一種天線及通信系統的制作方法

本發明涉及天線技術領域，特別涉及一種天線及通信系統。

背景技術：

近年來，衛星導航定位系統得到了越來越廣泛的應用，由于天線是衛星導航定位系統中最關鍵的重要部件之一，起到了舉足輕重的作用，因此通信系統及其天線也得到了迅速發展。

由于天線需要接收多顆導航定位衛星的信號才能進行導航和定位的計算，且衛星信號比較弱，所以，為了能夠接收到盡量多的衛星信號及獲得良好的信噪比，要求在可看到衛星的整個上半球上，天線能對所有衛星信號具有均勻的幅度響應，及寬波束特性的方向圖。同時由于導航衛星發射右旋圓極化的導航信號，因此要求天線具有良好的右旋圓極化特性。

現有技術中的天線基本上都是針對GPS系統的微帶天線，或者四臂螺旋天線，不能完全覆蓋上半球的所有頻段的衛星，且圓極化性能差。

技術實現要素：

本發明提供一種天線及通信系統，以解決現有技術中不能完全覆蓋上半球的所有頻段的衛星且圓極化性能差的問題。

為實現上述目的，本申請提供的技術方案如下：

一種天線，包括：反射板、上輻射面、下輻射面及饋電網絡；其中：

所述上輻射面及所述下輻射面均中心對稱，且所述上輻射面及所述下輻射面的中心點分別通過結構件與所述反射板固定連接，并且所述上輻射面及所述下輻射面位于所述反射板的同一面；所述上輻射面與所述反射板之間的距離大于所述下輻射面與所述反射板之間的距離；

所述饋電網絡設置于所述反射板上，所述饋電網絡的四個輸出端均為型探針、設置于所述下輻射面與所述反射板之間、輸出四路幅度相等且相位依次相差90°的輸出信號；

四路所述輸出信號均先通過空氣耦合至所述下輻射面，再通過空氣由所述下輻射面耦合至所述上輻射面。

優選的，還包括：底板及至少一個扼流圈；所述扼流圈固定于所述底板上；

若所述扼流圈的個數大于1，則各個扼流圈同軸布置，且各個扼流圈的高度由內層至外層逐漸縮短；

所述反射板設置于最內層的扼流圈的卡槽上，所述反射板、所述上輻射面及所述下輻射面均位于所述最內層的扼流圈及所述底板圍成的空間內部。

優選的，所述扼流圈的個數為4個。

優選的，所述饋電網絡包括：一個180°寬帶移相器、兩個90°寬帶移相器及三個四分之一波長的阻抗轉換器；其中：所述兩個90°寬帶移相器分別為第一90°寬帶移相器與第二90°寬帶移相器；所述三個四分之一波長的阻抗轉換器分別為第一阻抗轉換器、第二阻抗轉換器及第三阻抗轉換器；

所述第一阻抗轉換器的輸入端為所述饋電網絡的輸入端；所述第一阻抗轉換器的輸出端與所述180°寬帶移相器的輸入端相連；

所述180°寬帶移相器的兩個輸出端分別與所述第二阻抗轉換器的輸入端及所述第三阻抗轉換器的輸入端相連；

所述第二阻抗轉換器的輸出端與所述第一90°寬帶移相器的輸入端相連；

所述第三阻抗轉換器的輸出端與所述第二90°寬帶移相器的輸入端相連；

所述第一90°寬帶移相器的兩個輸出端與所述第二90°寬帶移相器的兩個輸出端為所述饋電網絡的四個輸出端。

優選的，所述反射板、所述上輻射面及所述下輻射面均為圓形。

一種通信系統，包括上述任一所述的天線。

本發明提供的天線，其饋電網絡的四路輸出信號均先通過空氣耦合至下輻射面，再通過空氣由所述下輻射面耦合至上輻射面，使得該天線具有良好的阻抗帶寬，滿足了全頻段覆蓋衛星的要求；且通過饋電網絡四個型探針的輸出端輸出的四路輸出信號，其幅度相等且相位依次相差90°，使得該天線具有良好的圓極化特性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術內的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述內的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明實施例提供的天線的結構示意圖；

