專利名稱：一種小型化寬帶導(dǎo)航天線的制作方法
一種小型化寬帶導(dǎo)航天線技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于無線通信導(dǎo)航及天線技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及高性能天線設(shè)計(jì)、天線小型化、寬帶化技術(shù)，用于小型化或者手持式的衛(wèi)星導(dǎo)航地面應(yīng)用系統(tǒng)用戶機(jī)設(shè)備的小型化寬帶導(dǎo)航天線。
背景技術(shù)：
小型化導(dǎo)航天線是近年來國外各衛(wèi)星導(dǎo)航天線廠商研究的熱點(diǎn)，由其裝備的多模多頻GNSS接收機(jī)是衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)發(fā)展的大趨勢(shì)。未來可接收的衛(wèi)星導(dǎo)航星座越來越多， 包括GPS、北斗、GLONASS、Galileo。多模多頻衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)可利用的衛(wèi)星數(shù)量成倍增加， 可確保用戶穩(wěn)定可靠地接收到衛(wèi)星信號(hào)，即使在接收環(huán)境惡劣的情況下也能保證導(dǎo)航定位的連續(xù)性、可用性和完善性。
導(dǎo)航天線形式上主要有單極子天線、偶極子天線、微帶貼片天線，螺旋天線等。由于微帶貼片天線具有低輪廓、易于批量生產(chǎn)、易于有源器件集成等特點(diǎn)，被廣泛用于衛(wèi)星導(dǎo)航和無線通信領(lǐng)域。
天線是現(xiàn)代武器裝備上不可或缺的重要設(shè)備之一。天線是無線系統(tǒng)的重要部件， 它是現(xiàn)代信息社會(huì)的電子眼、電子耳，主要是用來輻射或接收無線電波的裝置。地面導(dǎo)航應(yīng)用系統(tǒng)中天線位于最前端，天線性能的好壞直接影響導(dǎo)航定位精度。
衛(wèi)星導(dǎo)航天線要求圓極化方式工作，并且要求具有半球形的方向圖，即要求具有較高的低仰角的增益。同時(shí)要求具有小型化和寬頻帶特性。本發(fā)明主要是小型化、寬頻帶的高性能導(dǎo)航天線。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決天線小型化后，天線性能變差如帶寬變窄、增益下降等矛盾，提供一種小型化寬帶導(dǎo)航天線，在滿足衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)需要的輻射特性的同時(shí)小型化，為衛(wèi)星導(dǎo)航用戶機(jī)設(shè)備提供高性能天線模塊。
為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種小型化寬帶導(dǎo)航天線，其不同之處在于其包括連接在一起的天線輻射體、饋電網(wǎng)絡(luò)板、射頻連接器，所述天線輻射體是矩形微帶天線，該天線輻射體為基于高介電常數(shù)的介質(zhì)材料，所述介質(zhì)材料的上、下兩面均刷有銀層從而構(gòu)成小型化貼片天線，所述天線輻射體通過兩個(gè)第一饋電探針與饋電網(wǎng)絡(luò)板焊接在一起，射頻信號(hào)通過饋電網(wǎng)絡(luò)板后再經(jīng)過兩個(gè)第一饋電探針給天線輻射體饋電，天線福射體向空間福射電磁波，饋電網(wǎng)絡(luò)板弓I出第二饋電探針與射頻連接器連接。
按以上技術(shù)方案，所述天線輻射體為截面呈方形的介質(zhì)塊，所述介質(zhì)塊的介質(zhì)材料為高介電常數(shù)陶瓷材料，長(zhǎng)方體內(nèi)部為介質(zhì)材料，介質(zhì)材料的上部設(shè)置有輻射貼片，介質(zhì)材料的下部設(shè)置有天線地板，輻射貼片、天線地板是在介質(zhì)材料上刷銀層得到，饋電網(wǎng)絡(luò)板通過所述第一饋電探針給天線福射體的福射貼片饋電。
