本發(fā)明涉及一種天線，特別是一種應(yīng)用于GPS及北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中的天線。

背景技術(shù)：

在GPS及北斗導(dǎo)航領(lǐng)域，國內(nèi)外近年來在天線方面的實(shí)現(xiàn)途徑主要包括以下幾方面：

一、螺旋天線。螺旋天線及其變形結(jié)構(gòu)因其自身的圓極化特性以及寬帶特性，常被應(yīng)用于導(dǎo)航系統(tǒng)。阿基米德螺旋天線以及等角螺旋天線和它們的組合結(jié)構(gòu)，在性能方面比較優(yōu)異，但其尺寸難以壓縮，剖面較高。

二、微帶天線。通過對微帶輻射貼片切角以及饋點(diǎn)設(shè)計(jì)等，可以實(shí)現(xiàn)圓極化，并且微帶天線結(jié)構(gòu)有較大的改進(jìn)空間，剖面低，成本低，易與饋電網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，通常設(shè)計(jì)為多層結(jié)構(gòu)，運(yùn)用于導(dǎo)航系統(tǒng)中。其具有尺寸小、易共形等特點(diǎn)。微帶天線因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)和輻射機(jī)理限制，其帶寬以及天線增益通常受到限制。

三、十字交叉振子天線。因?yàn)槠浔旧淼慕Y(jié)構(gòu)可以較好的實(shí)現(xiàn)雙極化和圓極化特性，通過改變其自身的結(jié)構(gòu)也可以實(shí)現(xiàn)寬帶、多頻等特性。此外，其具有較好的輻射特性，通過對背腔的調(diào)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)對波束的調(diào)控以及對增益的改善。

四、組合型天線。一般通過對十字交叉振子天線以及微帶天線的組合，實(shí)現(xiàn)多頻或者寬帶特性。組合型天線結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般尺寸大、剖面高，體積重量方面沒有優(yōu)勢。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

現(xiàn)有技術(shù)存在的以下缺陷：當(dāng)前衛(wèi)星導(dǎo)航用戶機(jī)寬帶天線以雙饋或者四饋的結(jié)構(gòu)為主，饋電結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對空間占用較大，對工藝要求高；其帶寬較窄，僅有0.8-1.5GHz，軸比帶寬更是只有0.4-0.6GHz，難以同時(shí)覆蓋多個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)；增益較低，一般只能達(dá)到6dBi，效率不高。為了克服上述缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種領(lǐng)結(jié)型十字交叉振子天線，在單饋的結(jié)構(gòu)下實(shí)現(xiàn)了寬帶特性，可覆蓋北斗及GPS導(dǎo)航系統(tǒng)雙模多頻點(diǎn)，天線增益高。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種領(lǐng)結(jié)型十字交叉振子天線，其特征在于：包括同軸饋電裝置、反射腔和四個(gè)振子單元，四個(gè)振子單元的外形尺寸相同且均為夾角為60度的扇形，四個(gè)振子單元呈領(lǐng)結(jié)型十字交叉分布，四個(gè)振子單元其四條弧形外邊在同一圓周上且相鄰振子單元間的夾角為90度，振子單元均包括扇形的介質(zhì)基板，介質(zhì)基板上下兩側(cè)面均貼附有銅貼片，每個(gè)振子單元上均開設(shè)有自其中部且延伸至其弧形外邊的方形槽，四個(gè)振子單元連接在一起組成領(lǐng)結(jié)型十字交叉振子天線單元后通過一同軸饋電裝置支撐在反射腔的口面上，所述反射腔底部的中心位置開設(shè)有安裝孔，同軸饋電裝置的底端穿過安裝孔與SMA接口連接。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，本發(fā)明中所述同軸饋電裝置包括同軸內(nèi)芯和同軸外殼。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，本發(fā)明中所述四個(gè)振子單元中每兩個(gè)振子單元為一體成型的整體結(jié)構(gòu)，一體成型的兩個(gè)振子單元之間通過一具有開口的圓環(huán)形連接環(huán)連接為一體且其中一個(gè)振子單元的內(nèi)端設(shè)有向中心延伸的連接片，兩組所述帶有兩個(gè)振子單元的整體結(jié)構(gòu)上下錯(cuò)位疊置且通過連接片上下連接在一起即組成了領(lǐng)結(jié)型十字交叉振子天線單元。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，本發(fā)明中連接片遠(yuǎn)離其所在振子單元的一端為半圓形端頭，兩組所述帶有兩個(gè)振子單元的整體結(jié)構(gòu)上下錯(cuò)位疊置后上下兩個(gè)連接片半圓形端頭的圓心均與四個(gè)振子單元其四條弧形外邊所在圓周的圓心重合且在同軸饋電裝置的軸線的延伸線上。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，本發(fā)明中所述方形槽的尺寸越大，圓極化效應(yīng)越好，軸比帶寬越寬。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，本發(fā)明中：可通過改變方形槽的長度以及槽寬，使得天線在需要的頻段上圓極化效果最優(yōu)，隨著槽寬的增大天線的軸比效果增強(qiáng)，中心頻率向低頻偏移；隨著方形槽長度的增加，天線的帶寬增加，諧振效果增強(qiáng)，中心頻率向高頻偏移。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，本發(fā)明中：所述反射腔為圓臺(tái)型空腔，所述反射腔底面為圓形，反射腔的頂部端口面也為圓形，且頂部端口面的直徑大于底面直徑，反射腔以其頂部端口面圓心和其底面圓心之間的連線為軸線呈軸對稱結(jié)構(gòu)。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，本發(fā)明中：所述反射腔頂部端口面半徑為60mm，底面半徑為50mm，反射腔高度為44mm。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，本發(fā)明中：所述四個(gè)振子單元其四條弧形外邊所在圓周的直徑等于反射腔頂部端口面半徑，領(lǐng)結(jié)型十字交叉振子天線單元的支撐高度等于反射腔高度。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，本發(fā)明中：改變反射腔的結(jié)構(gòu)可以改變天線的增益，頻段以及帶寬，其中反射腔越深即反射腔的高度越高，帶寬越寬，增益越低；反射腔的面積越大(通過增大反射腔的底面半徑、反射腔頂部端口面半徑或/和反射腔的高度可以增大反射腔的面積)，增益越高，帶寬越窄。需調(diào)節(jié)反射腔體尺寸以達(dá)到最佳效果。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果：

