件變化包括接收機(jī)和終端接收天線。就天線而言，針對(duì)不同的系統(tǒng)應(yīng)用，一方面需要由原來(lái)的單系統(tǒng)、單頻點(diǎn)工作成為多系統(tǒng)、多頻點(diǎn)工作，另一方面需要根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用的不同而具有不同的特征，如圓極化、寬波束、小型化等。
[0006]隨著微帶天線在衛(wèi)星導(dǎo)航、定位以及通信等軍事和民用領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，對(duì)其覆蓋范圍也提出了越來(lái)越高的要求，如在雷達(dá)和電子戰(zhàn)的應(yīng)用中，通常要求天線可以進(jìn)行大范圍的掃描，以提高對(duì)空間內(nèi)目標(biāo)的搜索能力，這就意味著單個(gè)天線單元必須具有較大的波束寬度；為了快速捕捉到微弱的衛(wèi)星信號(hào)，一般也要求天線具有很寬的波瓣寬度，并能保持一定的低仰角增益。特別是在我國(guó)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中，由于空間衛(wèi)星數(shù)目較少，寬波束的特性就顯得尤為重要。同時(shí)，我國(guó)的雙星定位系統(tǒng)和美國(guó)的GPS用戶機(jī)天線、測(cè)控系統(tǒng)的飛行器載天線，都要求在上半平面具有近似半球形的方向圖，即覆蓋能力。另外，圓極化波可以接收和發(fā)射任意極化方向的輻射波，將其應(yīng)用于導(dǎo)航系統(tǒng)，接收和發(fā)射到來(lái)自各個(gè)方向的衛(wèi)星信號(hào)，不產(chǎn)生接收死角。因此，保證導(dǎo)航天線在各個(gè)方位角上均具有良好的圓極化性能，展寬天線的波束寬度，具有重大的意義。
[0007]天線為了減少體積會(huì)采用由高介電常數(shù)的材料制造，目前大部分小型化北斗天線采用陶瓷材料，但陶瓷材料固有的脆性在沖擊震動(dòng)要求高的使用場(chǎng)合，使天線的可靠性大大降低。本發(fā)明在未使用陶瓷材料，保證天線可靠性的情況下，使天線尺寸較小，結(jié)構(gòu)緊湊。
[0008]由于單個(gè)微帶天線無(wú)法覆蓋較多頻段，為了實(shí)現(xiàn)多頻工作常采用多天線組合法，即將多個(gè)天線組合在一起。目前普遍采用堆疊的放置方式，但組合起來(lái)的導(dǎo)航天線很難以較少的天線覆蓋較多的導(dǎo)航頻段，并且同時(shí)保證每個(gè)頻點(diǎn)均具有良好的性能，包括低軸比、方向圖對(duì)稱、較寬的波束寬度、較高的低仰角增益和較寬的圓極化波束寬度。而本發(fā)明完全滿足了以上特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種具有波束寬度寬，低仰角增益高，圓極化性能好、方向圖對(duì)稱等優(yōu)點(diǎn)的多頻段天線。
[0010]技術(shù)方案:
[0011]一種多頻段天線，包括多個(gè)不同頻段的微帶天線，它還包括一個(gè)絕緣筒，各微帶天線依次疊置；各微帶天線的金屬貼片在水平方向上被所述絕緣筒包圍。
[0012]更優(yōu)的，它還包括第一金屬貼片，所述第一金屬貼片布置在絕緣筒的上表面或嵌于絕緣筒內(nèi)部或布置在絕緣筒的側(cè)邊。
[0013]更優(yōu)的，所述帶有第一金屬貼片的絕緣筒的橫截面為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱圖形。
[0014]更優(yōu)的，所述第一金屬貼片均勻布置在絕緣筒的上表面或嵌于絕緣筒內(nèi)部或布置在絕緣筒的側(cè)邊。
[0015]作為一種實(shí)施方式，它包括三個(gè)不同頻段的微帶天線，分別為下層微帶天線、中層微帶天線和上層微帶天線；下層微帶天線布置在多頻段天線的最底部；中層微帶天線布置在絕緣筒和下層微帶天線之間；上層微帶天線懸空布置在絕緣筒的筒壁上，其中:
