一種艦船用微帶天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種艦船用微帶天線，結(jié)構(gòu)簡單，便于加工，性能良好，滿足了艦船通信的需要，其包括第一介質(zhì)基片、第二介質(zhì)基片、第三介質(zhì)基片、頂層貼片、底層貼片、接地層、饋電網(wǎng)絡(luò)、接收端、發(fā)射端、第一探針和第二探針。頂層貼片、第一介質(zhì)基片、底層貼片、第二介質(zhì)基片、接地層和第三介質(zhì)基片由上至下順序并平行布置；頂層貼片為高頻天線貼片用于接收信號，底層貼片為低頻天線貼片用于發(fā)射信號，頂層貼片和底層貼片中心線位于同一垂直面上，底層貼片的面積大于頂層貼片可作為頂層貼片的地，頂層貼片由一個第一正方形貼片和四個第一短截片構(gòu)成，底層貼片由一個第二正方形貼片和四個第二短截片構(gòu)成。
【專利說明】—種艦船用微帶天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航定位【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種艦船用微帶天線。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，社會已經(jīng)進入了信息時代，信息的快速而廣泛的傳遞形成了信息社會最重要的特征。以現(xiàn)代無線通信、衛(wèi)星通信、艦船通信以及雷達信息為代表的各種無線傳遞方式對電子技術(shù)的應(yīng)用提出了越來越高的要求。尤其時艦船通信，由于艦船是高速移動的，且經(jīng)常遭遇各種干擾通信的惡劣天氣，只有高靈敏度，高穩(wěn)定性且易于攜帶的無線通信產(chǎn)品才能滿足需求。天線作為通信設(shè)備中的前端部件，對通信質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用，適合的天線是解決艦船通信的關(guān)鍵。
[0003]微帶天線是近30年來逐漸發(fā)展起來的一類新型天線。早在1953年就提出了微帶天線的概念，但并未引起工程界的重視，自從20世紀70年代中期微帶天線理論得到很大發(fā)展。由于微帶天線體積小、重量輕、饋電方式靈活、成本低、易于與目標共形等優(yōu)點而深受人們親睞，在雷達、移動通信、衛(wèi)星通信、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
[0004]圓極化作為微帶天線理論和技術(shù)應(yīng)用的一個重要分支，被廣泛的運用于雷達、導(dǎo)航、衛(wèi)星等電子系統(tǒng)中。由于其特性，使得收發(fā)天線間有很強的角度位置定位靈活性，并且能減少信號的多路徑干擾和其它的一些影響。
[0005]圓極化微帶天線作為解決艦船通信的一個參考方向，具有重大的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]基于【背景技術(shù)】存在的問題，本發(fā)明提出了一種艦船用微帶天線，結(jié)構(gòu)簡單，便于加工，性能良好，滿足了艦船通信的需要。
[0007]本發(fā)明提出的一種艦船用微帶天線，包括第一介質(zhì)基片、第二介質(zhì)基片、第三介質(zhì)基片、頂層貼片、底層貼片、接地層、饋電網(wǎng)絡(luò)、接收端、發(fā)射端、第一探針和第二探針；
[0008]頂層貼片、第一介質(zhì)基片、底層貼片、第二介質(zhì)基片、接地層和第三介質(zhì)基片由上至下順序并平行布置；第一介質(zhì)基片和第二介質(zhì)基片的介電常數(shù)、形狀均相同，頂層貼片為高頻天線貼片用于接收信號，底層貼片為低頻天線貼片用于發(fā)射信號，頂層貼片和底層貼片中心線位于同一垂直面上，底層貼片的面積大于頂層貼片可作為頂層貼片的地，頂層貼片由一個第一正方形貼片和四個第一短截片構(gòu)成，底層貼片由一個第二正方形貼片和四個第二短截片構(gòu)成，四個第一短截片和四個第二短截片分別設(shè)置在第一正方形貼片和第二正方形貼片的外周并分別位于正方形四條棱邊的中部，通過控制正方形貼片和短截片的尺寸可控制天線諧振頻率的升降；
[0009]饋電網(wǎng)絡(luò)由雙頻等功分和90度移相器構(gòu)成，布置于第三介質(zhì)基片的下表面；
[0010]接收端和發(fā)射端均連接饋電網(wǎng)絡(luò)并相互隔離；