本發(fā)明結(jié)構(gòu)新穎，易于加工制作。其設(shè)計(jì)的領(lǐng)結(jié)形十字交叉振子天線在單饋的結(jié)構(gòu)下實(shí)現(xiàn)了更寬的帶寬，可覆蓋北斗及GPS導(dǎo)航系統(tǒng)雙模多頻點(diǎn)，天線增益高。本發(fā)明提高了天線的帶寬。帶寬達(dá)到22.45％，軸比帶寬達(dá)到10.9％，相比一般窄帶十字交叉振子帶寬7.6％提高了40％。

本發(fā)明目前主要設(shè)計(jì)應(yīng)用于北斗及GPS衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域，該天線在北斗和GPS多頻段實(shí)現(xiàn)了軸比特性優(yōu)異的圓極化，同時(shí)因其帶寬較寬，可以推廣運(yùn)用于其它無線通信系統(tǒng)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的剖面示意圖；

圖3為本發(fā)明其振子單元的結(jié)構(gòu)示意圖(一)；

圖4為本發(fā)明領(lǐng)結(jié)型十字交叉振子天線單元的結(jié)構(gòu)示意圖(一)；

圖5為本發(fā)明其振子單元的結(jié)構(gòu)示意圖(二)；

圖6為本發(fā)明領(lǐng)結(jié)型十字交叉振子天線單元的尺寸結(jié)構(gòu)示意圖(二)。

圖中：1、反射腔；2、振子單元；3、方形槽；4.同軸饋電裝置；5、領(lǐng)結(jié)型十字交叉振子天線單元；6、連接片；7、圓環(huán)形連接環(huán)；8、半圓形端頭

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

參照圖1，為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。一種領(lǐng)結(jié)型十字交叉振子天線，包括同軸饋電裝置4、反射腔1和四個(gè)振子單元2。本發(fā)明采用采用同軸單饋點(diǎn)饋電，增加反射背腔，從而控制波束以及天線增益。所述同軸饋電裝置4包括同軸內(nèi)芯和同軸外殼。四個(gè)振子單元2的外形尺寸相同且均為夾角為60度的扇形，扇形的尺寸決定了天線的頻帶，其結(jié)構(gòu)決定了天線的帶寬。四個(gè)振子單元2呈領(lǐng)結(jié)型十字交叉分布，四個(gè)振子單元2其四條弧形外邊在同一圓周上且相鄰振子單元2間的夾角為90度。參照圖4，四個(gè)振子單元2連接在一起組成領(lǐng)結(jié)型十字交叉振子天線單元5。參照圖6，領(lǐng)結(jié)型十字交叉振子天線單元5的直徑為D，本實(shí)施例中：D＝62mm。

