一种空心多边形双频单层微带天线制造技术

本发明专利技术提出的一种空心多边形双频单层微带天线，采用空心多边形微带辐射方式，和普通微带天线相比，在不增加天线厚度的情况下，不仅可以同时工作在两个频点，而且可以显著提高低仰角增益。包括金属辐射板、介质基板和金属反射底板，所述金属辐射板和金属反射底板分别设置于介质基板的上面和下面；所述金属辐射板是挖掉中心区域的空心金属辐射板，空心区域的几何形状是多边形，使得表面电流沿着空心区域边沿流动，通过改变电流路径实现辐射或接收高频频点和低频频点两个工作频点的电磁波信号；在金属辐射板上设置同轴馈电点，用于连接馈线，馈入电磁波信号。

Hollow polygon double frequency single layer microstrip antenna

The invention relates to a hollow polygonal dual band microstrip antenna with single, hollow polygonal microstrip radiation, compared with the conventional microstrip antenna, the antenna does not increase the thickness of the case, not only can work at two frequencies at the same time, but also can significantly improve the low elevation gain. Including the metal radiating plate, a substrate and a metal reflecting plate, above and below the metal plate and metal radiation reflection plate are respectively arranged on the medium substrate; the metal plate is a hollow metal radiation radiation plate dug out the central areas of the hollow area geometry is polygon, the surface current flows along the edge of the hollow area. By changing the current path of electromagnetic wave radiation or receiving a high frequency signal frequency and low frequency two working frequency; the metal plate is provided with a coaxial feed radiation, for connecting feeder, feeding electromagnetic wave signal.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于卫星导航
，特别是涉及一种空心多边形双频单层微带天线。用于北斗卫星导航系统，也适用于包括美国的GPS系统、欧洲的伽利略系统、俄罗斯的GLONASS系统在内的各种导航卫星系统。
技术介绍
北斗卫星导航系统是继美国的GPS系统和俄罗斯的GLONASS系统之后第三个成熟的卫星导航系统。受北斗导航卫星轨道影响，在中国陆地上使用卫星导航接收机，北斗系统大部分卫星分布在俯仰角15度到75度之间。因此理想的接收天线在俯仰角15度到75度之间增益最强。而目前的微带天线都是俯仰角90度方向增益最强，低俯仰角方向增益较弱，导致卫星导航接收机接收低仰角卫星信号较弱。提高天线低仰角增益，进而提高低仰角卫星的信号，能够显著的提高导航设备定位精度，特别是需要高精度定位的卫星导航应用领域。目前测绘、监控等领域对导航接收机提出了厘米级的定位精度要求。双频点卫星导航接收机可以同时工作在两个频点，可以通过消除电离层误差，实现高精度定位。目前的双频点微带天线多采用两块介质板叠层的形式，因此双频点微带天线往往较厚，不能适应对尺寸要求严格的应用。
技术实现思路
本专利技术针对目前微带天线低仰角增益较低，双频叠层微带天线较厚等不足，提出一种空心多边形双频单层微带天线，通过去掉微带天线中心的部分金属部分，使得微带天线中空，在不增加天线的厚度的情况下，实现双频点辐射；还可以显著提高低仰角增益。本专利技术的技术方案是：1.一种空心多边形双频单层微带天线，其特征在于，包括金属辐射板、介质基板和金属反射底板，所述金属辐射板和金属反射底板分别设置于介质基板的上面和下面；所述金属辐射板是挖掉中心区域的空心金属辐射板，空心区域的几何形状是多边形，使得表面电流沿着空心区域边沿流动，通过改变电流路径实现辐射或接收高频频点和低频频点两个工作频点的电磁波信号；在金属辐射板上设置同轴馈电点，用于连接馈线，馈入电磁波信号。2.所述金属反射底板设置于介质基板的下表面，或距离介质基板的下表面有一定的距离。3.所述金属辐射板设置于介质基板的上表面。4.所述金属辐射板上设置两个同轴馈电点，用于实现圆极化；首先使用功率分配器将电磁信号等幅同相分为两路，其中一路连接一个馈电点，另一路经过90度移相器后，连接另外一个馈电点；等幅同相的电磁信号，经过相移网络后分别到达两个馈电点，在两个馈电点之间形成90度相位差。5.所述金属辐射板的形状是正多边形，挖掉的中心区域也是相应的正多边形。6.所述金属辐射板的形状为正八边形，挖掉的中心区域也为正八边形；外正八边形边长约为内正八边形边长约为外正八边形边长的五分之一，其中，λ为低频频点的电磁波信号在自由空间中的一个波长，ε为介质基板的介电常数。7.所述两个馈电点到正八边形金属辐射板中心点的距离一般为其中，λ为低频频点的电磁波信号在自由空间中的一个波长，ε为介质基板的介电常数；通过调整馈电点到正八边形金属辐射板中心点的距离，来调整天线的阻抗，调整范围一般不超过±20％。8.所述介质基板的厚度范围选择在0.01λ～0.1λ之间，以提高天线的辐射效率和工作带宽。9.所述介质基板为整体的实心介质基板，也可以是挖掉中心区域的空心介质基板；介质基板的面积一般应大于金属辐射板的面积。10.所述微带天线的两个工作频点的频率可以通过调整介质基板的介电常数或金属辐射板的尺寸同时进行调整；介电常数增加，两个频点的频率会同时降低，介电常数减小，两个频点的频率会同时升高；等比例减小正多边形金属辐射板的内外边长，两个频点的频率同时升高，等比例增加正多边形金属辐射板的内外边长，两个频点的频率同时降低。本专利技术的技术效果：本专利技术提出的一种空心多边形双频单层微带天线，具有以下特点：1.普通双频微带天线，采用叠层方式，双频实现方法是由两个不同频点的天线上下叠在一起，因此天线厚度较厚。本专利技术提出的空心多边形双频单层微带天线，通过去掉单层微带天线中心的部分金属部分，使得微带天线中空，使得表面电流沿着空心区域边沿流动，改变电流路径，在不增加天线的厚度的情况下，实现双频点辐射。2.普通微带天线的法向方向，即俯仰90度增益最高，天线增益随俯仰角变低逐渐降低。本专利技术提出的空心多边形双频单层微带天线可以显著提高低仰角增益。本专利技术的空心多边形双频单层微带天线的尺寸是一个波长，和普通半波长微带天线相比，全波长的微带天线，电场分布形成完整周期，因此低仰角增益较高，提高了天线低仰角增益，进而提高低仰角卫星的信号，能够显著的提高导航设备定位精度，特别是需要高精度定位的卫星导航应用领域。3.本专利技术的空心多边形双频单层微带天线是圆极化天线，实现圆极化的方式是使用双馈电点方案，通过功率分配和相移网络实现圆极化。在金属辐射板上设置两个馈电点，首先使用功率分配器将电磁信号等幅同相分为两路，其中一路连接一个馈电点，另一路经过90度移相器后，连接另外一个馈电点。等幅同相的电磁信号，经过相移网络后在两个馈电点之间形成90度相位差。可以用左右手定则判断是极化左旋还是右旋。附图说明图1为本专利技术空心多边形双频圆极化单层微带天线结构示意图。图2为本专利技术空心多边形双频圆极化单层微带天线S参数图。图3为本专利技术空心多边形双频圆极化单层微带天线低频频点方向图。图4为本专利技术空心多边形双频圆极化单层微带天线高频频点方向图。附图标记列示如下：1-金属反射底板，2-馈电点，3-介质基板，4-金属辐射板，5-空心区域。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例做进一步的详细说明。如图1所示，为本专利技术实施例的空心多边形双频圆极化单层微带天线结构示意图。包括金属辐射板4、介质基板3和金属反射底板1；金属辐射板4和金属反射底板1分别设置于介质基板3的上面和下面；金属辐射板4是挖掉中心区域的空心金属辐射板，空心区域5的几何形状是多边形，使得表面电流沿着空心区域边沿流动，通过改变电流路径实现辐射或接收高频频点和低频频点两个工作频点的电磁波信号；在金属辐射板4上设置同轴馈电点2，用于连接馈线，馈入电磁波信号。所述金属辐射板4的形状优选是正多边形，挖掉的空心区域5也是相应的正多边形。例如金属辐射板4的形状可以是正八边形，也可以是正十二边形，正十六边形等等，挖掉的中心区域也是相应的正八边形，正十二边形，正十六边形等等。介质基板3为和金属反射底板1的形状是圆形，也可以是正多边形。金属反射底板1设置于介质基板3的下表面，也可以距离介质基板3的下表面有一定的距离；金属辐射板4设置于介质基板3的上表面，金属辐射板4和介质基板3可以在金属反射底板1的边角、中心或任何地方。本实施例中，金属辐射板4和介质基板3位于金属反射底板1的中心。本实施例的金属辐射板外形为正八边形，挖掉的中心区域也为正八边形。外正八边形边长约为内正八边形边长约为外正八边形边长的五分之一，其中，λ为低频频点的电磁波信号在自由空间中的一个波长，ε为介质基板的介电常数。本实施例的空心多边形双频单层微带天线通过使用双馈电点实现圆极化。在金属辐射板4上设置两个馈电点2，首先使用功率分配器将电磁信号等幅同相分为两路，其中一路连接一个馈电点，另一路经过90度移相器后，连接另外一个馈电点；等幅同相的电磁信号，经过相移网络后在两个馈电点之间形成90度相位差。判断极化左旋还是右旋的办法，可以用左右手定则：首先是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空心多边形双频单层微带天线，其特征在于，包括金属辐射板、介质基板和金属反射底板，所述金属辐射板和金属反射底板分别设置于介质基板的上面和下面；所述金属辐射板是挖掉中心区域的空心金属辐射板，空心区域的几何形状是多边形，使得表面电流沿着空心区域边沿流动，通过改变电流路径实现辐射或接收高频频点和低频频点两个工作频点的电磁波信号；在金属辐射板上设置同轴馈电点，用于连接馈线，馈入电磁波信号。

