CN103280624A - 一种贴片天线 - Google Patents

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林福民
李庚禄
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Abstract

本发明是一种贴片天线。包括介质基板（1）和微带贴片（2），微带贴片（2）的表面沿介质基板（1）的对角线位置分别设有四条辐射槽（3、4、5、6），四条辐射槽（3、4、5、6）呈十字形分布，且微带贴片（2）上设有四个馈电点（7、8、9、10），其中横向几何中心线上及纵向几何中心线上分别设有两个馈电点，四个馈电点（7、8、9、10）对称于微带贴片（2）的几何中心，且馈电点处设有馈电线进行馈电。本发明阻抗带宽和轴比带宽较宽，增益较高，结构尺寸可实现小型化，且相位中心稳定性能较好。本发明不仅大幅改善了贴片天线的阻抗带宽和轴比带宽，而且表现出良好的圆极化性能和小型化效果，尤其适合于精确测量型导航终端。

Description

一种贴片天线
技术领域
本发明是一种贴片天线，特别涉及卫星导航领域的微带天线，尤其应用于高精度测量型卫星导航接收终端的双频天线，属于贴片天线的创新技术。
背景技术
随着卫星导航以及测量技术的不断发展，卫星导航定位***也得到了日益广泛的发展和应用。目前，全球已有多个国家建立了自己的卫星导航定位***，如中国的北斗***、美国的GPS***、俄罗斯的GLONASS***以及欧洲的GALILEO***。随着这些卫星***的不断成熟及民用化进程的不断深化，作为GNSS关键技术之一的高性能接收设备——卫星导航***终端测量型天线，已成为人们倍受关注的一个热点技术。由于微带天线具有形状小、成本低、易共形、易加工和容易实现圆极化等优点，被广泛应用于卫星导航领域。但一般的微带贴片天线存在工作带宽和圆极化轴比带宽较窄（典型值1%-3%）的缺点，不适合应用于精确测量的双频导航天线。虽然通过降低高频材料的介电常数，其工作带宽有所拓宽，但是拓宽量非常有限，而且微带贴片天线的基板厚度增加，导致天线体积增加，不利于微带天线的小型化。根据GNSS定位原理及其卫星信号的特征，为实现接收机快速、连续、精确定位，对GNSS双频微带接收天线提出了很高的要求：高性能的测量型天线同时还要具备低仰角信号接收能力好、抗多路径效应好等特点。虽然目前GNSS双频接收微带天线技术已经趋于成熟，但如何在体积缩小的同时，大幅度提高贴片天线的频率带宽和轴比带宽，仍旧是双频卫星导航接收机天线的设计难点。
发明内容
本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种阻抗带宽和轴比带宽较宽、增益较高、结构尺寸小型化以及相位中心稳定性能较好的贴片天线。本发明不仅大幅改善了贴片天线的阻抗带宽和轴比带宽，而且表现出良好的圆极化性能和小型化效果，尤其适合于精确测量型导航终端。
本发明的技术方案是：本发明的贴片天线，包括介质基板和微带贴片，微带贴片的表面沿介质基板的对角线位置分别设有四条辐射槽，四条辐射槽呈十字形分布，且微带贴片上设有四个馈电点，其中横向几何中心线上及纵向几何中心线上分别设有两个馈电点，四个馈电点对称于微带贴片的几何中心，且馈电点处设有馈电线进行馈电。
上述四条辐射槽为四个尺寸和形状相同的矩形槽，呈十字形分布。
上述微带贴片的几何中心处设有具有调谐和固定作用的短路钉。
本发明由于采用表面开十字形辐射槽的结构，实现了双频微带天线的宽频带、小型化。本发明克服了一般微带贴片天线频带窄、体积大、结构不紧凑等问题，兼有适合作为高精度测量型微带贴片天线的优点。对于改善一种精确测量型的卫星导航***GNSS双频天线具有重要的参考和使用价值。与现有的一般贴片天线相比，本发明具有如下优点：
1）本发明所设计的新型贴片天线采用表面开十字形辐射槽的结构，贴片天线的工作带宽大幅提高，带宽可以到达10%,与一般不开槽的贴片天线相比带宽提高了两倍多，实现了微带天线的宽频带的优点。