參照圖1和圖2，該天線使用Rogers RT5880，介質(zhì)常數(shù)為2.2，正切損耗角為0.0009。振子單元2均包括扇形的介質(zhì)基板，介質(zhì)基板的上下兩側(cè)分別分布著厚度為0.035mm的銅貼片。每個(gè)振子單元2上均開設(shè)有自其中部且延伸至其弧形外邊的方形槽3。方形槽的尺寸會(huì)對圓極化效果進(jìn)行改變，改變振子上的電流分布，隨著開槽尺寸的增加，圓極化效應(yīng)越好，軸比帶寬越寬。通過改變槽的長度(w2)以及槽寬(L),使得天線在需要的頻段上圓極化效果最優(yōu)，隨著L的增大天線的軸比效果增強(qiáng)，中心頻率向低頻偏移；隨著w2的增加，天線的帶寬增加，諧振效果增強(qiáng)，中心頻率向高頻偏移。四個(gè)振子單元2連接在一起組成領(lǐng)結(jié)型十字交叉振子天線單元5后通過一同軸饋電裝置4支撐在反射腔1的口面上，所述反射腔1底部的中心位置開設(shè)有安裝孔，同軸饋電裝置4的底端穿過安裝孔與SMA接口9連接。

參照圖2，本實(shí)施例的尺寸如下：D＝62mm,R1＝7.8mm,W1＝1.2mm,W2＝2.4mm,L＝6mm,H＝44mm,Hg＝44mm,w＝7mm,α＝30^°。本發(fā)明在每個(gè)扇形振子單元中設(shè)置方形槽是優(yōu)化圓極化的主要途徑，能夠很好的增加其圓極化3dB軸比帶寬，使其增加到10.9％。開槽的尺寸直接影響到中心頻率以及圓極化效果，槽得寬度(L)越寬，圓極化效果越好，中心頻率向低頻偏移，開槽的位置(w2)越高，3dB軸比帶寬越寬，中心頻率想高頻偏移。

參照圖3，本實(shí)施例中：所述四個(gè)振子單元2中每兩個(gè)振子單元2為一體成型的整體結(jié)構(gòu)。圖3中包括兩組分別帶有兩個(gè)振子單元的一體成型的整體結(jié)構(gòu)。一體成型的兩個(gè)振子單元2之間通過一具有開口的圓環(huán)形連接環(huán)7連接為一體且其中一個(gè)振子單元2的內(nèi)端設(shè)有向中心延伸的連接片6。連接片6遠(yuǎn)離其所在振子單元的一端為半圓形端頭8。兩組所述帶有兩個(gè)振子單元2的整體結(jié)構(gòu)上下錯(cuò)位疊置且通過連接片6上下連接在一起即組成了領(lǐng)結(jié)型十字交叉振子天線單元5，且上下兩個(gè)連接片6的半圓形端頭8的圓心均與領(lǐng)結(jié)型十字交叉振子天線單元5的圓心重合且在同軸饋電裝置4的軸線的延伸線上。

參照圖1和圖2，反射腔1為圓臺(tái)型空腔，所述反射腔底面為圓形，反射腔1的頂部端口面也為圓形，且頂部端口面的直徑大于底面直徑，反射腔1以其頂部端口面圓心和其底面圓心之間的連線為軸線呈軸對稱結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中：反射腔頂部端口面半徑為60mm，底面半徑為50mm，反射腔高度為44mm。改變反射腔的結(jié)構(gòu)可以改變天線的增益，頻段以及帶寬。

領(lǐng)結(jié)型十字交叉振子天線單元5的外邊所在圓周的直徑等于反射腔頂部端口面半徑，領(lǐng)結(jié)型十字交叉振子天線單元5的支撐高度等于反射腔高度。

以上包含了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的說明，這是為了詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)特征，并不是想要將發(fā)明內(nèi)容限制在實(shí)施例所描述的具體形式中，依據(jù)本發(fā)明內(nèi)容主旨進(jìn)行的其他修改和變型也受本專利保護(hù)。本發(fā)明內(nèi)容的主旨是由權(quán)利要求書所界定，而非由實(shí)施例的具體描述所界定。