帶變電抗諧振環(huán)的csrr分布控制北斗雙頻天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種雙頻微帶天線，尤其是涉及一種帶變電抗諧振環(huán)的CSRR分布控 制北斗雙頻天線。
【背景技術(shù)】
[0002] 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自主研發(fā)、獨立運行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，并與美國 GPS、俄羅斯格羅納斯、歐盟伽利略系統(tǒng)兼容互用的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，既能提供高精度、高 可靠的定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)，還具有短報文通信、差分服務(wù)和完好性服務(wù)特色。目前北斗 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在國防軍事、個人位置服務(wù)、氣象監(jiān)測、道路交通管理、海運水 運、航空運輸、應(yīng)急救援等方面。
[0003] 正在建設(shè)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間段由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi) 星組成，提供兩種服務(wù)方式，即開放服務(wù)和授權(quán)服務(wù)。開放服務(wù)是在服務(wù)區(qū)免費提供定位、 測速和授時服務(wù)，定位精度、授時精度和測速精度不斷改進，具有國際先進水平；授時服務(wù) 是向授權(quán)用戶提供更安全的定位、授時、測速和GPS廣域差分功能。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)預(yù)計 到2020年左右形成覆蓋全球的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。
[0004] 天線是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，天線的優(yōu)劣直接影響衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能的好 壞，隨著衛(wèi)星技術(shù)的不斷進步，人們對天線的需求向著小型化、寬帶化和多頻化等方向發(fā) 展。對于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是主動式雙向測距二維導(dǎo)航，用戶終端必須包含發(fā)射機，這 就對北斗終端天線提出較高要求。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工作的頻段由Bl、B2、B3、L和S頻段，因 此北斗天線的多頻化和圓極化就成了研究的重點。
[0005]隨著衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，對衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收天線的研究層出不窮， 目前常用的衛(wèi)星終端天線有單極子天線、雙極子天線、四臂螺旋天線、螺旋天線和微帶天 線。其中微帶天線以其低輪廓、便于與電路集成、印刷雕刻工藝等優(yōu)點著稱，但也存在頻帶 窄、增益較小、方向性差和效率低等缺點，因此對微帶天線的研究具有十分重要的工程價值 和理論意義。
[0006] 目前采用帶變電抗諧振環(huán)的CSRR分布控制北斗雙頻天線尚未見報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種回波損耗低、增益及輻射特性可控、結(jié)構(gòu)簡單易加工， 可適用于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的雙頻圓極化微帶天線。
[0008] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0009] 帶變電抗諧振環(huán)的CSRR分布控制北斗雙頻天線，設(shè)有正方形介質(zhì)基板，介質(zhì)基板 上下表面分別敷有良導(dǎo)體層，上表面良導(dǎo)體層為呈正方形的輻射貼片，下表面良導(dǎo)體層為 正方形接地板；
[0010] 正方形輻射貼片設(shè)有變電抗諧振環(huán)結(jié)構(gòu)和CSRR分布控制結(jié)構(gòu)，所述變電抗諧振 環(huán)結(jié)構(gòu)是在正方形輻射貼片四個角外側(cè)加載的閉合L形諧振環(huán)，并在正方形輻射貼片一組 對角外側(cè)加載的閉合L形諧振環(huán)上加載帶變電抗特性的階梯結(jié)構(gòu)，階梯結(jié)構(gòu)由里到外為第 一級階梯和第二級階梯，所述閉合L形諧振環(huán)由正方形輻射貼片邊沿與兩個L形枝節(jié)構(gòu)成； 所述CSRR分布控制結(jié)構(gòu)是在正方形輻射貼片四個角落分布加載的互補開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)，4 個互補開口諧振環(huán)以90°旋轉(zhuǎn)對稱形式排列而成，并在正方形輻射貼片的另一組對角上加 載帶變電抗特性的階梯結(jié)構(gòu)，階梯結(jié)構(gòu)由里到外為第一級階梯和第二級階梯；所述正方形 輻射貼片上設(shè)有饋電孔。
