斜梯式調諧臂及耳狀耦合圓環北斗雙頻寬頻微帶天線的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種雙頻微帶天線，尤其涉及一種適用于北斗衛星導航系統的小型化 收發一體的斜梯式調諧臂及耳狀耦合圓環北斗雙頻寬頻微帶天線。
【背景技術】
[0002] 世界步入信息化時代后，測繪、電信、水利、漁業、交通運輸、森林防火、減災救災和 公共安全等諸多領域都關乎民生，而它們都離不開定位和導航系統。因此繼能源和信息資 源后，空間資源以其廣闊的應用和特殊的地位越來越受到各國政府的關注和重視，特別是 其提供的定位和導航功能，在軍事領域有著重大的意義和作用。目前世界上共有四大衛星 導航系統：美國的全球定位系統（GPS)、俄羅斯獨立完成的全球導航衛星系統（GLONASS)、 歐洲國家正在構建的伽利略導航衛星系統（GALILEO)以及我國正在建設的北斗衛星導航 系統（COMPASS)。
[0003] 天線作為衛星通信系統必不可少的一部分，決定著衛星通信系統的性能好壞。由 于北斗衛星導航系統是采用主動式雙向測距二維導航，所以用戶設備必須包含發射機。為 滿足北斗系統用戶端收發一體和與其他衛星導航系統多模兼容，要求天線在雙頻段和多頻 段具有良好的性能。因此，北斗天線的多頻化就成了研宄的重點。
[0004] 隨著衛星導航技術的廣泛應用，已有各種天線運用到衛星系統中，如單極子天線、 螺旋天線及微帶天線等。其中，微帶天線因為具有剖面低、體積小、可共形、易集成、饋電方 式靈活等優點，已在衛星通信領域獲得了廣泛應用。但微帶頻帶較窄，展寬應用于衛星導航 系統微帶天線的頻帶成為當前研宄的難點。
[0005] 如文獻所述，對于應用于衛星導航的多頻微帶天線，國內外主要研宄的是疊層耦 合多頻微帶天線、單層多饋多頻微帶天線、多頻窄帶微帶天線等。（[l]Falade0P，Gao Y,ChenX,etal.Stacked-patchdual-polarizedantennafortriple-bandhandheld terminals[J].AntennasandWirelessPropagationLetters,IEEE, 2013, 12:202-205 ;
[2]SunX,ZhangZ,FengZ.Dual-bandcircularlypolarizedstackedannular-ring patchantennaforGPSapplication[J].AntennasandWirelessPropagation Letters,IEEE, 2011,10:49-52 ； [3]Liaoff,ChuQX,DuS.Tri-bandcircularly polarizedstackedmicrostripantennaforGPSandCNSSapplications[C]// MicrowaveandMillimeterWaveTechnology(ICMMT), 2010InternationalConference on.IEEE, 2010:252-255 ； [4]Al-JoumaylyMA,AguilarSM,BehdadN,etal.Dual-band miniaturizedpatchantennasformicrowavebreastimaging[J].Antennasand WirelessPropagationLetters,IEEE,2010,9:268-271 ； [5]SinghAK,MeshramM K.Shortingpinloadeddual-bandcompactrectangularmicrostripantenna[J]. Internationaljournalofelectronics, 2007, 94(3):237-250 ； [6]LinSY,HuangK C.AcompactmicrostripantennaforGPSandDCSapplication[J].Antennasand Propagation,IEEETransactionson,2005, 53 (3):1227-1229)〇
