CN101083358A - 一种三频双圆极化gps微带贴片天线的设计 - Google Patents

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苗俊刚
罗贤梁
刘东海
白冰
李凤琴
郝立强
赵鑫
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Abstract

本发明设计了一种三频双圆极化GPS微带贴片天线,该微带天线由圆台金属底座,馈电网络和层叠贴片构成。层叠贴片由下到上分别为下层贴片,中层贴片和上层贴片,分别谐振3个频段。馈电网络由3dB电桥和宽带功分器两部分构成,即用两个功分器来实现三个频段三个端口输出,简化了馈电网络的复杂性。高度适中的圆台金属底座明显的增加了低仰角增益。本发明实现了三频段圆极化同时工作,具有频带宽,低仰角增益好,适合车载型多频多端口宽波束圆极化用户机天线。

Description

一种三频双圆极化GPS微带贴片天线的设计
技术领域
本发明属于天线技术领域,一种三频双圆极化GPS微带贴片天线,用于三频车载天线,如我国GPS的用户机天线和车载型多频多端口宽波束圆极化用户机天线
背景技术
近年来在某些卫星***和通信***如合成孔径雷达、多模式手机等等中通常都要用到双频段或多频段工作模式,微带天线线的多频带特性成为研究的热点。而圆极化天线可接收任意极化的来波,且其辐射波也可由任意极化天线收到;圆极化波入射到对称目标时旋向逆转,因此圆极化天线应用于移动通信、GPS等能抑制雨雾干扰和抗多径反射。
在普通的导航应用中,人们希望用全向天线,至少能接收天线地平以上五度视野内所有天空中的可见卫星信号,但是微带天线的接收范围在天线上方,微带天线要面向天空,这对于手持以及车载都会带来麻烦。另外我们知道,虽然我们正头顶上的卫星信号比较好,比较容易锁定,但其实正头顶上的卫星是最没用的,如果没有低角度的卫星,误差会相对较高,精度将会很差。所以基于这些缺点,某些GPS天线用户对低仰角增益提出了限制性的要求。
发明内容
本发明的目的在于将多频天线和圆极化天线结合起来,设计了一种有良好低仰角增益的三频双圆极化GPS微带贴片天线。
本发明采用层叠贴片天线设计,天线结构紧凑。特殊的馈电网络设计简化了多频天线原有的馈电网络复杂性,提高了收发隔离度。贴片上的对称过孔设计不仅解决了上贴片的馈电问题,还会使各层贴片天线更加对称,有利于提高轴比性能。高度适中的圆台金属底座设计明显改善了低仰角增益。
附图说明
图1:天线的侧视剖面图
图2:天线的贴片结构示意图
图3:天线的馈电网络示意图
具体实施方式
以下结合附图,详细说明本发明的内容
参看图1和图2,天线由上层贴片(1),上层介质(2)中间层贴片(3),中间层介质(4)下层贴片(5),下层介质(6),地板(7),馈电网络介质(8)和馈电网络(9)构成。将中间层贴片(3),中间层介质(4),下层贴片(5),下层介质(6),地板(7)用4个对称的金属过孔连接,探针(11)和探针(12)穿过其中两个相邻的金属过孔给上层贴片馈电,即探针(11)和探针(12)是穿过下层贴片(5)的过孔(21)(22)和中间层贴片(3)的过孔(17)和(18)。中间层贴片(3)由探针(13)和探针(14)直接馈电,其中探针(13)和探针(13)穿过下层贴片(1)的孔(23)和(24)。下层贴片(5)是中间层贴片(3)的寄生单元,通过中间层贴片(3)电磁耦合馈电。
参看图3,馈电网络由3dB电桥(2)和宽带功分器(1)构成,3dB电桥(2)用来实现第一个频段双馈右旋圆极化馈电;宽带功分器(1)实现两个频段的收发一体馈电,两个输出端口分别对应第二个频段的发射天线端口和第三个频段的接收天线端口,并互相隔离。对于发射天线而言,从端口(4)输入发射信号,端口(5)与端口(6)的幅度相等,但端口(5)超前端口(6)相位90°,因此发射天线是左旋圆极化;相反,对于接收天线而言,端口(5)与端口(6)幅度相等,但端口(5)滞后端口(6)相位90°,因此接收天线是右旋圆极化。
在层叠贴片天线下方的高度适中的金属圆台底座可以有效地提高低仰角增益。
仿真结果表明:在三个频段内有良好的圆极化低仰角性能,仰角20度时最小增益达到0.5dBi,最大轴比小于4.5dB。在仰角85度时最小增益达到-1.5dB。
本领域技术人员可以理解:在不背离本发明广义范围的前提下,可以对上述实施例进行改动。因而,本发明并不仅限于所公开的特定实施例,其范围应当涵盖所附权利要求书限定的本发明核心及保护范围内的所有变化。

Claims (3)

1.一种三频双圆极化GPS微带贴片天线,其特征是:天线主要由上层贴片,中间层贴片,下层贴片,馈电网络构成。探针和探针穿过下层贴片的孔和中间层贴片的孔和为上层贴片馈电。中间层贴片由穿过下层贴片的孔的双探针直接馈电。
2.根据权利要求1所述的三频双圆极化GPS微带贴片天线,其特征是:馈电网络由3dB电桥和宽带功分器构成,3dB电桥用来实现其中第一个频段双馈右旋圆极化馈电;宽带功分器实现两个频段的收发一体馈电,两个输出端口分别对应第二个频段的发射天线端口和第三个频段的接收天线端口,并互相隔离。
3.根据权利要求1或2所述的三频双圆极化GPS微带贴片天线,其特征是:层叠贴片天线下方有一定高度的金属圆台底座支撑。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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