[0011]第一探針和第二探針為同軸探針，底層貼片上設(shè)有過孔，第一探針和第二探針穿過過孔并貫穿第一介質(zhì)基片、第二介質(zhì)基片、接地層和第三介質(zhì)基片連接于頂層貼片和饋電網(wǎng)絡(luò)之間，第一探針和第二探針正交設(shè)置并對頂層貼片正交饋電對底層貼片進行電磁耦合饋電，饋電點的阻抗通過調(diào)節(jié)第一探針和第二探針距離頂層貼片或底層貼片的中心的距離R來控制。
[0012]優(yōu)選地，第一介質(zhì)基片和第二介質(zhì)基片的介電常數(shù)為6.15，厚度H = 3.175mm。
[0013]優(yōu)選地,第一正方形貼片的邊長LI = 22.4mm,第一短截片的長度SLl = 0.5mm,寬度SWl = 2mm，第二正方形貼片的邊長L2 = 31mm，第二短截片的長度SLl = 1mm，寬度SWl=5mm,第一探針、第二探針距貼片中心的距離R = 4.79mm。
[0014]優(yōu)選地，頂層貼片的諧振頻率位于S頻段上，底層貼片的諧振頻率位于L頻段上。
[0015]優(yōu)選地,各項參數(shù)利用Ansoft Hfss優(yōu)化得到。
[0016]本發(fā)明提供的微帶天線采用雙饋點耦合饋電的層疊結(jié)構(gòu)，利用雙頻等功分和90度移相器設(shè)計饋電網(wǎng)絡(luò)，為雙饋點提供雙圓極化所需的等幅度和90度相位差激勵。微帶貼片附加短截片，通過調(diào)節(jié)短截片的長度來對天線的諧振頻率進行微調(diào)，消除天線生產(chǎn)過程中的誤差，確保天線的性能。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，性能良好，便于加工。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明提出的一種艦船用微帶天線的俯視圖；
[0018]圖2為本發(fā)明提出的一種艦船用微帶天線的正視圖；
[0019]圖3為本發(fā)明提出的一種艦船用微帶天線的局部圖。

【具體實施方式】
[0020]參照圖1、圖2，本發(fā)明提出的一種艦船用微帶天線，包括第一介質(zhì)基片1、第二介質(zhì)基片2、第三介質(zhì)基片3、頂層貼片4、底層貼片5、接地層6、饋電網(wǎng)絡(luò)7、接收端8、發(fā)射端
9、第一探針10和第二探針11。
[0021]頂層貼片4、第一介質(zhì)基片1、底層貼片5、第二介質(zhì)基片2、接地層6和第三介質(zhì)基片3由上至下順序并平行布置形成層疊結(jié)構(gòu)。
[0022]第一介質(zhì)基片I和第二介質(zhì)基片2的介電常數(shù)、形狀均相同。本實施例中，第一介質(zhì)基片I和第二介質(zhì)基片2的介電常數(shù)為6.15，厚度H = 3.175mm。采用的介電常數(shù)較高，有利于縮小天線體積。
[0023]頂層貼片4為高頻天線貼片用于接收信號，底層貼片5為低頻天線貼片用于發(fā)射信號。頂層貼片4和底層貼片5中心線位于同一垂直面上，底層貼片5的面積大于頂層貼片4可作為頂層貼片4的地。
[0024]頂層貼片4由一個第一正方形貼片4A和四個第一短截片4B構(gòu)成，底層貼片5由一個第二正方形貼片5A和四個第二短截片5B構(gòu)成，四個第一短截片4B和四個第二短截片5B分別設(shè)置在第一正方形貼片4A和第二正方形貼片5A的外周并分別位于正方形四條棱邊的中部。通過優(yōu)化第一正方形貼片4A和第二正方形貼片5A的尺寸可對天線的諧振頻率進行調(diào)控，通過優(yōu)化第一短截片4B和第二短截片5B的尺寸可對天線諧振頻率進行微調(diào)。短截片的引入解決了由于天線的加工誤差和介質(zhì)基片介電常數(shù)不均勻等原因，導(dǎo)致的天線頻率偏差問題。
[0025]饋電網(wǎng)絡(luò)7由雙頻等功分和90度移相器構(gòu)成，布置于第三介質(zhì)基片3的下表面。接收端8和發(fā)射端9均連接饋電網(wǎng)絡(luò)7并相互隔離。
[0026]第一探針10和第二探針11為同軸探針，底層貼片5上設(shè)有過孔，第一探針10和第二探針11穿過過孔并貫穿第一介質(zhì)基片1、第二介質(zhì)基片2、接地層6和第三介質(zhì)基片3連接于頂層貼片4和饋電網(wǎng)絡(luò)7之間。
[0027]第一探針10和第二探針11由于饋電網(wǎng)絡(luò)7的90度移相器形成正交，并對頂層貼片4正交饋電對底層貼片5進行電磁耦合饋電。第一探針10和第二探針11形成雙饋點饋電，饋電點的阻抗通過調(diào)節(jié)第一探針10和第二探針11距離頂層貼片4或底層貼片5的中心C的水平距離R來控制，探針距貼片中心越遠，阻抗越大。