【技术特征摘要】
1.一种空心多边形双频单层微带天线，其特征在于，包括金属辐射板、介质基板和金属反射底板，所述金属辐射板和金属反射底板分别设置于介质基板的上面和下面；所述金属辐射板是挖掉中心区域的空心金属辐射板，空心区域的几何形状是多边形，使得表面电流沿着空心区域边沿流动，通过改变电流路径实现辐射或接收高频频点和低频频点两个工作频点的电磁波信号；在金属辐射板上设置同轴馈电点，用于连接馈线，馈入电磁波信号。2.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述金属反射底板设置于介质基板的下表面，或距离介质基板的下表面有一定的距离。3.根据权利要求1或2所述的微带天线，其特征在于，所述金属辐射板设置于介质基板的上表面。4.根据权利要求3所述的微带天线，其特征在于，所述金属辐射板上设置两个同轴馈电点，用于实现圆极化；首先使用功率分配器将电磁信号等幅同相分为两路，其中一路连接一个馈电点，另一路经过90度移相器后，连接另外一个馈电点；等幅同相的电磁信号，经过相移网络后分别到达两个馈电点，在两个馈电点之间形成90度相位差。5.根据权利要求4所述的微带天线，其特征在于，所述金属辐射板的形状是正多边形，挖掉的中心区域也是相应的正多边形。6.根据权利要求5所述的微带天线，其特征在于，所述金属辐射板的形...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：北京东方联星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11