圖2是本發明另一實施例提供的天線的另一結構示意圖；

圖3是本發明另一實施例提供的饋電網絡的電路圖；

圖4是本發明另一實施例提供的饋電網絡的結構示意圖；

圖5是本發明另一實施例提供的饋電網絡的S參數仿真圖；

圖6是本發明另一實施例提供的饋電網絡的輸出信號相位圖；

圖7是本發明另一實施例提供的天線的整體S參數仿真圖；

圖8是本發明另一實施例提供的天線的整體仿真增益圖；

圖9是本發明另一實施例提供的天線的整體仿真軸比圖。

具體實施方式

為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細的說明。

本發明提供一種天線，以解決現有技術中不能完全覆蓋上半球的所有頻段的衛星且圓極化性能差的問題。

具體的，所述天線，如圖1所示，包括：反射板101、上輻射面102、下輻射面103及饋電網絡104；其中：

上輻射面102及下輻射面103均中心對稱，且上輻射面102及下輻射面103的中心點分別通過結構件與反射板101固定連接，并且上輻射面102及下輻射面103位于反射板101的同一面；上輻射面102與反射板101之間的距離大于下輻射面103與反射板101之間的距離；

饋電網絡104設置于反射板101上，饋電網絡104的四個輸出端均為型探針、設置于下輻射面103與反射板101之間、輸出四路幅度相等且相位依次相差90°的輸出信號；

四路所述輸出信號均先通過空氣耦合至下輻射面103，再通過空氣由下輻射面103耦合至上輻射面102。

具體的工作原理為：

饋電網絡104的四路所述輸出信號均先通過空氣耦合至下輻射面103，再通過空氣由下輻射面103耦合至上輻射面102，由于空氣的介電常數為1，使得該天線具有良好的阻抗帶寬，滿足了全頻段覆蓋衛星的要求；且通過饋電網絡104四個型探針的輸出端輸出的四路輸出信號，其幅度相等且相位依次相差90°，使得該天線具有良好的圓極化特性。

本實施例提供的該天線，不僅滿足了全頻段覆蓋衛星的要求，且具有良好的圓極化特性，解決了現有技術中不能完全覆蓋上半球的所有頻段的衛星且圓極化性能差的問題。

本發明另一實施例還提供了另外一種天線，包括圖1所示的：反射板101、上輻射面102、下輻射面103、饋電網絡104，以及圖2所示的底板202及至少一個扼流圈201；其中：

上輻射面102及下輻射面103均中心對稱，且上輻射面102及下輻射面103的中心點分別通過結構件與反射板101固定連接，并且上輻射面102及下輻射面103；上輻射面102與反射板101之間的距離大于下輻射面103與反射板101之間的距離；

饋電網絡104設置于反射板101上，饋電網絡104的四個輸出端均為型探針、設置于下輻射面103與反射板101之間、輸出四路幅度相等且相位依次相差90°的輸出信號；

四路所述輸出信號均先通過空氣耦合至下輻射面103，再通過空氣由下輻射面103耦合至上輻射面102。

扼流圈201固定于底板202上；

若扼流圈201的個數大于1，則各個扼流圈201同軸布置，且各個扼流圈201的高度由內層至外層逐漸縮短；

反射板101設置于最內層的扼流圈201的卡槽200上，反射板101、上輻射面102及下輻射面103均位于最內層的扼流圈201及底板202圍成的空間內部。

優選的，參見圖2，扼流圈201的個數為4個。

優選的，所述反射板、所述上輻射面及所述下輻射面均為圓形。

本實施例提供的該天線，不僅滿足了全頻段覆蓋衛星的要求，且具有良好的圓極化特性，解決了現有技術中不能完全覆蓋上半球的所有頻段的衛星且圓極化性能差的問題。另外，通過加載高度分別為寬帶范圍內1/4波長的扼流圈201，抑制了反射信號的傳播，使得該天線具有了抗多徑效應的能力，提高了定位精度。