[0028]圖3為本天線的局部圖，從中可以很容易的看出，對接收端8而言，第一探針10和第二探針11幅度相等，但是，第一探針10的相位滯后第二探針11的相位90度，所以接收天線實現(xiàn)右旋圓極化；對發(fā)射端9而言，第一探針10和第二探針11幅度相等，但是，第二探針11的相位超前第一探針10的相位90度，所以發(fā)射天線實現(xiàn)左旋圓極化。故本天線采用雙饋點饋電方式實現(xiàn)圓極化，從而抵抗霧霾、暴風(fēng)雨等天氣的干擾，提高天線的穩(wěn)定性。
[0029]本實施方式通過Ansoft Hfss對天線的各項參數(shù)進行優(yōu)化,從而降低天線的設(shè)計難度。本實施方式中，第一正方形貼片4A的邊長LI = 22.4mm，第一短截片4B的長度SLl=0.5mm,寬度SWl = 2mm,第二正方形貼片5A的邊長L2 = 31mm,第二短截片5B的長度SLl=Imm,寬度SWl = 5mm,第一探針10、第二探針11距貼片中心C的距離R = 4.79mm。本天線的頂層貼片4的諧振頻率位于S頻段上，底層貼片5的諧振頻率位于L頻段上。
[0030]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種艦船用微帶天線，其特征在于，包括第一介質(zhì)基片(I)、第二介質(zhì)基片(2)、第三介質(zhì)基片(3)、頂層貼片(4)、底層貼片(5)、接地層(6)、饋電網(wǎng)絡(luò)(7)、接收端(8)、發(fā)射端(9)、第一探針(10)和第二探針(11)； 頂層貼片(4)、第一介質(zhì)基片(I)、底層貼片(5)、第二介質(zhì)基片(2)、接地層(6)和第三介質(zhì)基片(3)由上至下順序并平行布置；第一介質(zhì)基片(I)和第二介質(zhì)基片(2)的介電常數(shù)、形狀均相同，頂層貼片(4)為高頻天線貼片用于接收信號，底層貼片(5)為低頻天線貼片用于發(fā)射信號，頂層貼片(4)和底層貼片(5)中心線位于同一垂直面上，底層貼片(5)的面積大于頂層貼片(4)可作為頂層貼片(4)的地，頂層貼片(4)由一個第一正方形貼片(4A)和四個第一短截片(4B)構(gòu)成，底層貼片(5)由一個第二正方形貼片(5A)和四個第二短截片(5B)構(gòu)成，四個第一短截片(4B)和四個第二短截片(5B)分別設(shè)置在第一正方形貼片(4A)和第二正方形貼片(5A)的外周并分別位于正方形四條棱邊的中部，通過控制正方形貼片和短截片的尺寸可控制天線諧振頻率的升降； 饋電網(wǎng)絡(luò)(7)由雙頻等功分和90度移相器構(gòu)成，布置于第三介質(zhì)基片(3)的下表面； 接收端(8)和發(fā)射端(9)均連接饋電網(wǎng)絡(luò)(7)并相互隔離； 第一探針(10)和第二探針(11)為同軸探針，底層貼片(5)上設(shè)有過孔，第一探針(10)和第二探針(11)穿過過孔并貫穿第一介質(zhì)基片(I)、第二介質(zhì)基片(2)、接地層(6)和第三介質(zhì)基片(3)連接于頂層貼片(4)和饋電網(wǎng)絡(luò)(7)之間，第一探針(10)和第二探針(11)正交設(shè)置并對頂層貼片(4)正交饋電對底層貼片(5)進行電磁耦合饋電，饋電點的阻抗通過調(diào)節(jié)第一探針(10)和第二探針(11)距離頂層貼片(4)或底層貼片(5)的中心(C)的水平距離R來控制。
2.如權(quán)利要求1所述的艦船用微帶天線，其特征在于，第一介質(zhì)基片(I)和第二介質(zhì)基片⑵的介電常數(shù)為6.15，厚度H= 3.175mm。
3.如權(quán)利要2所述的艦船用微帶天線，其特征在于，第一正方形貼片(4A)的邊長LI=22.4mm，第一短截片(4B)的長度SLl = 0.5mm,寬度SWl = 2mm，第二正方形貼片(5A)的邊長L2 = 31mm,第二短截片(5B)的長度SLl = Imm,寬度SWl = 5mm,第一探針(10)、第二探針(11)距貼片中心(C)的距離R = 4.79mm。
4.如權(quán)利要求3所述的艦船用微帶天線，其特征在于，頂層貼片(4)的諧振頻率位于S頻段上，底層貼片(5)的諧振頻率位于L頻段上。
5.如權(quán)利要求1至4任一項所述的艦船用微帶天線，其特征在于，各項參數(shù)利用AnsoftHfss優(yōu)化得到。
【文檔編號】H01Q9/04GK104078769SQ201410286367
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】芮文剛, 王社兵, 宋琪, 查文, 王威, 舒航, 鄧禹, 吳言群, 周靈利 申請人:蕪湖航飛科技股份有限公司