一種橢圓形圓極化微帶天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種橢圓形圓極化微帶天線，適用于 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，也適用于包括美國的GPS系統(tǒng)、歐洲的伽利略系統(tǒng)、俄羅斯的GLONASS 系統(tǒng)在內(nèi)的各種導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 衛(wèi)星導(dǎo)航天線按極化方式一般分為線極化和圓極化兩種。線極化天線實現(xiàn)方式簡 單，一般用于手機等對定位精度要求不高的非專業(yè)導(dǎo)航設(shè)備中。衛(wèi)星導(dǎo)航接收機等專業(yè)導(dǎo) 航設(shè)備中一般采用圓極化天線。目前，美國GPS系統(tǒng)，俄羅斯GLONASS系統(tǒng)，中國的北斗系 統(tǒng)均采用圓極化波的形式發(fā)射衛(wèi)星信號。圓極化波具有多種優(yōu)點，例如可以通過左右旋圓 極化實現(xiàn)收發(fā)信號的隔離，方便車輛船舶在運動的情況下接收，還方便導(dǎo)航衛(wèi)星和附近同 軌道非導(dǎo)航衛(wèi)星實現(xiàn)極化兼容。目前北斗二代使用二進制調(diào)相（BPSK)的調(diào)制方式，而北斗 三代使用二進制偏移載波（B0C)的調(diào)制方式。北斗二代和北斗三代的兩種調(diào)制信號，通過 頻分復(fù)用的方式避免了相互干擾，充分利用了不同頻段的頻譜資源。但是，北斗三代B0C調(diào) 制信號帶寬（例如B3頻點帶寬40. 96MHz)，比北斗二代BPSK調(diào)制信號帶寬（例如B3頻點 帶寬20. 48MHz)寬一倍，因此對接收天線的工作帶寬提出了新的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明針對目前矩形微帶天線帶寬較窄的不足，提出一種橢圓形圓極化微帶天 線，尤其適用于北斗三代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，采用橢圓形微帶輻射方式，和普通矩形微帶天線相 比，帶寬提高一倍以上，完全滿足了北斗三代B0C調(diào)制方式對天線帶寬的要求。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0005] 1. -種橢圓形圓極化微帶天線，其特征在于，包括金屬輻射板、介質(zhì)基板和金屬反 射底板，所述金屬輻射板和金屬反射底板分別設(shè)置于介質(zhì)基板的上面和下面；所述金屬輻 射板的形狀為橢圓形，用于輻射出圓極化波，在金屬輻射板上設(shè)置同軸饋電點，用于饋入電 磁波信號。
[0006] 2.所述金屬反射底板設(shè)置于介質(zhì)基板的下表面，或距離介質(zhì)基板的下表面有一定 的距離。
[0007] 3.所述金屬福射板設(shè)置于介質(zhì)基板的上表面。
[0008] 4.所述橢圓形金屬輻射板的短軸的長度約為(0.2iU)/vG，長軸與短軸之差 (0.005/1)/|~(0,025義)/'之間；其中，1λ為天線工作中心頻點在自由空間中的一個波 長，ε為介質(zhì)基板的介電常數(shù)。
[0009] 5.所述饋電點設(shè)置在橢圓形金屬輻射板的長軸和短軸的角平分線上。
[0010] 6.所述饋電點到金屬輻射板中心距離在(0.U}/'的基礎(chǔ)上進行微調(diào)，微調(diào)范圍 一般不超過20% ;1λ為天線工作中心頻點在自由空間中的一個波長，ε為介質(zhì)基板的介 電常數(shù)。
[0011] 7.所述介質(zhì)基板選擇高介電常數(shù)材料，以減小所述微帶天線輻射板的尺寸。
[0012] 8.所述介質(zhì)基板厚度的范圍選擇在0. 01λ~〇. 15λ之間，以提高天線的福射效 率和工作帶寬。