在具體的實際應用中，扼流圈201的個數可以多于4個，以抑制更多不同波長反射信號的傳播；此處并不做具體限定，可以視其具體應用環境而定，均在本申請的保護范圍內。

本發明另一實施例還提供了另外一種天線，參見圖1，包括：反射板101、上輻射面102、下輻射面103及饋電網絡104；其中：

上輻射面102及下輻射面103均中心對稱，且上輻射面102及下輻射面103的中心點分別通過結構件與反射板101固定連接，并且上輻射面102及下輻射面103位于反射板101的同一面；上輻射面102與反射板101之間的距離大于下輻射面103與反射板101之間的距離；

饋電網絡104設置于反射板101上，饋電網絡104的四個輸出端均為型探針、設置于下輻射面103與反射板101之間、輸出四路幅度相等且相位依次相差90°的輸出信號；

四路所述輸出信號均先通過空氣耦合至下輻射面103，再通過空氣由下輻射面103耦合至上輻射面102。

優選的，如圖2所示，該天線還包括：底板202及至少一個扼流圈201；扼流圈201固定于底板202上；

若扼流圈201的個數大于1，則各個扼流圈201同軸布置，且各個扼流圈201的高度由內層至外層逐漸縮短；

反射板101設置于最內層的扼流圈201的卡槽200上，反射板101、上輻射面102及下輻射面103均位于最內層的扼流圈201及底板202圍成的空間內部。

優選的，饋電網絡的電路圖如圖3所示，包括：一個180°寬帶移相器301、兩個90°寬帶移相器及三個四分之一波長的阻抗轉換器；其中：

所述兩個90°寬帶移相器分別為：第一90°寬帶移相器302與第二90°寬帶移相器303；

所述三個四分之一波長的阻抗轉換器分別為：第一阻抗轉換器304、第二阻抗轉換器305及第三阻抗轉換器306；

第一阻抗轉換器304的輸入端為饋電網絡104的輸入端；第一阻抗轉換器304的輸出端與所述180°寬帶移相器的輸入端相連；

180°寬帶移相器301的兩個輸出端分別與第二阻抗轉換器305的輸入端及第三阻抗轉換器306的輸入端相連；

第二阻抗轉換器305的輸出端與第一90°寬帶移相器302的輸入端相連；

第三阻抗轉換器306的輸出端與第二90°寬帶移相器303的輸入端相連；

第一90°寬帶移相器302的兩個輸出端與第二90°寬帶移相器303的兩個輸出端為饋電網絡104的四個輸出端。

具體的工作原理為：

輸入信號由輸入端1通過第一阻抗轉換器304，再經過180°寬帶移相器301后分成兩路分別輸出到第一90°寬帶移相器302與第二90°寬帶移相器303。其中一路沒有經過延遲，直接輸入第一90°寬帶移相器302后，從輸出端2和輸出端3輸出幅度相等、相對相位為0°和90°的輸出信號；另一路經過了180°的相位延遲，再輸入第二90°寬帶移相器303后，從輸出端4和輸出端5輸出幅度相等、相對相位為180°和270°的輸出信號。

因此，一個輸入信號經過饋電網絡104后，成功地變成四路幅度相等、相位依次相差90°的輸出信號。

在具體的實際應用中，饋電網絡的結構圖可以參見圖4，僅為一種示例，此處不做具體限定，均在本申請的保護范圍內。

饋電網絡104的仿真結果如圖5、圖6所示。

當天線包括圖2所示的4個扼流圈時，該天線的整體仿真結構參見圖7、圖8及圖9。

值得說明的是，現有技術中的天線，一般難以實現寬波束，而本實施例所述的天線，通過仿真結果可以看出，其具有較好的寬波束特性，且軸比低，能夠覆蓋全頻段衛星，具有圓極化、寬波束、低軸比抗多徑的多種特性，更為利于應用。

具體的工作原理與上述實施例相同，此處不再一一贅述。

本發明另一實施例還提供了一種通信系統，包括上述實施例任一所述的天線。

具體的連接關系及工作原理與上述實施例相同，此處不再一一贅述。

本發明中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的裝置而言，由于其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制。雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發明技術方案保護的范圍內。