[0016]下層微帶天線由上至下依次包括第二金屬貼片、第一天線介質(zhì)板、第二天線介質(zhì)板、第三金屬貼片以及饋電部分，第二金屬貼片放置于第一天線介質(zhì)板的上方；第一天線介質(zhì)板放置于第二天線介質(zhì)板的上方，在所述第一天線介質(zhì)板上開(kāi)有一個(gè)方形槽，用于放置中層微帶天線的饋電部分；第三金屬貼片作為下層微帶天線的金屬地板置于第二天線介質(zhì)板的下方；所述饋電部分利用3dB電橋進(jìn)行雙饋源饋電，饋電部分包括第一探針、第二探針和第一 3dB電橋,其中第一 3dB電橋包括微帶線、介質(zhì)板和金屬地板,第一 3dB電橋的金屬地板與所述第三金屬貼片的背面焊接在一起；在第二天線介質(zhì)板、第三金屬貼片、第一 3dB電橋的介質(zhì)板和金屬地板上開(kāi)設(shè)第一探針孔、第二探針孔，所述第一探針和第二探針?lè)胖闷渲?，將第二金屬貼片和第一 3dB電橋的微帶線連接在一起實(shí)現(xiàn)雙饋；
[0017]中層微帶天線由上至下依次包括第四金屬貼片、第三天線介質(zhì)板、第二金屬貼片和饋電部分，第二金屬貼片作為中層微帶天線的金屬地板置于第三天線介質(zhì)板的下表面，第四金屬貼片置于第三天線介質(zhì)板的上表面；所述饋電部分利用3dB電橋進(jìn)行雙饋源饋電，饋電部分包括第三探針、第四探針和第二 3dB電橋，其中第二 3dB電橋包括微帶線、介質(zhì)板和金屬地板，第二 3dB電橋的金屬地板與所述第二金屬貼片的背面焊接在一起；在第三天線介質(zhì)板、第二金屬貼片、第二 3dB電橋的介質(zhì)板和金屬地板中開(kāi)設(shè)第三探針孔和第四探針孔，第三探針和第四探針?lè)胖闷渲?，將第四金屬貼片和第二 3dB電橋的微帶線連接在一起實(shí)現(xiàn)雙饋；同時(shí)，第二 3dB電橋的介質(zhì)板和金屬地板中還開(kāi)有第一探針孔、第二探針孔，供第一探針和第二探針?lè)胖闷渲校?br> [0018]上層微帶天線由上至下依次包括第五金屬貼片、第四天線介質(zhì)板、第六金屬貼片和饋電部分，第六金屬貼片作為上層微帶天線的金屬地板置于第四天線介質(zhì)板的下表面，第五金屬貼片置于第四天線介質(zhì)板的上表面；所述饋電部分采用同軸單饋源饋電方式，包括軟同軸內(nèi)芯和軟同軸。在下層微帶天線和中層微帶天線上開(kāi)設(shè)同軸孔，所述軟同軸穿過(guò)同軸孔與第六金屬貼片相連；在第四天線介質(zhì)板上開(kāi)設(shè)通孔，軟同軸內(nèi)芯穿過(guò)通孔與第五金屬貼片相連。
[0019]更優(yōu)的，所述第二天線介質(zhì)板的橫截面為圓形，第三、四天線介質(zhì)板的橫截面、第
二、三、六金屬貼片為正方形，第二天線介質(zhì)板的直徑遠(yuǎn)大于第三金屬貼片的邊長(zhǎng)；第三天線介質(zhì)板的邊長(zhǎng)大于第二金屬貼片的邊長(zhǎng)；第四天線介質(zhì)板的邊長(zhǎng)大于第六金屬貼片的邊長(zhǎng)。
[0020]更優(yōu)的，所述第一金屬貼片和絕緣筒的橫截面為方環(huán)形，第一、三、四天線介質(zhì)板的橫截面、第二、三、四、六金屬貼片和第五金屬貼片的基本形狀為正方形，第二天線介質(zhì)板的橫截面為圓形，第一金屬貼片的寬度為O?0.5 λ、外邊長(zhǎng)為O?10 λ，絕緣筒的厚度為O?5 λ、高度為O?I λ ,外邊長(zhǎng)為O?15 λ ;第一金屬貼片的內(nèi)邊緣在水平方向上距離絕緣筒內(nèi)邊緣O?1λ ;絕緣筒的外邊緣在水平方向上距離各微帶天線金屬貼片外邊緣-1 λ?6 λ ;各金屬貼片在垂直方向上距離絕緣筒上表面O?3 λ ;第二天線介質(zhì)板的直徑大于第三金屬貼片邊長(zhǎng)的V1.倍O?5 λ，第三天線介質(zhì)板的邊長(zhǎng)大于第二金屬貼片的邊長(zhǎng)O?5 λ，第四天線介質(zhì)板的邊長(zhǎng)大于第六金屬貼片的邊長(zhǎng)O?5 λ。
[0021]更優(yōu)的，所述第五金屬貼片在其對(duì)角線上切去兩角。
[0022]更優(yōu)的，所述下層微帶天線工作于北斗二代Β3頻段，中層微帶天線覆蓋了 GPS的LI頻段、北斗二代的BI頻段、北斗一代的L頻段，上層微帶天線工作于北斗一代的S頻段。
