一種多頻圓極化天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的一種多頻圓極化天線，包括：矩形介質(zhì)板和天線片，該天線片自矩形介質(zhì)板的端角起、沿矩形介質(zhì)板的一條邊設置，天線片垂直于該矩形介質(zhì)板，天線片包括三個天線支節(jié)，與該三個天線支節(jié)分別連接、用于為該三個天線支節(jié)饋電的環(huán)形結(jié)構，第一天線支節(jié)和第二天線支節(jié)諧振在不同的工作頻率，第三天線支節(jié)分別垂直于第一天線支節(jié)和第二天線支節(jié)。本發(fā)明的多頻圓極化天線可實現(xiàn)多個頻段衛(wèi)星信號的接收，同時具有尺寸小、結(jié)構簡單、造價低等優(yōu)點。
【專利說明】一種多頻圓極化天線
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及定位天線領域，特別涉及一種多頻圓極化天線。
【背景技術】
[0002]隨著無線通信技術的快速發(fā)展，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GNSS)在各個領域得到了廣泛應用。其中美國的GPS (Global Positioning System，全球定位系統(tǒng))、俄羅斯的GLONASS(Global Navigation Satellite System,全球衛(wèi)星導航系統(tǒng))，歐洲的Galileo (伽利略定位系統(tǒng))和中國的BDS (BeiDou Navigation Satellite System,北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng))是世界上主要的衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)。GPS要求接收天線在1176.45MHz (L5)、1227.6MHz (L2/L2C)和1575.42(Ll/LlC)MHz三個頻段上實現(xiàn)圓極化工作。歐洲的伽利略系統(tǒng)要求天線工作在 1575.420MHz (El)、1278.750MHz (E6)、1207.140MHz (E5b)、1191.795MHz (E5)和1176.450MHz (E5a)頻段。隨著對衛(wèi)星導航定位需求的增加，單個定位系統(tǒng)無法提供更加準確的定位服務。為了滿足接收機的多系統(tǒng)兼容性，實現(xiàn)多個導航系統(tǒng)的優(yōu)勢互補，需要研究能同時覆蓋不同導航系統(tǒng)頻段的圓極化天線。
[0003]隨著手機、平板電腦等便攜式設備的不斷發(fā)展，手持設備提供相應的精確導航定位服務已成必然的趨勢。因此需要設計多頻段、小型化的圓極化天線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種多頻圓極化天線，其可實現(xiàn)多個頻段衛(wèi)星信號的接收，同時具有尺寸小、結(jié)構簡單、造價低等優(yōu)點。
[0005]本發(fā)明提供的一種多頻圓極化天線，包括:矩形介質(zhì)板和天線片，該天線片自矩形介質(zhì)板的端角起、沿矩形介質(zhì)板的一條邊設置，天線片垂直于該矩形介質(zhì)板，
[0006]天線片包括三個天線支節(jié)，與該三個天線支節(jié)分別連接、用于為該三個天線支節(jié)饋電的環(huán)形結(jié)構，第一天線支節(jié)和第二天線支節(jié)諧振在不同的工作頻率，第三天線支節(jié)分別垂直于第一天線支節(jié)和第二天線支節(jié)。
[0007]優(yōu)選地，所述環(huán)形結(jié)構包括:沿天線片的長度方向設置的彎折部、與彎折部的一端連接的饋電線、與彎折部的另一端連接的短路線、以及設置在介質(zhì)板的背向天線片的一側(cè)的金屬片，
[0008]饋電線、短路線的一端分別與彎折部連接，另一端均與金屬片連接。
[0009]優(yōu)選地，所述彎折部為沿天線片的長度方向依次排列的多個蜿蜒線結(jié)構。
[0010]優(yōu)選地,所述第一天線支節(jié)位于彎折部的一側(cè),第二天線支節(jié)和第三天線支節(jié)位于彎折部的另一側(cè)，第三天線支節(jié)與第二天線支節(jié)相交連接。
[0011]優(yōu)選地，所述第一天線支節(jié)、彎折部設置于天線片的朝向矩形介質(zhì)板的一側(cè)，
[0012]所述第二天線支節(jié)、第三天線支節(jié)、饋電線、短路線設置于介質(zhì)板的朝向天線片的一側(cè)。
[0013]優(yōu)選地，所述環(huán)形結(jié)構的周長為一個工作波長。[0014]優(yōu)選地,所述饋電線、短路線包括一個或多個蜿蜓線結(jié)構。
[0015]優(yōu)選地，所述天線片的背向矩形介質(zhì)板的一側(cè)進一步包括用于阻抗匹配的金屬片。