[0013] 9.所述微帶天線金屬輻射板和金屬反射底板之間也可以使用空氣充當(dāng)介質(zhì)基板。
[0014] 本發(fā)明的技術(shù)效果：
[0015] 本發(fā)明提出的一種橢圓形圓極化微帶天線，尤其適用于北斗三代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)， 具有以下特點：
[0016] 1.本發(fā)明微帶天線的金屬輻射板采用橢圓形，短軸的長度約為(0.25幻Ζλ/Γ長軸 與短軸之差為(0.0(LWvC~(0.025乃/、/7之間；其中，1λ為天線工作中心頻點在自由空 間中的一個波長，ε為介質(zhì)基板的介電常數(shù)；和普通矩形微帶天線相比，具有尺寸小，帶寬 寬的特點；本發(fā)明的橢圓形微帶天線的相對帶寬（即天線帶寬/天線中心頻率）為8%;而 矩形微帶天線相對帶寬僅為3. 5%，普通矩形微帶天線相比，帶寬提高了一倍以上，以Β3頻 點為例，本發(fā)明的橢圓形微帶天線中心頻點為1268. 52MHz，相對帶寬為8%，S卩101MHz，完 全滿足北斗三代B0C調(diào)制方式對天線帶寬要求較寬的要求，特別適合于北斗三代衛(wèi)星導(dǎo)航 系統(tǒng)。
[0017] 2.本發(fā)明的圓極化微帶天線是右旋圓極化天線，還是左旋圓極化天線，是由橢圓 形長軸、短軸和饋電點之間的相對位置確定的。本發(fā)明的圓極化微帶天線的饋電點在X軸 和Y軸的45度角平分線上時，天線軸比最好。X軸為橢圓長軸，Y軸為橢圓短軸情況下；饋 電點在1，3象限X軸和Y軸的45度角平分線上，天線為左旋圓極化天線；饋電點在2, 4象限 X軸和Y軸的45度角平分線上，天線為右旋圓極化天線。Y軸為橢圓長軸，X軸為橢圓短軸 情況下；饋電點在1，3象限X軸和Y軸的45度角平分線上，天線為右旋圓極化天線；饋電點 在2, 4象限X軸和Y軸的45度角平分線上，天線為左旋圓極化天線。本發(fā)明的圓極化微帶 天線相對帶寬為8%，法向軸比為2,對使用環(huán)境中的多徑反射波有出色的抑制能力。（右旋 圓極化信號的多徑反射波為左旋圓極化波，理想的右旋圓極化天線不能接受左旋極化波）。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明的圓極化微帶天線結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖2為本發(fā)明的圓極化微帶天線的駐波圖。
[0020] 圖3為本發(fā)明的圓極化微帶天線的方向圖。
[0021] 附圖標(biāo)記列示如下：1-金屬反射底板，2-饋電點，3-介質(zhì)基板，4-金屬輻射板。
【具體實施方式】
[0022] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例做進一步的詳細說明。
[0023] 如圖1所示，為本發(fā)明的圓極化微帶天線結(jié)構(gòu)示意圖。一種適用于北斗三代衛(wèi)星 導(dǎo)航系統(tǒng)的橢圓形圓極化微帶天線，包括金屬輻射板4、介質(zhì)基板3和金屬反射底板1 ;金屬 輻射板4和金屬反射底板1分別設(shè)置于介質(zhì)基板3的上面和下面；金屬輻射板4的形狀為 橢圓形，用于輻射出圓極化波；在金屬輻射板4上設(shè)置同軸饋電點2,用于饋入電磁波信號。 本實施例的介質(zhì)基板3和金屬反射底板1為圓形，金屬反射底板1設(shè)置于介質(zhì)基板3的下 表面，也可以距離介質(zhì)基板3的下表面有一定的距離；金屬輻射板4設(shè)置于介質(zhì)基板3的 上表面；金屬輻射板4和介質(zhì)基板3可以在金屬反射底板1的邊角、中心或任何地方，本實 施例中，金屬福射板4和介質(zhì)基板3位于金屬反射底板1的中心。本實施例的橢圓形金屬 輻射板4的短軸的長度約為(0.25々/石，