[0023]更優(yōu)的，所述下層微帶天線的帶寬為44MHz，中層微帶天線的帶寬為167MHz，上層微帶天線的帶寬為91MHz。
[0024]本發(fā)明不同頻段的微帶天線數(shù)量還可以為兩個(gè)或四個(gè)以上，其布置方式與所述三個(gè)不同頻段的微帶天線布置方式類似。
[0025]有益效果:
[0026]1、本發(fā)明由優(yōu)選的三個(gè)微帶天線和一塊帶有金屬貼片的絕緣筒組成。其中，下層和中層微帶天線具有非常寬的波束寬度和較高的低仰角增益。其中，下層微帶天線OdB以上的波束寬度達(dá)到150°，3dB波束寬度為116°，方向圖仰角10°處的增益達(dá)到-0.62dB ;中層微帶天線OdB以上的波束寬度達(dá)到150°，3dB波束寬度為112°，方向圖仰角10°處的增益達(dá)到-0.81dB。同時(shí)，展寬波束寬度和提高低仰角增益的方法簡(jiǎn)單。
[0027]2、本發(fā)明由優(yōu)選的三個(gè)微帶天線和一塊帶有金屬貼片的絕緣筒組成。其中，下層微帶天線的帶寬為44MHz，與單個(gè)普通雙饋微帶天線相比，帶寬展寬了 22MHz ;中層微帶天線的帶寬達(dá)到167MHz,將單個(gè)普通雙饋微帶天線的帶寬展寬了 147MHz,使該層微帶天線覆蓋了 GPS的LI頻段、北斗二代的BI頻段和北斗一代的L頻段。同時(shí)，利用單天線保證了 L頻段和L1、B1頻段間的收發(fā)隔離。
[0028]3、本發(fā)明由優(yōu)選的三個(gè)微帶天線和一塊帶有金屬貼片的絕緣筒組成。其中，下層和中層微帶天線都利用3dB電橋進(jìn)行雙饋源饋電，獲得了良好的圓極化軸比和很寬的圓極化波束寬度。下層微帶天線在仰角0°時(shí)的軸比為6.34dB，仰角90°時(shí)的軸比為0.38dB，軸比小于6dB的圓極化波束寬度達(dá)176.4° ;中層微帶天線在仰角0°時(shí)的軸比為6.53dB，仰角90°時(shí)的軸比為0.68dB，軸比小于6dB的圓極化波束寬度達(dá)158°。
[0029]4、本發(fā)明由優(yōu)選的三個(gè)微帶天線和一塊帶有金屬貼片的絕緣筒組成。其中，下層和中層微帶天線的方向圖幾乎完全對(duì)稱，利于導(dǎo)航系統(tǒng)。[0030]5、本發(fā)明在具有寬波束圓極化和對(duì)稱方向圖的同時(shí)，工作于北斗和GPS的多個(gè)頻段，包括GPS的LI頻段、北斗一代的L、S頻段和北斗二代的B1、B3頻段，并且保證了 L頻段、S頻段、B3頻段、BI與LI頻段之間的收發(fā)隔離。
[0031]6、多個(gè)微帶天線采用堆疊的放置方式，使每個(gè)微帶天線獨(dú)立地工作在其諧振頻點(diǎn)上，避免了各個(gè)輻射的相互影響。同時(shí)，堆疊的放置方式大范圍的減小了該天線的尺寸，結(jié)構(gòu)緊湊。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032]下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0033]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2為本發(fā)明的剖面示意圖；
[0035]圖3為下層微帶天線的俯視及剖面圖
[0036]圖4為下層微帶天線饋電部分的俯視圖
[0037]圖5為中層微帶天線的俯視及剖面圖
[0038]圖6為中層微帶天線饋電部分的俯視圖
[0039]圖7為上層微帶天線的俯視及剖面圖
[0040]圖中標(biāo)記說(shuō)明:
[0041]1、下層微帶天線；2、中層微帶天線；3、上層微帶天線；4、第一金屬貼片；5、絕緣筒；6、第三金屬貼片；7、第二天線介質(zhì)板；8、第一天線介質(zhì)板；9、第二金屬貼片；10、第三天線介質(zhì)板；11、第四金屬貼片；12、第六金屬貼片；13、第四天線介質(zhì)板；14、第五金屬貼片；
