一種衛(wèi)星導(dǎo)航圓極化微帶天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，特別式涉及一種衛(wèi)星導(dǎo)航圓極化微帶天線。適用于包括美國的GPS系統(tǒng)、歐洲的伽利略系統(tǒng)、俄羅斯的GL0NASS系統(tǒng)、中國的北斗系統(tǒng)在內(nèi)的各種導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]衛(wèi)星導(dǎo)航天線從極化方式一般分為線極化和圓極化兩種。線極化天線實現(xiàn)方式簡單，一般用于手機等對定位精度要求不高的非專業(yè)導(dǎo)航設(shè)備中。而衛(wèi)星導(dǎo)航接收機等專業(yè)導(dǎo)航設(shè)備中一般采用圓極化天線。目前，美國GPS系統(tǒng)，俄羅斯GL0NASS系統(tǒng)，中國的北斗系統(tǒng)均采用圓極化波的形式發(fā)射衛(wèi)星信號。圓極化波具有多種優(yōu)點，例如可以通過左右旋圓極化實現(xiàn)收發(fā)信號的隔離，方便車輛船舶在運動的情況下接收，還方便導(dǎo)航衛(wèi)星和附近同軌道非導(dǎo)航衛(wèi)星實現(xiàn)極化兼容?，F(xiàn)有技術(shù)中，圓極化天線一般采用微帶天線來實現(xiàn)，因為微帶天線工藝成熟，制造簡單，易于集成。微帶天線一般是由微帶輻射單元，承載介質(zhì)，反射底板，饋電端子組成。其中最常見的微帶輻射單元是矩形微帶輻射單元，矩形微帶天線結(jié)構(gòu)簡單，工藝成熟，但也面臨著體積大、增益低，帶寬窄，相位中心精度較差等問題。目前天線設(shè)計普遍面臨小型化的挑戰(zhàn)，矩形微帶天線的尺寸往往遠遠超出客戶的需求。一般解決方案是使用高介電常數(shù)的介質(zhì)，來實現(xiàn)減小天線單元尺寸的目的?？墒鞘褂酶呓殡姵?shù)的介質(zhì)的辦法，會犧牲天線的增益、輻射效率和軸比，天線波束寬度變窄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和不足，提出一種衛(wèi)星導(dǎo)航圓極化微帶天線，采用三角形Y形槽微帶輻射單元，具有高輻射效率，高低仰角增益，寬頻帶，寬波束，小型化的特點，尤其適合接收低仰角衛(wèi)星信號，提高天線相位中心精度。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0005]1.一種衛(wèi)星導(dǎo)航圓極化微帶天線，其特征在于，包括微帶天線金屬輻射板、介質(zhì)基板和金屬反射底板，所述金屬福射板和金屬反射底板分別設(shè)置于介質(zhì)基板的上表面和下表面；所述金屬輻射板的形狀為三角形，三角形輻射板上開有Y形槽，所述Y形槽包括三條條形開槽，所述三條條形開槽的起始端相交會聚，末端分別指向三角形的三條邊；所述具有Y形槽的三角形輻射板用于控制表面電流流動，輻射出圓極化波；所述Y形槽的條形開槽邊沿設(shè)置同軸饋電點，用于饋入電磁波信號。
[0006]2.所述微帶天線金屬輻射板的形狀包括等腰三角形、正三角形或三邊邊長都不相等的不規(guī)則三角形，所述Y形槽的三條條形開槽相交會聚的起始端為三角形三條內(nèi)角平分線的交點。
[0007]3.所述金屬輻射板的形狀為正三角形，所述正三角形外接圓的圓半徑范圍為0.3 λ?0.5 λ之間，I λ為天線工作中心頻點在自由空間中的一個波長。
[0008]4.所述Y形槽的三條開槽的長度各不相同，按順時針方向或按逆時針方向以長、中、短依次排列，長度范圍一般在0.1 λ?0.7 λ之間。
[0009]5.所述Y形槽的三條開槽的寬度范圍一般在0.002 λ?0.2 λ之間，天線的工作帶寬與開槽的寬度成正比。