按以上技術(shù)方案 ，所述饋電網(wǎng)絡(luò)板由兩層高頻介質(zhì)板構(gòu)成，兩層介質(zhì)板通過焊孔焊接在一起，上層介質(zhì)板上印刷有饋電電路，下層介質(zhì)板中沒有電路，將上、下兩層介質(zhì)板合在一起形成帶狀線形式的饋電網(wǎng)絡(luò)板，上層介質(zhì)板連接有給天線福射體饋電的第一饋電探針，下層介質(zhì)板連接有用于插到射頻連接器的所述第二饋電探針。
對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益特點(diǎn)如下1、該小型化寬帶導(dǎo)航天線，提高介電常數(shù)，減小輻射貼片尺寸，充分利用微帶天線的表面波展寬天線的波束，提高低仰角的增益；2、該小型化寬帶導(dǎo)航天線，折中考慮天線厚度，考慮天線的小型化的同時(shí)展寬天線的帶寬；3、該小型化寬帶導(dǎo)航天線，利用高頻介質(zhì)板材設(shè)計(jì)帶狀線電路，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)小型化。


圖1是本發(fā)明提出的小型化寬帶導(dǎo)航天線整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明中天線輻射體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明中饋電網(wǎng)絡(luò)板結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明仿真的增益方向圖；圖5是本發(fā)明仿真的電壓駐波比曲線圖；其中1-天線福射體11-福射貼片、12-介質(zhì)材料、13-天線地板、14-第一饋電探針、 15-焊點(diǎn)、2-饋電網(wǎng)絡(luò)板21-上層介質(zhì)板、22-下層介質(zhì)板、23-饋電電路、24-焊孔、25-第二饋電探針、3-射頻連接器。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參考圖1，本發(fā)明一種小型化寬帶導(dǎo)航天線，其包括連接在一起的天線輻射體1、饋電網(wǎng)絡(luò)板2、射頻連接器3，所述天線輻射體I是矩形微帶天線，該天線輻射體I為基于高介電常數(shù)的介質(zhì)材料，所述介質(zhì)材料的上、下兩面均刷有銀層從而構(gòu)成小型化貼片天線， 所述天線輻射體I通過兩個(gè)第一饋電探針14與饋電網(wǎng)絡(luò)板2焊接在一起，射頻信號(hào)通過饋電網(wǎng)絡(luò)板2后再經(jīng)過兩個(gè)第一饋電探針14給天線輻射體I饋電，天線輻射體I向空間輻射電磁波，饋電網(wǎng)絡(luò)板2引出第二饋電探針25與射頻連接器3連接。
具體的，所述天線輻射體I為截面呈方形的介質(zhì)塊，所述介質(zhì)塊的介質(zhì)材料12為高介電常數(shù)陶瓷材料，介電常數(shù)為20. 5，長(zhǎng)方體內(nèi)部為介質(zhì)材料12，介質(zhì)材料12的上部設(shè)置有輻射貼片11，介質(zhì)材料12的下部設(shè)置有天線地板13，輻射貼片U、天線地板13是在介質(zhì)材料12上刷銀層得到，饋電網(wǎng)絡(luò)板2通過所述第一饋電探針14給天線輻射體I的輻射貼片11饋電。