15、第一 3dB電橋；16、第一 3dB電橋微帶線；17、第二 3dB電橋；18、第二 3dB電橋微帶線；19、軟同軸；20、第一探針；20-1、第一探針孔；21、第二探針；21-1、第二探針孔；22、第三探針；22-1、第三探針孔；23、第四探針；23-1、第四探針孔；24、軟同軸內(nèi)芯；24_1、通孔。
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
[0043]本發(fā)明主要由三個(gè)微帶天線和絕緣筒5組成。圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，參見(jiàn)圖1，下層微帶天線1、中層微帶天線2和上層微帶天線3由下至上依次疊設(shè)，同時(shí)，絕緣筒5將微帶天線部分包圍。三個(gè)微帶天線分別工作于三個(gè)不同的頻帶。
[0044]更優(yōu)的實(shí)施方式中，本發(fā)明還帶有第一金屬貼片4，第一金屬貼片4均勻布置在絕緣筒5的上表面，各微帶天線(1、2、3)依次疊置，各微帶天線(1、2、3)的金屬貼片(9、11、14)在水平方向上被所述絕緣筒5包圍。帶有第一金屬貼片4的絕緣筒5的橫截面為正方形。
[0045]圖2為本發(fā)明的剖面示意圖，參見(jiàn)圖2。下層微帶天線I由第三金屬貼片6、第二天線介質(zhì)板7、第一天線介質(zhì)板8、第二金屬貼片9以及饋電部分構(gòu)成。中層微帶天線2由第二金屬貼片9、第三天線介質(zhì)板10、第四金屬貼片11和饋電部分構(gòu)成，第二金屬貼片9充當(dāng)中層微帶天線2的地板。上層微帶天線3由第六金屬貼片12、第四天線介質(zhì)板13、第五金屬貼片14和饋電部分構(gòu)成。下層微帶天線I的饋電部分位于第三金屬貼片6的背面，中層微帶天線2的饋電部分位于第二金屬貼片9的背面，上層微帶天線3利用軟同軸19，穿過(guò)下面兩個(gè)天線上開(kāi)設(shè)的通孔19-1進(jìn)行同軸饋電。第三金屬貼片6、第二天線介質(zhì)板7、第二金屬貼片9、第三天線介質(zhì)板10、第六金屬貼片12、第四天線介質(zhì)板13中分別開(kāi)設(shè)探針孔和通孔(20-1,21-1 ;22-1、23-1 ;24_1 )，用于放置探針和同軸線內(nèi)芯(20、21 ;22、23 ;24)，實(shí)現(xiàn)三個(gè)微帶天線饋電部分與其貼片的連接，完成饋電。
[0046]本實(shí)施例中，第一金屬貼片4和絕緣筒5的橫截面為方環(huán)形，第一、三、四天線介質(zhì)板(8、10、13)的橫截面、第二、三、四、六金屬貼片(9、6、11、12)和第五金屬貼片14的基本形狀為正方形，第二天線介質(zhì)板7的橫截面為圓形。
[0047]下層微帶天線I的低仰角增益高、波束寬度寬是由于絕緣筒5在下層微帶天線I上方較近距離將下層微帶天線I的第二金屬貼片9包圍。對(duì)于下層微帶天線I來(lái)說(shuō)，第一金屬貼片4的寬度為0.0211 λ、外邊長(zhǎng)0.317 λ，絕緣筒5的厚度為0.0465 λ、高度為
0.173 λ、外邊長(zhǎng)為0.338 λ。第一金屬貼片4的內(nèi)邊緣距離絕緣筒5內(nèi)邊緣0.0148 λ。絕緣筒5的內(nèi)邊緣在水平方向距離第二金屬貼片9的外邊緣0.0158 λ。第二金屬貼片9在垂直方向距離絕緣筒5上表面0.182λ。另外，第二天線介質(zhì)板7的直徑遠(yuǎn)大于第三金屬貼片6也起到了提高該層天線低仰角增益、展寬波束寬度的作用。本實(shí)施例中，第二天線介質(zhì)板7的直徑大于第三金屬貼片6的邊長(zhǎng)0.381 λ。
[0048]中層微帶天線2的低仰角增益高、波束寬度寬是由于絕緣筒5將中層微帶天線2的第四金屬貼片11包圍。對(duì)于中層微帶天線2來(lái)說(shuō)，絕緣筒5的內(nèi)邊緣在水平方向距離第四金屬貼片11的外邊緣0.0549 λ。第四金屬貼片11在垂直方向距離絕緣筒5上表面
0.214 λ。另外，第三天線介質(zhì)板10的邊長(zhǎng)大于第二金屬貼片9的邊長(zhǎng)也起到了提高該層天線低仰角增益、展寬波束寬度的作用。本實(shí)施例中第三天線介質(zhì)板10的邊長(zhǎng)大于第二金屬貼片9的邊長(zhǎng)0.154 λ。