[0010]6.所述饋電點的位置在最長的開槽的左側(cè)邊沿或右側(cè)邊沿，可以沿著開槽的邊沿進行調(diào)整，調(diào)整的范圍距離三角形內(nèi)心一般為0.1 λ?0.5 λ之間；通過調(diào)整饋電點的位置調(diào)整天線阻抗，將天線阻抗調(diào)整為50歐姆，以便實現(xiàn)天線與后級射頻器件的阻抗匹配。
[0011]7.所述Y形槽的三條條形開槽的末端為圓弧槽結(jié)構(gòu)，用于輔助擴展天線工作帶寬。
[0012]8.所述介質(zhì)基板選擇高介電常數(shù)材料，以減小所述微帶天線輻射板的尺寸。
[0013]9.所述介質(zhì)基板厚度范圍選擇在0.01 λ?0.1 λ之間，以提高天線的輻射效率和工作帶寬。
[0014]10.所述微帶天線金屬輻射板和金屬反射底板之間也可以使用空氣充當(dāng)介質(zhì)板。
[0015]本發(fā)明的技術(shù)效果:
[0016]本發(fā)明提出的一種衛(wèi)星導(dǎo)航圓極化微帶天線，采用三角形Y形槽微帶輻射單元，具有高輻射效率，高低仰角增益，寬頻帶，寬波束，小型化的特點，尤其適合接收低仰角衛(wèi)星信號，提高天線相位中心精度。具有以下特點:
[0017]1.金屬輻射單元的形狀為三角形，相比于其他形狀的輻射單元，三角形的面積最小，有利于減小天線尺寸。
[0018]2.輻射單元上開有Y形槽，三條條形開槽的起始端相交會聚，末端分別指向三角形的三條邊，并且在Y形槽的開槽邊沿設(shè)置同軸饋電點；利用Y形槽控制輻射單元表面電流流動，從饋電點到三角形福射單元三個頂點形成相位差，依次相差120度，電流依次流過三角形的三個頂點，輻射出圓極化波。
[0019]3.Y形槽的三條條形開槽的末端還設(shè)置為圓弧槽結(jié)構(gòu)，可以擴展天線的工作帶寬。
[0020]4.本發(fā)明的三角形Y形槽天線具有較高的波束寬度和輻射效率:3dB波束寬度約為90度，輻射效率可達85%
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的圓極化微帶天線結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明的圓極化微帶天線的駐波圖。
[0023]圖3為本發(fā)明的圓極化微帶天線的方向圖。
[0024]圖4為本發(fā)明的圓極化微帶天線的表面電流流動圖。
[0025]附圖標(biāo)記列示如下:1-三角形金屬輻射板，2-Y形槽，3-饋電點，4-介質(zhì)基板，5-金屬反射底板。
【具體實施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例做進一步的詳細說明。
[0027]如圖1所示，為本發(fā)明的圓極化微帶天線結(jié)構(gòu)示意圖。一種衛(wèi)星導(dǎo)航圓極化微帶天線，包括微帶天線金屬福射板1、介質(zhì)基板4和金屬反射底板5，金屬福射板I和金屬反射底板5分別設(shè)置于介質(zhì)基板4的上表面和下表面；本實施例的介質(zhì)基板4和金屬反射底板5為圓形，金屬輻射板I的形狀為三角形，三角形金屬輻射板I上開有Y形槽2，Y形槽包括三條條形開槽，三條條形開槽的起始端相交會聚，末端分別指向三角形的三條邊；γ形槽的條形開槽邊沿設(shè)置同軸饋電點3，用于饋入電磁波信號；利用Y形槽控制三角形輻射板表面電流流動，從饋電點到三角形輻射板三個頂點形成相位差，依次相差120度，電流依次流過三角形的三個頂點，輻射出圓極化波。
[0028]其中，三角形金屬輻射板I的形狀包括等腰三角形、正三角形或三邊邊長都不相等的不規(guī)則三角形，Y形槽的三條條形開槽相交會聚的起始端應(yīng)為三角形三條內(nèi)角平分線的交點；本實施例中，金屬輻射板的形狀為正三角形，正三角形外接圓的圓半徑范圍為0.3 λ?0.5 λ之間(I λ為天線工作中心頻點在自由空間中的一個波長)；Υ形槽