[0016]由上述技術方案可見，在本發(fā)明中，在本發(fā)明中，通過諧振在不同工作頻率下的第一天線支節(jié)和第二天線支節(jié)，本發(fā)明的多頻圓極化天線同時覆蓋不同的導航系統(tǒng)頻段，滿足多系統(tǒng)兼容性的要求。進一步地，通過設置與諧振在不同工作頻率下的兩個天線支節(jié)均垂直的第三天線支節(jié)，其產(chǎn)生與第一、第二天線支節(jié)垂直的電場，且相位相差90度，從而實現(xiàn)了圓極化。
[0017]本發(fā)明的多頻圓極化天線的結(jié)構簡單，通過合理的位置設置在較小的空間內(nèi)實現(xiàn)了多頻圓極化天線的布置，具有小型化、結(jié)構簡單、造價低的優(yōu)點，能夠應用于各種便攜式設備中，使便攜式設備能夠?qū)崿F(xiàn)多系統(tǒng)兼容性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的多頻圓極化天線的結(jié)構示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明的多頻圓極化天線的發(fā)射系數(shù)圖。
[0020]圖3為本發(fā)明的多頻圓極化天線的軸比圖。
[0021]圖4為本發(fā)明的多頻圓極化天線工作在1.575GHz的輻射方向圖。
[0022]圖5為本發(fā)明的多頻圓極化天線工作在1.278GHz的輻射方向圖。
【具體實施方式】
[0023]為使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發(fā)明進一步詳細說明。
[0024]圖1為本發(fā)明的多頻圓極化天線的結(jié)構示意圖。如圖1所示，本發(fā)明提供的一種多頻圓極化天線，包括:矩形介質(zhì)板10和天線片20，該天線片20自矩形介質(zhì)板10的端角起、沿矩形介質(zhì)板10的一條邊設置，天線片20垂直于該矩形介質(zhì)板10。矩形介質(zhì)板10的形狀尺寸與該天線要應用的裝置相同，例如，本發(fā)明的天線應用于智能手機的導航定位中，則矩形介質(zhì)板10的形狀尺寸與智能手機的大小相同。
[0025]如圖1所示，天線片20包括三個天線支節(jié)21、22和23，以及與該三個天線支節(jié)分別連接、用于為該三個天線支節(jié)饋電的環(huán)形結(jié)構。三個天線支節(jié)21、22和23為天線的主要福射結(jié)構，其中，第一天線支節(jié)21和第二天線支節(jié)22諧振在不同的工作頻率,第三天線支節(jié)23分別垂直于第一天線支節(jié)21和第二天線支節(jié)22。由于第一天線支節(jié)21和第二天線支節(jié)22諧振在不同的工作頻率，因此，本發(fā)明的天線可覆蓋不同的系統(tǒng)頻段。第三天線支節(jié)23與第一天線支節(jié)21和第二天線支節(jié)22均垂直，其產(chǎn)生與第一天線支節(jié)21和第二天線支節(jié)22垂直的電場，且相位相差90度，從而能夠?qū)崿F(xiàn)圓極化。三個天線支節(jié)21、22和23的位置和方向可根據(jù)具體的應用情況來確定，但必須保證第三天線支節(jié)23與第一天線支節(jié)21和第二天線支節(jié)22均垂直。
[0026]優(yōu)選地，環(huán)形結(jié)構包括:沿天線片20的長度方向設置的彎折部24、與彎折部24的一端連接的饋電線25、與彎折部24的另一端連接的短路線26、以及設置在矩形介質(zhì)板10的背向天線片20的一側(cè)的金屬片27。如圖1所示，金屬片27布滿整個矩形介質(zhì)板10的背面，其用于模擬智能手機的電路板，在放置天線片20的位置處留有一矩形空白以放置天線片20，也就是說，當本發(fā)明的天線應用在例如智能手機的具體裝置中時，該裝置的電路板即替代本發(fā)明中的金屬片27。饋電線25、短路線26的一端分別與彎折部24連接，另一端均與金屬片20連接。
[0027]依次順序連接的彎折部24、短路線26、金屬片27和饋電線25形成了一個閉合回路的環(huán)形結(jié)構，應用為三個天線支節(jié)21、22和23饋電。優(yōu)選地，該環(huán)形結(jié)構的周長為一個工作波長。
[0028]具體地，彎折部24為沿天線片20的長度方向依次排列的多個蜿蜒線結(jié)構。本發(fā)明中所指的蜿蜒線結(jié)構如圖2所示的包括多個平行設置的金屬線，其中相鄰的兩個金屬線的兩端交替地連接，即包括多個開口方向交替排列的U型線。蜿蜒線的結(jié)構能夠大大減小彎折部24所占的空間長度，可根據(jù)天線片20的大小調(diào)整蜿蜒線的金屬線的長度、相鄰兩條金屬線的間隔等。通過蜿蜒線的結(jié)構，本發(fā)明的多頻圓極化天線能夠?qū)崿F(xiàn)小型化，有利于應用在便攜式設備中。進一步地，饋電線25、短路線26也可包括一個或多個蜿蜒線結(jié)構。
[0029]優(yōu)選地，為了合理地利用空間，達到小型化的目的，第一天線支節(jié)21位于彎折部24的一側(cè)，第二天線支節(jié)22和第三天線支節(jié)23位于彎折部24的另一側(cè)，第三天線支節(jié)23與第二天線支節(jié)22相交連接。