[0049]對(duì)于上層微帶天線3，絕緣筒5的內(nèi)邊緣在水平方向距離第五金屬貼片14的外邊緣0.165 λ。第五金屬貼片14距離絕緣筒5上表面0.1λ。第四天線介質(zhì)板13的邊長(zhǎng)大于第六金屬貼片12的邊長(zhǎng)起到了提高該層天線低仰角增益、展寬波束寬度的作用。本實(shí)施例中第四天線介質(zhì)板13的邊長(zhǎng)大于第六金屬貼片12的邊長(zhǎng)0.417 λ。
[0050]改變以上尺寸可改變?nèi)龑游炀€的低仰角增益和波束寬度。具體來(lái)講，第一金屬貼片4的寬度為O?0.5 λ、外邊長(zhǎng)為O?10 λ，絕緣筒5的厚度為O?5 λ、高度為O?I入，外邊長(zhǎng)為O?15 λ ;第一金屬貼片4的內(nèi)邊緣在水平方向上距離絕緣筒5內(nèi)邊緣O?1入；絕緣筒5的外邊緣在水平方向上距離各微帶天線金屬貼片(9、11、14)外邊緣-1λ?6入；各金屬貼片(4、6、9、11、12、14)在垂直方向上距離絕緣筒5上表面O?3λ ;第二天線介質(zhì)板7的直徑大于第三金屬貼片6邊長(zhǎng)的力倍O?5 λ，第三天線介質(zhì)板10的邊長(zhǎng)大于第二金屬貼片9的邊長(zhǎng)O?5λ，第四天線介質(zhì)板13的邊長(zhǎng)大于第六金屬貼片12的邊長(zhǎng)O?5λ，均可達(dá)到和本實(shí)施例中差不多的微帶天線的低仰角增益和波束寬度，下面進(jìn)一步詳細(xì)介紹本實(shí)施例中的單個(gè)微帶天線。
[0051]圖3為下層微帶天線I的俯視及剖面圖。參見(jiàn)圖3，下層微帶天線I由上至下依次包括第二金屬貼片9、第一天線介質(zhì)板8、第二天線介質(zhì)板7、第三金屬貼片6以及饋電部分，第二金屬貼片9放置于第一天線介質(zhì)板8的上方；第一天線介質(zhì)板8放置于第二天線介質(zhì)板7的上方，在第一天線介質(zhì)板8上開(kāi)有一個(gè)方形槽，用于放置中層微帶天線2的饋電部分；第三金屬貼片6作為下層微帶天線的金屬地板置于第二天線介質(zhì)板7的下方，第二天線介質(zhì)板7的直徑遠(yuǎn)大于第三金屬貼片6的邊長(zhǎng),且介質(zhì)板7超出絕緣筒5的截面向外伸出；結(jié)合圖4，所述饋電部分利用3dB電橋進(jìn)行雙饋源饋電，饋電部分包括第一探針20、第二探針21和第一 3dB電橋15,第一 3dB電橋15的地板與所述第三金屬貼片6的背面焊接在一起；在第二天線介質(zhì)板7、第三金屬貼片6、3dB電橋17的介質(zhì)板和地板、3dB電橋15的介質(zhì)板和地板中開(kāi)第一探針孔20-1和第二探針孔21-1,第一探針20和第二探針21放置其中，將第二金屬貼片9和3dB電橋15的微帶線16連接在一起實(shí)現(xiàn)雙饋。本實(shí)施例中，下層微帶天線I工作于北斗二代B3頻段。
[0052]圖5為中層微帶天線2的俯視及剖面圖。中層微帶天線2由上至下依次包括第四金屬貼片11、第三天線介質(zhì)板10、第二金屬貼片9和饋電部分，第二金屬貼片9作為中層微帶天線2的金屬地板置于第三天線介質(zhì)板10的下表面，第四金屬貼片11置于第三天線介質(zhì)板10的上表面，第三天線介質(zhì)板10的邊長(zhǎng)大于第二金屬貼片9的邊長(zhǎng)；結(jié)合圖6，所述饋電部分利用3dB電橋進(jìn)行雙饋源饋電，饋電部分包括第三探針22、第四探針23和第二 3dB電橋17，第二 3dB電橋17的地板與所述第二金屬貼片9的背面焊接在一起；在第三天線介質(zhì)板10、第二金屬貼片9和3dB電橋17的介質(zhì)板與地板中開(kāi)第三探針孔22-1和第四探針孔23-1，第三探針22和第四探針23放置其中，將第四金屬貼片11和3dB電橋17的微帶線18連接在一起，實(shí)現(xiàn)雙饋。本實(shí)施例中，中層微帶天線2具有非常寬的頻帶，覆蓋了 GPS的LI頻段、北斗二代的BI頻段，以及北斗一代的L頻段。同時(shí)，3dB電橋不僅實(shí)現(xiàn)了該單個(gè)天線的雙饋圓極化，還保證了天線L頻段和B1、L1頻段的收發(fā)隔離。