[0006] 雖然近年來，應用于衛星導航系統的微帶天線已有不少研宄成果，但主要集中在 疊層耦合多頻、單層多饋多頻、窄帶多頻等，對于單層單饋多頻且具有較寬頻帶的微帶天線 很少有成功樣例。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的在于提供一種雙頻易調諧、寬頻帶、高增益、結構簡單，可應用于北 斗收發一體終端的斜梯式調諧臂及耳狀耦合圓環北斗雙頻寬頻微帶天線。
[0008] 本發明設有介質基板，介質基板上下表面分別敷有良導體層，所述上表面良導體 層為正方形貼片，所述正方形貼片中心沿對角線方向刻有矩形縫隙，所述正方形貼片外沿 挖有四個呈中心對稱分布的梯形寬槽，所述梯形寬槽內設置有斜梯式調諧臂的輻射結構， 所述斜梯式調諧臂上刻有多個平行四邊形狀耦合孔；通過斜梯式調諧臂調節天線高低頻頻 比，以精確產生所需的高低頻頻段，所述斜梯式調諧臂末端設有耳狀耦合圓環，通過耳狀耦 合圓環可控制天線頻點，并有效實現匹配阻抗，展寬天線頻帶，所述下表面良導體層為正方 形接地板。
[0009] 所述上表面良導體層可采用銅導體層或銀導體層，所述下表面良導體層可采用銅 導體層或銀導體層。
[0010] 所述介質基板的介電常數可為2?10,長度可為26?34mm，寬度可為26?34mm， 厚度可為1. 2?1. 6mm。
[0011] 所述上表面良導體層的輻射貼片結構輪廓為正方形，所述正方形貼片邊長可為 26?32mm，通過調節正方形邊長可改變天線的低頻特性。
[0012] 所述上表面良導體層中心沿對角線方向的矩形縫隙長度可為3. 5?4. 5mm，寬度 可為0. 8?1. 2_，通過所述矩形縫隙引導電流流向。
[0013] 所述上表面良導體層的梯形寬槽底邊長度可為17. 5?22. 5mm，高度可為4. 5? 6.0謹，底角可為45° ±5°。
[0014] 所述上表面良導體層的斜梯式調諧臂的輻射結構由斜臂、橫臂組成，所述斜臂水 平寬度可為1.8?2. 2mm，豎直高度可為4?4. 4mm，與底邊夾角可為45° ±5°;所述斜臂 上刻有1?6個平行四邊形狀耦合孔。所述耦合孔底邊長可為0. 5?0. 7_，斜邊長可為 0. 5?0. 7mm，兩邊夾角可為45° ±5°，耦合孔間距為0. 6?0. 8mm。所述斜梯式調諧臂的 橫臂水平寬度可為9. 6?10. 6mm，高度可為0. 6?0. 8mm。通過斜梯式調諧臂調節天線高、 低頻特性，可精確產生所需的高低頻頻比。
[0015] 所述上表面良導體層的耳狀耦合圓環通過外圓面挖掉內圓面形成，所述外圓半徑 可為1. 2?1. 6_，所述內圓半徑可為0. 5?0. 9_，所述耳狀f禹合圓環通過一條短斜臂連 接斜梯式調諧臂，所述短斜臂長度可為〇. 9?1. 1_，高度可為0. 6?0. 8_，與斜梯式調諧 臂夾角可為135° ±5°。通過耳狀耦合圓環可控制天線頻點，并有效實現匹配阻抗，展寬 天線頻帶。
[0016] 所述下表面良導體層的接地板結構輪廓為正方形，所述正方形接地板邊長可為 26 ?34mm。
[0017] 與現有衛星導航微帶天線相比，本發明具有以下突出的優點和顯著地效果：
[0018] 寬槽技術應用到輻射貼片，與斜梯臂調諧技術和耳狀圓環耦合技術相結合，通過 系列技術的綜合優化，實現了天線的結構緊湊小巧，成本低廉，易于生產，多頻兼容。由于采 用了以上結構，本發明具有1. 606?1. 618GHz、2. 479?2. 497GHz的帶通特性，能夠很好地 滿足北斗系統收發一體需求。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發明實施例的整體結構組成示意圖。
[0020] 圖2為本發明實施例的主視結構示意圖。
[0021] 圖3為本發明實施例的上表面良導體層結構示意圖。
[0022] 圖4為本發明實施例的回波損耗（S11