具體的，所述饋電網(wǎng)絡(luò)板2由兩層高頻介質(zhì)板21、22構(gòu)成，兩層介質(zhì)板通過焊孔24 焊接在一起，上層介質(zhì)板21上印刷有饋電電路23，下層介質(zhì)板22中沒有電路，將上、下兩層介質(zhì)板21、22合在一起形成帶狀線形式的饋電網(wǎng)絡(luò)板2，上層介質(zhì)板21連接有給天線輻射體I饋電的第一饋電探針14，下層介質(zhì)板22連接有用于插到射頻連接器3的所述第二饋電探針25。
請(qǐng)參考圖1、圖2和 圖3，一種小型化寬帶導(dǎo)航天線包括天線輻射體1、饋電網(wǎng)絡(luò)板2、射頻連接器3，并通過焊錫焊接在一起。天線輻射體I是方形微帶天線，通過在高介電常數(shù)陶瓷介質(zhì)材料上下刷銀層構(gòu)成。饋電網(wǎng)絡(luò)板2通過兩個(gè)第一饋電探針14給天線輻射體 I饋電。饋電網(wǎng)絡(luò)板2引出一個(gè)第二饋電探針25與射頻連接器3連接，射頻連接器3的外皮通過焊錫焊接。饋電網(wǎng)絡(luò)板2與天線輻射體I的物理連接是通過在饋電網(wǎng)絡(luò)板2中留有的焊孔24，利用焊錫焊接在一起。
請(qǐng)參考圖2，天線輻射體I為具有一定厚度的截面為方形的長(zhǎng)方體，具體尺寸大致為35mmX35mmX8mm。介質(zhì)材料12為高介電常數(shù)陶瓷材料,介電常數(shù)為20.5。福射貼片11 和天線地板13是在陶瓷介質(zhì)材料上刷銀層得到。兩個(gè)第一饋電探針14是天線輻射體I的輻射貼片11的饋電探針。饋電網(wǎng)絡(luò)板2通過第一饋電探針14給天線輻射體I的輻射貼片 11饋電。
請(qǐng)參考圖3，饋電網(wǎng)絡(luò)板2由兩層高頻介質(zhì)板21、22構(gòu)成，兩層介質(zhì)板通過焊孔24 焊接在一起，上層介質(zhì)板21上印刷有饋電電路23，下層介質(zhì)板22中沒有電路，將兩層介質(zhì)板21、22合在一起形成帶狀線形式的饋電網(wǎng)絡(luò)板2。兩個(gè)第一饋電探針14是給天線輻射體 I饋電的探針，第二饋電探針25插到射頻連接器3，射頻連接器3的外皮通過焊錫焊接在一起。
本發(fā)明的輻射性能仿真結(jié)果進(jìn)一步說明請(qǐng)參考圖4,天線放在40mmX 55mmX 70mm的載體上時(shí)仿真得到的福射方向圖，從圖4中看出本發(fā)明提出的小型化寬帶導(dǎo)航天線具有良好的輻射特性和低仰角特性。
請(qǐng)參考圖5，本發(fā)明提出的小型化寬帶導(dǎo)航天線電壓駐波比仿真結(jié)果，從圖中看出天線具有較寬的阻抗帶寬，完全能達(dá)到20MHz左右的帶寬。
天線輻射體I基于雙饋電圓極化技術(shù)，具有兩個(gè)第一饋電探針14。
天線輻射體I和饋電網(wǎng)絡(luò)板2通過焊孔24焊接在一起。
饋電網(wǎng)絡(luò)板2由上層介質(zhì)板21和下層介質(zhì)板22疊加在一起構(gòu)成。
射頻連接器3的外皮與饋電網(wǎng)絡(luò)板2焊接在一起。
本發(fā)明實(shí)施例中，為實(shí)現(xiàn)小型化，天線輻射體的介質(zhì)材料采用高介電常數(shù)的陶瓷介質(zhì)材料，并在介質(zhì)材料的上、下表面刷銀層構(gòu)成小型化貼片天線。
本發(fā)明采用了雙饋的圓極化工作方式，因此需要設(shè)計(jì)饋電網(wǎng)絡(luò)板來進(jìn)行饋電，為實(shí)現(xiàn)小型化，饋電網(wǎng)絡(luò)板采用了帶狀線形式的電路，實(shí)現(xiàn)電路時(shí)巧妙的利用了高頻介質(zhì)板材，通過將兩層的高頻介質(zhì)板材層疊在一起，其中一層印刷有饋電電路，從而實(shí)現(xiàn)很薄的小型化的帶 狀線電路。