[0011] 進一步：
[0012] 所述介質(zhì)基板采用陶瓷或環(huán)氧復(fù)合板，所述良導(dǎo)體層為銅層或銀層，介質(zhì)基板相 對介電常數(shù)為2~18。
[0013] 所述介質(zhì)基板的邊長為35mm~50mm，厚度為1mm~3mm。
[0014] 所述L形枝節(jié)的長邊長為6mm~16mm，寬為0? 5mm~1. 5mm，短邊長為1mm~2mm， 寬為 0? 5mm~1. 5mm〇
[0015] 所述閉合L形諧振環(huán)上加載的階梯結(jié)構(gòu)的第一級階梯寬度為5mm~10mm，高度為 0. 2mm~0? 8mm，第二級階梯寬度為0? 5mm~3mm，高度為0? 2mm~0? 8mm。
[0016] 所述正方形輻射貼片邊長為15mm~30mm，所述互補開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)由內(nèi)外兩個 開口方向相反的正方形縫隙環(huán)嵌套組成，兩個正方形縫隙環(huán)中心位置重合，外環(huán)外沿邊長 為4mm~6mm，外環(huán)縫隙寬度為0? 2mm~0? 8mm，內(nèi)環(huán)外沿邊長為2mm~3mm，內(nèi)環(huán)縫隙寬度 為0? 2mm~0? 8mm;內(nèi)外兩個環(huán)在一邊的中點處均有矩形開口，矩形開口寬度為0? 5mm~ 1.5mm，內(nèi)外兩個開口環(huán)呈C字形，開口方向相反，所述互補開口諧振環(huán)的外沿與正方形輻 射貼片邊沿對齊，所述互補開口諧振環(huán)的中心與所述天線的幾何中心距離為13mm~16mm。
[0017] 正方形輻射貼片的另一組對角上加載帶變電抗特性的階梯結(jié)構(gòu)的第一級階梯寬 度為1mm~5mm，高度為0? 2mm~0? 5mm，第二級階梯寬度為0? 5mm~3mm，高度為0? 2mm~ 0. 5mm〇
[0018] 所述饋電孔中心與正方形輻射貼片中心的距離為5mm~12mm。
[0019] 所述正方形接地板邊長為40mm~60mm。
[0020] 與常規(guī)微帶天線比較，本發(fā)明具有以下突出優(yōu)點：
[0021 ] 本發(fā)明采用角部加載階梯結(jié)構(gòu)的正方形輻射貼片，與常規(guī)微帶天線的切角結(jié)構(gòu)相 比，可以一定程度的減小天線的尺寸，實現(xiàn)天線小型化，同時改變高頻阻抗特性和極化特 性，更好地實現(xiàn)匹配和圓極化；本發(fā)明采用帶變電抗諧振環(huán)加載的結(jié)構(gòu)，結(jié)合內(nèi)部正方形輻 射貼片，可以觸發(fā)覆蓋北斗導(dǎo)航天線上下行S頻段和L頻段；本發(fā)明通過控制諧振環(huán)上的階 梯結(jié)構(gòu)寬窄，可以調(diào)節(jié)低頻的阻抗特性，同時控制相鄰L形枝節(jié)之間凹縫寬度，可以控制耦 合容抗的大小，調(diào)節(jié)天線的頻點；本發(fā)明采用的CSRR分布控制結(jié)構(gòu)，可以控制兩個正交激 勵縫隙之間的相差并影響高頻輻射增益及方向特性，其次通過耦合間接影響低頻特性。本 發(fā)明回波損耗小，如設(shè)計好的微帶天線回波損耗都在-18dB以下，在低頻1. 616G絕對帶寬 優(yōu)于70MHz，在高頻2. 492GHz的絕對帶寬優(yōu)于40MHz。此天線耗材少、成本低、結(jié)構(gòu)簡單、易 集成、性能優(yōu)越，十分適用于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明實施例的帶變電抗諧振環(huán)的CSRR分布控制北斗雙頻天線的結(jié)構(gòu)示 意圖。
[0023]圖2為本發(fā)明實施例的帶變電抗諧振環(huán)的CSRR分布控制北斗雙頻天線的側(cè)面結(jié) 構(gòu)示意圖。
[0024]圖3為本發(fā)明實施例的帶變電抗諧振環(huán)的CSRR分布控制北斗雙頻天線的上表面 結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025] 圖4為本發(fā)明實施例的帶變電抗諧振環(huán)的CSRR分布控制北斗雙頻天線的互補開 口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 圖5為本發(fā)明實施例的帶變電抗諧振環(huán)的CSRR分布控制北斗雙頻天線的下表面 結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖6為本發(fā)明實施例的帶變電抗諧振環(huán)的CSRR分布控制北斗雙頻天線的回波損 耗（Sn)性能圖。
[0028] 圖7為本發(fā)明實施例的帶變電抗諧振環(huán)的CSRR分布控制北斗雙頻天線1. 616GHz 時的xoy面和xoz面增益方向圖，圖7中坐標為極坐標。
[0029] 圖8為本發(fā)明實施例的帶變電抗諧振環(huán)的CSRR分布控制北斗雙頻天線2. 492GHz 時的xoy面和xoz面增益方向圖，圖8中坐標為極坐標。
【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0031] 參見圖1和圖2，帶變電抗諧振環(huán)的CSRR分布控制北斗雙頻天線，設(shè)有