[0053]如圖4和圖6所示。下層微帶天線I和中層微帶天線2都利用3dB電橋進(jìn)行雙饋源饋電，目的是獲得良好的圓極化軸比。本實(shí)施例中，下層微帶天線I在仰角0°時(shí)的軸比為6.34dB,90°時(shí)的軸比為0.38dB，軸比小于6dB的圓極化波束寬度達(dá)176.4° ;中層微帶天線2在仰角0°時(shí)的軸比為6.53dB,90°時(shí)的軸比為0.68dB，軸比小于6dB的圓極化波束寬度達(dá)158°。
[0054]圖7為上層微帶天線3的俯視及剖面圖。上層微帶天線3由上至下依次包括第五金屬貼片14、第四天線介質(zhì)板13、第六金屬貼片12和饋電部分，第六金屬貼片12作為上層微帶天線的金屬地板置于第四天線介質(zhì)板13的下表面，第五金屬貼片14置于第四天線介質(zhì)板13的上表面，第四天線介質(zhì)板13的邊長(zhǎng)大于第六金屬貼片12的邊長(zhǎng)；所述饋電部分采用同軸單饋源饋電方式，包括軟同軸內(nèi)芯24和軟同軸19，在下層微帶天線和中層微帶天線上開(kāi)設(shè)同軸孔19-1，所述軟同軸19穿過(guò)同軸孔19-1與第六金屬貼片12相連；在第四天線介質(zhì)板13上開(kāi)設(shè)通孔24-1，軟同軸內(nèi)芯24穿過(guò)通孔24-1與第五金屬貼片14相連。本實(shí)施例中，上層微帶天線3工作于北斗一代的S頻段。
[0055]三個(gè)微帶天線采用堆疊的放置方式，使每個(gè)微帶天線獨(dú)立的工作在其諧振頻點(diǎn)上，避免了三者輻射的相互影響。本實(shí)施例中，中層微帶天線2堆疊在下層微帶天線I上，上層微帶天線3的第四天線介質(zhì)板13嵌于絕緣筒5中，與中層微帶天線2相隔一段距離。
[0056]帶有第一金屬貼片4的絕緣筒5將三個(gè)微帶天線部分包圍，同時(shí)展寬三個(gè)天線的波束寬度。分別在水平和垂直方向上改變各微帶天線與絕緣筒5的相對(duì)位置，在水平和垂直方向上調(diào)整絕緣筒5與第一金屬貼片4的相對(duì)位置，分別改變絕緣筒5和第一金屬貼片4的尺寸和形狀，改變絕緣筒5的材料，可以改善每個(gè)微帶天線的波束寬度，使三者同時(shí)具有較寬的波束寬度。本實(shí)施例中，絕緣筒5采用介電常數(shù)為6.15的高頻基板材料(Rogers、TP-2等)。第一金屬貼片4位于絕緣筒5的上表面，優(yōu)選的兩者均呈方環(huán)形；絕緣筒5放置在第三天線介質(zhì)板10上。下層和中層微帶天線OdB以上的波束寬度達(dá)到150°。下層微帶天線的3dB波束寬度為116°，方向圖仰角10°處的增益達(dá)到-0.62dB;中層微帶天線的3dB波束寬度為112°，方向圖仰角10°處的增益達(dá)到_0.81dB。
[0057]本實(shí)施例中，各天線介質(zhì)板(7、8、10、13)、各金屬貼片(4、6、9、11、12、14)、第一天線介質(zhì)板8中的方形槽以及絕緣筒5均為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱圖形，且其旋轉(zhuǎn)對(duì)稱中心在一條垂直線上。兩個(gè)3dB電橋也放置在地板的中部，利于天線具有良好的圓極化性能和幾乎對(duì)稱的方向圖。
[0058]在本實(shí)施例中，去掉第一金屬貼片4，保留絕緣筒5和各微帶天線(1、2、3)，本發(fā)明能夠達(dá)到相近的有益效果。