上述實(shí)例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的描述， 讓熟悉該項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種小型化寬帶導(dǎo)航天線，其特征在于其包括連接在一起的天線福射體(I)、饋電網(wǎng)絡(luò)板(2)、射頻連接器(3)，所述天線輻射體(I)是矩形微帶天線，該天線輻射體(I)為基于高介電常數(shù)的介質(zhì)材料，所述介質(zhì)材料的上、下兩面均刷有銀層從而構(gòu)成小型化貼片天線，所述天線輻射體(I)通過兩個(gè)第一饋電探針(14 )與饋電網(wǎng)絡(luò)板(2 )焊接在一起，射頻信號(hào)通過饋電網(wǎng)絡(luò)板(2 )后再經(jīng)過兩個(gè)第一饋電探針(14 )給天線輻射體(I)饋電，天線輻射體(I)向空間輻射電磁波，饋電網(wǎng)絡(luò)板(2 )引出第二饋電探針(25 )與射頻連接器(3 )連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種小型化寬帶導(dǎo)航天線，其特征在于所述天線輻射體(I)為截面呈方形的介質(zhì)塊，所述介質(zhì)塊的介質(zhì)材料(12)為高介電常數(shù)陶瓷材料,長(zhǎng)方體內(nèi)部為介質(zhì)材料(12)，介質(zhì)材料(12)的上部設(shè)置有輻射貼片(11)，介質(zhì)材料(12)的下部設(shè)置有天線地板(13)，輻射貼片(11)、天線地板(13)是在介質(zhì)材料(12)上刷銀層得到，饋電網(wǎng)絡(luò)板(2)通過所述第一饋電探針(14)給天線輻射體(I)的輻射貼片(11)饋電。
3.如權(quán)利要求1所述的一種小型化寬帶導(dǎo)航天線，其特征在于所述饋電網(wǎng)絡(luò)板(2) 由兩層高頻介質(zhì)板(21、22)構(gòu)成，兩層介質(zhì)板通過焊孔(24)焊接在一起，上層介質(zhì)板(21) 上印刷有饋電電路(23)，下層介質(zhì)板(22)中沒有電路，將上、下兩層介質(zhì)板(21、22)合在一起形成帶狀線形式的饋電網(wǎng)絡(luò)板(2)，上層介質(zhì)板(21)連接有給天線輻射體(I)饋電的第一饋電探針(14)，下層介質(zhì)板(22)連接有用于插到射頻連接器(3)的所述第二饋電探針(25)。
全文摘要
本發(fā)明屬于無線通信導(dǎo)航及天線技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及高性能天線設(shè)計(jì)、天線小型化、寬帶化技術(shù)，用于小型化或者手持式的衛(wèi)星導(dǎo)航地面應(yīng)用系統(tǒng)用戶機(jī)設(shè)備等，其不同之處在于其包括連接在一起的天線輻射體、饋電網(wǎng)絡(luò)板、射頻連接器，所述天線輻射體是矩形微帶天線，該天線輻射體為基于高介電常數(shù)的介質(zhì)材料，所述介質(zhì)材料的上、下兩面均刷有銀層從而構(gòu)成小型化貼片天線，所述天線輻射體通過兩個(gè)第一饋電探針與饋電網(wǎng)絡(luò)板焊接在一起，射頻信號(hào)通過饋電網(wǎng)絡(luò)板后再經(jīng)過兩個(gè)第一饋電探針給天線輻射體饋電。本發(fā)明滿足衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)需要的輻射特性的同時(shí)小型化，為衛(wèi)星導(dǎo)航用戶機(jī)設(shè)備提供高性能天線模塊。
文檔編號(hào)H01Q1/38GK103066384SQ20121057742
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者徐云學(xué), 李德識(shí), 范創(chuàng)偉, 袁海林, 毋國華 申請(qǐng)人:武漢基數(shù)星通信科技有限公司