[0030]例如，第一天線支節(jié)21、彎折部24設置于天線片20的朝向矩形介質(zhì)板10的一側(cè)，第二天線支節(jié)22、第三天線支節(jié)23、饋電線25、短路線26設置于介質(zhì)板10的朝向天線片20的一側(cè)。第二天線支節(jié)22、第三天線支節(jié)23、饋電線25、短路線26均與彎折部24的底側(cè)連接，第一天線支節(jié)21與彎折部24的頂側(cè)連接。由于饋電線25和短路線26分別與彎折部24的兩端連接，因此，第二天線支節(jié)22和第三天線支節(jié)23設置于饋電線25和短路線26之間。
[0031]進一步地，天線片20的背向矩形介質(zhì)板10的一側(cè)進一步包括用于阻抗匹配的金屬片28。金屬片28的大小、位置和形狀可根據(jù)天線性能進行調(diào)整以達到最優(yōu)的性能。
[0032]根據(jù)如上結(jié)構能夠設計工作在兩個頻率下的圓極化導航天線，圖2至圖圖5示出了天線的各項仿真性能。圖2是天線的反射系數(shù)圖，如圖2所示，本發(fā)明的多頻圓極化天線可分別在1.278GHz和1.575GHz附近諧振。圖3是天線的軸比圖，如圖3所示，天線在
1.278GHz和1.575GHz附近的軸比小于3dB，實現(xiàn)了比較理想的圓極化特性。圖4和圖5為天線分別在兩個工作頻段的輻射特性，分別是對應工作頻段上在X-Z面和Y-Z面的輻射特性。
[0033]由上述技術方案可見，在本發(fā)明中，通過諧振在不同工作頻率下的第一天線支節(jié)和第二天線支節(jié)，本發(fā)明的多頻圓極化天線同時覆蓋不同的導航系統(tǒng)頻段，滿足多系統(tǒng)兼容性的要求。進一步地，通過設置與諧振在不同工作頻率下的兩個天線支節(jié)均垂直的第三天線支節(jié)，其產(chǎn)生與第一、第二天線支節(jié)垂直的電場，且相位相差90度，從而實現(xiàn)了圓極化。
[0034]本發(fā)明的多頻圓極化天線的結(jié)構簡單，通過合理的位置設置在較小的空間內(nèi)實現(xiàn)了多頻圓極化天線的布置，具有小型化、結(jié)構簡單、造價低的優(yōu)點，能夠應用于各種便攜式設備中，使便攜式設備能夠?qū)崿F(xiàn)多系統(tǒng)兼容性。
[0035]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明保護的范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種多頻圓極化天線，其特征在于，包括:矩形介質(zhì)板和天線片，該天線片自矩形介質(zhì)板的端角起、沿矩形介質(zhì)板的一條邊設置，天線片垂直于該矩形介質(zhì)板， 天線片包括三個天線支節(jié)，與該三個天線支節(jié)分別連接、用于為該三個天線支節(jié)饋電的環(huán)形結(jié)構，第一天線支節(jié)和第二天線支節(jié)諧振在不同的工作頻率，第三天線支節(jié)分別垂直于第一天線支節(jié)和第二天線支節(jié)。
2.根據(jù)權利要求1所述的多頻圓極化天線，其特征在于，所述環(huán)形結(jié)構包括:沿天線片的長度方向設置的彎折部、與彎折部的一端連接的饋電線、與彎折部的另一端連接的短路線、以及設置在介質(zhì)板的背向天線片的一側(cè)的金屬片， 饋電線、短路線的一端分別與彎折部連接，另一端均與金屬片連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的多頻圓極化天線，其特征在于，所述彎折部為沿天線片的長度方向依次排列的多個蜿蜒線結(jié)構。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的多頻圓極化天線，其特征在于，所述第一天線支節(jié)位于彎折部的一側(cè)，第二天線支節(jié)和第三天線支節(jié)位于彎折部的另一側(cè)，第三天線支節(jié)與第二天線支節(jié)相交連接。
5.根據(jù)權利要求4所述的多頻圓極化天線，其特征在于，所述第一天線支節(jié)、彎折部設置于天線片的朝向矩形介質(zhì)板的一側(cè)， 所述第二天線支節(jié)、第三天線支節(jié)、饋電線、短路線設置于介質(zhì)板的朝向天線片的一側(cè)。
6.根據(jù)權利要求2所述的多頻圓極化天線，其特征在于，所述環(huán)形結(jié)構的周長為一個工作波長。
7.根據(jù)權利要求2或6所述的多頻圓極化天線，其特征在于，所述饋電線、短路線包括一個或多個蜿蜒線結(jié)構。
8.根據(jù)權利要求1所述的多頻圓極化天線，其特征在于，所述天線片的背向矩形介質(zhì)板的一側(cè)進一步包括用于阻抗匹配的金屬片。
【文檔編號】H01Q21/24GK103579782SQ201310571138
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月13日 優(yōu)先權日:2013年11月13日
【發(fā)明者】姚遠, 張友博, 俞俊生, 陳曉東, 劉小明 申請人:北京郵電大學