一種基于交叉電磁偶極子的多頻段高精度北斗天線的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高精度北斗電磁偶極子天線，該天線主要由交叉電磁偶極子和反射板組成。實(shí)測(cè)結(jié)果表明該天線的工作頻帶寬，能夠覆蓋“北斗二號(hào)”系統(tǒng)的B1、B2、B3頻段；而且在整個(gè)工作頻帶內(nèi)，天線的增益穩(wěn)定，圓極化性能好，天線的福射方向圖具有良好的對(duì)稱(chēng)性和穩(wěn)定性。該天線優(yōu)異的性能使其滿(mǎn)足系統(tǒng)高精度應(yīng)用要求。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于各種北斗天線設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于交叉電磁偶極子的多頻段高精度北斗天線
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及天線領(lǐng)域，尤其涉及一種北斗天線。
【背景技術(shù)】
[0002]北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國(guó)自主研發(fā)的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)，和美國(guó)的GPS、俄羅斯的格羅納斯、歐盟的伽利略系統(tǒng)并稱(chēng)為全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。目前，聯(lián)合國(guó)已將這4個(gè)系統(tǒng)一起確認(rèn)為全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)核心供應(yīng)商。它改變了我國(guó)長(zhǎng)期缺少高精度、實(shí)時(shí)定位手段的局面，打破了美國(guó)和俄羅斯在這一領(lǐng)域的壟斷地位，可為我國(guó)陸地、海洋、空中和空間的各類(lèi)軍事和民用提供多種業(yè)務(wù)保障，尤其對(duì)提高我國(guó)國(guó)防現(xiàn)代化有著重要的意義。中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可廣泛用于經(jīng)濟(jì)社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，是國(guó)家正在建設(shè)的重要空間信息基礎(chǔ)設(shè)施。這一系統(tǒng)在測(cè)繪、漁業(yè)、交通運(yùn)輸、電信、水利、森林防火、減災(zāi)救災(zāi)和國(guó)家安全等諸多領(lǐng)域得到應(yīng)用，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
[0003]隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)與完善，系統(tǒng)正朝著高精度化的方向發(fā)展。北斗天線作為導(dǎo)航系統(tǒng)的重要組成，其性能將直接決定北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)測(cè)量定位的精度。
[0004]北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工作在BI ( 1559.052-1591.788MHz)、B2 (1162.220-1217.370MHz)和B3(1250.618_1286.423MHz)三個(gè)頻段，為此需要設(shè)計(jì)可以同時(shí)覆蓋這三個(gè)頻段的寬帶圓極化天線;此外高精度導(dǎo)航天線還要求具備優(yōu)異的天線方向圖指標(biāo)，如天線的定向性高、方向圖對(duì)稱(chēng)性好、交叉極化電平低、波束范圍寬、帶內(nèi)方向圖穩(wěn)定等。現(xiàn)有天線設(shè)計(jì)難以滿(mǎn)足上述要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種可滿(mǎn)足北斗多頻點(diǎn)要求、輻射性能好的北斗天線。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種基于交叉電磁偶極子的多頻段高精度北斗天線，包括反射板，所述反射板上設(shè)置有多個(gè)天線輻射單元，所述天線輻射單元包括中心交叉電磁偶極子和設(shè)置在中心交叉電磁偶極子四個(gè)角落對(duì)稱(chēng)放置的四個(gè)低頻振子;所述中心交叉電磁偶極子包括正交設(shè)置的高頻振臂，所述四個(gè)高頻振臂在靠近正交中心的一端分別通過(guò)四個(gè)垂直短路貼片與反射板固定連接;所述低頻振子包括兩個(gè)互相垂直設(shè)置的低頻振臂，所述兩個(gè)低頻振臂分別通過(guò)兩個(gè)垂直短路貼片與反射板固定連接。