同時(shí)，各金屬貼片(6、9、11、12、14)及各天線介質(zhì)板(7、8、10、13)選用本領(lǐng)域常用形狀，均可達(dá)到本發(fā)明的有益效果，文中所涉及形狀描述是為了提供較佳的實(shí)施方式而進(jìn)行說(shuō)明，不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0059]本發(fā)明實(shí)施例給出了包含三個(gè)不同頻段微帶天線的多頻段天線，結(jié)合說(shuō)明書(shū)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下可以得出包含兩個(gè)或四個(gè)以上不同頻段微帶天線的多頻段天線，在此不再一一贅述，皆應(yīng)落入本專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0060]本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種多頻段天線，包括多個(gè)不同頻段的微帶天線，其特征在于它還包括一個(gè)絕緣筒(5)，各微帶天線依次疊置；各微帶天線的金屬貼片(9、11、14)在水平方向上被所述絕緣筒(5)包圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多頻段天線，其特征在于它還包括第一金屬貼片(4)，所述第一金屬貼片(4)布置在絕緣筒(5)的上表面或嵌于絕緣筒(5)內(nèi)部或布置在絕緣筒(5)的側(cè)邊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多頻段天線，其特征在于所述帶有第一金屬貼片(4)的絕緣筒(5)的橫截面為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱圖形。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多頻段天線，其特征在于所述第一金屬貼片(4)均勻布置在絕緣筒(5)的上表面或嵌于絕緣筒(5)內(nèi)部或布置在絕緣筒(5)的側(cè)邊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的任一種多頻段天線，其特征在于它包括三個(gè)不同頻段的微帶天線，分別為下層微帶天線(I)、中層微帶天線(2)和上層微帶天線(3);下層微帶天線(I)布置在多頻段天線的最底部；中層微帶天線(2 )布置在絕緣筒(5 )和下層微帶天線(I)之間；上層微帶天線(3)懸空布置在絕緣筒(5)的筒壁上，其中: 下層微帶天線(I)由上至下依次包括第二金屬貼片(9)、第一天線介質(zhì)板(8)、第二天線介質(zhì)板(7)、第三金屬貼片(6)以及饋電部分，第二金屬貼片(9)放置于第一天線介質(zhì)板(8)的上方；第一天線介質(zhì) 板(8)放置于第二天線介質(zhì)板(7)的上方，在所述第一天線介質(zhì)板(8)上開(kāi)有一個(gè)方形槽，用于放置中層微帶天線(2)的饋電部分；第三金屬貼片(6)作為下層微帶天線的金屬地板置于第二天線介質(zhì)板(7)的下方；所述饋電部分利用3dB電橋進(jìn)行雙饋源饋電，饋電部分包括第一探針(20)、第二探針(21)和第一 3dB電橋(15)，其中第一 3dB電橋(15)包括微帶線、介質(zhì)板和金屬地板,第一 3dB電橋(15)的金屬地板與所述第三金屬貼片(6)的背面焊接在一起；在第二天線介質(zhì)板(7)、第三金屬貼片(6)、第一 3dB電橋(15)的介質(zhì)板和金屬地板上開(kāi)設(shè)第一探針孔(20-1)、第二探針孔(21-1)，所述第一探針(20)和第二探針(21)放置其中，將第二金屬貼片(9)和第一 3dB電橋(15)的微帶線連接在一起實(shí)現(xiàn)雙饋； 中層微帶天線(2)由上至下依次包括第四金屬貼片(11)、第三天線介質(zhì)板(10)、第二金屬貼片(9)和饋電部分，第二金屬貼片(9)作為中層微帶天線的金屬地板置于第三天線介質(zhì)板(10)的下表面，第四金屬貼片(11)置于第三天線介質(zhì)板(10)的上表面；所述饋電部分利用3dB電橋進(jìn)行雙饋源饋電，饋電部分包括第三探針(22)、第四探針(23)和第二 3dB電橋(17)，其中第二 3dB電橋(17)包括微帶線、介質(zhì)板和金屬地板，第二 3dB電橋(17)的金屬地板與所述第二金屬貼片(9)的背面焊接在一起；在第三天線介質(zhì)板(10)、第二金屬貼片(9)、第二 3dB電橋(17)的介質(zhì)板和金屬地板中開(kāi)設(shè)第三探針孔(22-1)和第四探針孔(23-1)，第三探針(22)和第四探針(23)放置其中，將第四金屬貼片(11)和第二 