2）十字形辐射槽的大小也可以用于调节谐振频点，增添了产品设计自由度，降低了制造和材料公差敏感度。
3）微带贴片四周添加了矩形锯齿，便于天线的微调，易于加工调试。增添了产品设计自由度，降低了制造和材料公差敏感度。
4）本发明设有十字形槽后，贴片尺寸明显下降，与同频率的一般贴片天线相比，贴片尺寸缩小10～30%。
5）本发明采用轴对称的四点同轴馈电方式，保证天线的相位中心稳定，同时容易实现右旋圆极化。
6）介质层未引入其他层具有结构简单、易于加工、成本较低等优点。
7）本发明所设计的新型贴片天线采用表面开十字形辐射槽的结构，结合传统的微带贴片可以设计成双频测量型天线，尤其适合于精确测量型导航终端。
本发明是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的贴片天线。
附图说明
图1是本发明的表面开十字形辐射槽的新型贴片天线的主体结构示意图。
图2是本发明的表面开十字形辐射槽的新型贴片天线的俯视图。
图3是本发明的表面开十字形辐射槽的新型贴片天线的侧视图。
图4是本发明的表面开十字形辐射槽的新型贴片天线的阻抗带宽曲线。
图5是本发明的表面开十字形辐射槽的新型贴片天线的为方位角为0度，入射角为0度时(Phi=0, Theta=0°时)增益曲线。
图6是本发明的表面开十字形辐射槽的新型贴片天线的为方位角为0度是中心频率1227MH中时轴比曲线。
具体实施方式
实施例：
本发明的结构示意图如图1、2、3所示，本发明的贴片天线，包括介质基板1和微带贴片2，微带贴片2的表面沿介质基板1的对角线位置分别设有四条辐射槽3、4、5、6，四条辐射槽3、4、5、6呈十字形分布，且微带贴片2上设有四个馈电点7、8、9、10，其中横向几何中心线上及纵向几何中心线上分别设有两个馈电点，四个馈电点7、8、9、10对称于微带贴片2的几何中心，馈电点处设有馈电线进行馈电。本发明的贴片天线由于采用设有呈十字形分布的辐射槽及设有四个馈电点的结构设计，大幅展宽了天线的工作带宽和轴比带宽，并且与常规的双频圆极化天线相比，这种贴片天线的整体尺寸明显缩小，另外，由于在基板中间没有引入其它介质层，故具有结构紧凑，易于加工等特点。且本发明沿对角线所设呈十字形分布的辐射槽使天线获得一个稳定的相位中心，进而实现高精度测量，
本实施例中，上述四条辐射槽3、4、5、6为四个尺寸和形状相同的矩形槽。四个形状相同的矩形辐射槽3、4、5、6由于采用呈十字形分布的结构，起到一种曲流作用，增大了谐振回路的等效电感，所以使谐振频率明显下降，从而缩小了贴片面积并将改善了贴片天线的阻抗带宽、轴比带宽等性能。
上述馈电线采用同轴探针。本实施例中，上述同轴探针采用特性阻抗为50Ω的同轴探针。即本发明在馈电点处采用特性阻抗为50Ω的同轴探针进行馈电。
本实施例中，上述微带贴片2的几何中心处设有具有调谐和固定作用的短路钉11，短路钉11具有抑制表面波和固定贴片的作用。
此外，为了便于相关参数的调试，上述微带贴片2的四个边界分别设有方形锯齿12。
本发明的微带贴片天线的阻抗带宽、轴比带宽、增益和相位中心稳定性等性能参数都较好，尤其适合于作为双频精确测量型天线的低频段天线。

Claims (3)

1.一种贴片天线，其特征在于包括介质基板（1）和微带贴片（2），微带贴片（2）的表面沿介质基板（1）的对角线位置分别设有四条辐射槽（3、4、5、6），四条辐射槽（3、4、5、6）呈十字形分布，且微带贴片（2）上设有四个馈电点（7、8、9、10），其中横向几何中心线上及纵向几何中心线上分别设有两个馈电点，四个馈电点（7、8、9、10）对称于微带贴片（2）的几何中心，且馈电点处设有馈电线进行馈电。
2.根据权利要求1所述的贴片天线，其特征在于上述四条辐射槽（3、4、5、6）为四个尺寸和形状相同的矩形槽，呈十字形分布。
3.根据权利要求1或2所述的贴片天线，其特征在于上述微带贴片（2）的几何中心处设有具有调谐和固定作用的短路钉（11）。
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