[0007]優(yōu)選的，所述中心交叉電磁偶極子相對(duì)的兩個(gè)高頻振臂間隔為18mm至22mm。
[0008]優(yōu)選的，所述高頻振臂的長(zhǎng)度為30mm至33_。
[0009]優(yōu)選的，所述低頻振臂的長(zhǎng)度為37mm至47_。
[0010]優(yōu)選的，所述高頻振臂對(duì)應(yīng)的垂直短路貼片的高度為25mm至29mm;所述低頻振臂對(duì)應(yīng)的垂直斷路貼片高度為52_至58_。
[0011]本發(fā)明的有益效果是: 本發(fā)明提供了一種高精度北斗電磁偶極子天線，該天線主要由交叉電磁偶極子和反射板組成。實(shí)測(cè)結(jié)果表明該天線的工作頻帶寬，能夠覆蓋“北斗二號(hào)”系統(tǒng)的B1、B2、B3頻段;而且在整個(gè)工作頻帶內(nèi)，天線的增益穩(wěn)定，圓極化性能好，天線的福射方向圖具有良好的對(duì)稱(chēng)性和穩(wěn)定性。該天線優(yōu)異的性能使其滿(mǎn)足系統(tǒng)高精度應(yīng)用要求。
[0012]本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于各種北斗天線設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
【附圖說(shuō)明】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說(shuō)明:
圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例北斗天線的局部立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明一種實(shí)施例北斗天線的局部俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明一種實(shí)施例北斗天線在1.207GHz頻點(diǎn)的天線方向圖；
圖4是本發(fā)明一種實(shí)施例北斗天線在1.268GHz頻點(diǎn)的天線方向圖；
圖5是本發(fā)明一種實(shí)施例北斗天線在1.561GHz頻點(diǎn)的天線方向圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0015]如圖1和圖2所示，一種基于交叉電磁偶極子的多頻段高精度北斗天線，包括反射板10，所述反射板10上設(shè)置有多個(gè)天線輻射單元，所述天線輻射單元包括中心交叉電磁偶極子20和設(shè)置在中心交叉電磁偶極子20四個(gè)角落對(duì)稱(chēng)放置的四個(gè)低頻振子30;所述中心交叉電磁偶極子20包括正交設(shè)置的高頻振臂21，所述四個(gè)高頻振臂21在靠近正交中心的一端分別通過(guò)四個(gè)垂直短路貼片40與反射板10固定連接;所述低頻振子30包括兩個(gè)互相垂直設(shè)置的低頻振臂31，所述兩個(gè)低頻振臂31分別通過(guò)兩個(gè)垂直短路貼片40與反射板10固定連接。
[0016]其中，中心交叉電磁偶極子20主要用于北斗系統(tǒng)的BI頻段的輻射需求，低頻振子30主要用于北斗系統(tǒng)的B2、B3頻段的輻射需求。中心交叉電磁偶極子20通過(guò)給正交放置的電磁偶極子提供幅度相同、相位相差90°的信號(hào)來(lái)產(chǎn)生右旋圓極化輻射。圓極化的旋向可以根據(jù)右手螺旋定則判斷，并可以通過(guò)改變兩個(gè)饋電信號(hào)的相位差實(shí)現(xiàn)左右圓極化的轉(zhuǎn)換。本發(fā)明設(shè)計(jì)中一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是利用電磁偶極子的特性來(lái)改善天線的方向圖，使天線符合北斗高精度的應(yīng)用要求。
[0017]優(yōu)選的，所述中心交叉電磁偶極子20相對(duì)的兩個(gè)高頻振臂21間隔為18mm至22mm。該間隔寬度約為0.06個(gè)工作波長(zhǎng)，僅為中心交叉電磁偶極子20整體寬度的四分之一，這非常有利于交叉偶極子天線的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。
[0018]優(yōu)選的，所述高頻振臂21的長(zhǎng)度為30mm至33mm。