3dB電橋(17)的微帶線連接在一起實(shí)現(xiàn)雙饋；同時(shí)，第二 3dB電橋(17)的介質(zhì)板和金屬地板中還開(kāi)有第一探針孔(20-1)、第二探針孔(21-1)，供第一探針(20)和第二探針(21)放置其中； 上層微帶天線(3)由上至下依次包括第五金屬貼片(14)、第四天線介質(zhì)板(13)、第六金屬貼片(12)和饋電部分，第六金屬貼片(12)作為上層微帶天線的金屬地板置于第四天線介質(zhì)板(13)的下表面，第五金屬貼片(14)置于第四天線介質(zhì)板(13)的上表面；所述饋電部分采用同軸單饋源饋電方式，包括軟同軸內(nèi)芯(24)和軟同軸(19)。在下層微帶天線和中層微帶天線上開(kāi)設(shè)同軸孔(19-1)，所述軟同軸(19)穿過(guò)同軸孔(19-1)與第六金屬貼片(12)相連；在第四天線介質(zhì)板(13)上開(kāi)設(shè)通孔(24-1)，軟同軸內(nèi)芯(24)穿過(guò)通孔(24_1)與第五金屬貼片(14)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種多頻段天線，其特征在于所述第二天線介質(zhì)板(7)的橫截面為圓形，第三、四天線介質(zhì)板(10、13)的橫截面、第二、三、六金屬貼片(9、6、12)為正方形，第二天線介質(zhì)板(7)的直徑遠(yuǎn)大于第三金屬貼片(6)的邊長(zhǎng)；第三天線介質(zhì)板(10)的邊長(zhǎng)大于第二金屬貼片(9)的邊長(zhǎng)；第四天線介質(zhì)板(13)的邊長(zhǎng)大于第六金屬貼片(12)的邊長(zhǎng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種多頻段天線，其特征在于所述第一金屬貼片(4)和絕緣筒(5)的橫截面為方環(huán)形，第一、三、四天線介質(zhì)板(8、10、13)的橫截面、第二、三、四、六金屬貼片(9、6、11、12)和第五金屬貼片(14)的基本形狀為正方形，第二天線介質(zhì)板(7)的橫截面為圓形，第一金屬貼片(4)的寬度為O~0.5 λ、外邊長(zhǎng)為O~10 λ，絕緣筒(5)的厚度為O~5 λ、高度為O~I λ ,外邊長(zhǎng)為O~15 λ ;第一金屬貼片(4)的內(nèi)邊緣在水平方向上距離絕緣筒(5)內(nèi)邊緣O~I λ ;絕緣筒(5)的外邊緣在水平方向上距離各微帶天線金屬貼片(9、11、14)外邊緣-1 λ~6λ ;各金屬貼片(4、6、9、11、12、14)在垂直方向上距離絕緣筒(5)上表面O~3 λ ; 第二天線介質(zhì)板(7)的直徑大于第三金屬貼片(6)邊長(zhǎng)的VI.倍O~5 λ，第三天線介質(zhì)板(10)的邊長(zhǎng)大于第二金屬貼片(9)的邊長(zhǎng)O~5λ，第四天線介質(zhì)板(13)的邊長(zhǎng)大于第六金屬貼片(12)的邊長(zhǎng)O~5λ。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種多頻段天線，其特征在于所述第五金屬貼片(14)在其對(duì)角線上切去兩角。
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8所述的一種多頻段天線，其特征在于所述下層微帶天線工作于北斗二代Β3頻段，中層微帶天線覆蓋了 GPS的LI頻段、北斗二代的BI頻段、北斗一代的L頻段，上層微帶天線工作于北斗一代的S頻段。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種多頻段天線，其特征在于所述下層微帶天線的帶寬為44MHz,中層微帶天線的帶寬為167MHz，上層微帶天線的帶寬為91MHz。
【文檔編號(hào)】H01Q1/48GK103779672SQ201410039577
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】談田爽, 夏雨龍, 朱旗 申請(qǐng)人:鎮(zhèn)江中安通信科技有限公司