[0019]優(yōu)選的，所述低頻振臂31的長(zhǎng)度為37mm至47mm。
[0020]優(yōu)選的，所述高頻振臂21對(duì)應(yīng)的垂直短路貼片40的高度為25mm至29mm;所述低頻振臂31對(duì)應(yīng)的垂直斷路貼片高度為52_至58_。
[0021]該實(shí)施例中，天線的偶極子由低損耗、易加工的銅板制成。反射板10由0.3mm的紫銅皮制成。
[0022]圖3至圖5給出了天線在1.207GHz、1.268GHz和1.561GHz的天線方向圖，從圖中可以看出，天線在工作頻段具有對(duì)稱(chēng)，穩(wěn)定的方向圖，天線的3dB波瓣寬度較寬，達(dá)到了90°左右，并且天線的低仰角增益較高(大于_5dBi)。
[0023]本發(fā)明提供了一種高精度北斗電磁偶極子天線，該天線主要由交叉電磁偶極子和反射板10組成。實(shí)測(cè)結(jié)果表明該天線的工作頻帶寬，能夠覆蓋“北斗二號(hào)”系統(tǒng)的B1、B2、B3頻段;而且在整個(gè)工作頻帶內(nèi)，天線的增益穩(wěn)定，圓極化性能好，天線的福射方向圖具有良好的對(duì)稱(chēng)性和穩(wěn)定性。該天線優(yōu)異的性能使其滿(mǎn)足系統(tǒng)高精度應(yīng)用要求。
[0024]同時(shí)利用本發(fā)明所設(shè)計(jì)的天線仍然具有寬帶電磁偶極子天線優(yōu)良的輻射特性，如后瓣輻射小、定向性高、方向圖對(duì)稱(chēng)性好和帶內(nèi)方向圖穩(wěn)定度高等。除此之外該天線還具有以下優(yōu)點(diǎn)，天線的軸比性能和極化純度得到提高，增強(qiáng)了抑制多路徑的能力;天線軸對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)保證了天線相位中心的穩(wěn)定;天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單無(wú)需設(shè)計(jì)復(fù)雜的匹配網(wǎng)絡(luò)。
[0025]本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于各種北斗天線設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
[0026]以上是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說(shuō)明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于交叉電磁偶極子的多頻段高精度北斗天線，其特征在于，包括反射板，所述反射板上設(shè)置有多個(gè)天線輻射單元，所述天線輻射單元包括中心交叉電磁偶極子和設(shè)置在中心交叉電磁偶極子四個(gè)角落對(duì)稱(chēng)放置的四個(gè)低頻振子； 所述中心交叉電磁偶極子包括正交設(shè)置的高頻振臂，所述四個(gè)高頻振臂在靠近正交中心的一端分別通過(guò)四個(gè)垂直短路貼片與反射板固定連接； 所述低頻振子包括兩個(gè)互相垂直設(shè)置的低頻振臂，所述兩個(gè)低頻振臂分別通過(guò)兩個(gè)垂直短路貼片與反射板固定連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于交叉電磁偶極子的多頻段高精度北斗天線，其特征在于，所述中心交叉電磁偶極子相對(duì)的兩個(gè)高頻振臂間隔為18_至22_。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于交叉電磁偶極子的多頻段高精度北斗天線，其特征在于，所述高頻振臂的長(zhǎng)度為30mm至33_。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于交叉電磁偶極子的多頻段高精度北斗天線，其特征在于，所述低頻振臂的長(zhǎng)度為37mm至47_。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于交叉電磁偶極子的多頻段高精度北斗天線，其特征在于，所述高頻振臂對(duì)應(yīng)的垂直短路貼片的高度為25mm至29mm;所述低頻振臂對(duì)應(yīng)的垂直斷路貼片高度為52mm至58mm。
【文檔編號(hào)】H01Q21/30GK106099323SQ201610368486
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年5月27日
【發(fā)明人】江榮, 王小陽(yáng), 宋浩, 張紅英, 趙淑梅
【申請(qǐng)人】深圳市天鼎微波科技有限公司