專利名稱：一種用于移動衛(wèi)星通信設備的組合微帶貼片天線的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及工作于不同波段且連接到公共饋線系統(tǒng)即單饋點的獨立有源天線單元的組合，尤其是涉及一種用于移動衛(wèi)星通信設備的組合微帶貼片天線。
背景技術(shù)：
在雙向移動衛(wèi)星通信中，衛(wèi)星上的發(fā)射系統(tǒng)用圓極化波廣播信號，以便移動的交通工具和用戶配用的移動衛(wèi)星通信設備在與衛(wèi)星無關(guān)的任何方向上可以接收，其天線無須對準交通工具和用戶，同樣，當移動的交通工具和用戶配用的移動衛(wèi)星通信設備從地球發(fā)射信號到衛(wèi)星系統(tǒng)時，所發(fā)射的圓極化波也無須調(diào)整天線對準衛(wèi)星。為了滿足這種需求，用于移動衛(wèi)星通信設備的天線必需設計成低角度或?qū)挷ㄊ椛洌野l(fā)射端口和接收端口之間的隔離度高，足以減少端口耦合產(chǎn)生的信號干擾的影響。現(xiàn)有的螺旋天線常用于移動衛(wèi)星通信，用于產(chǎn)生圓極化波傳播，通常從接地金屬板的表面突出1/4λ0～1/2λ0(其中λ0為天線工作波長)，使得天線輻射單元高達數(shù)厘米，除樣式不吸引人外，還增加了空氣動力學上的拖曳。低縱截面的微帶天線可以彌補上述不足，但是傳統(tǒng)的單饋點微帶圓極化天線尚存在以下缺點(1)沒有足夠的波束寬度為移動衛(wèi)星通信應用提供寬覆蓋；(2)當擁有足夠的波束寬度時，阻抗帶寬卻不足，微帶天線的輻射波束寬度可以通過采用高介質(zhì)常數(shù)材料把天線的尺寸縮小從而產(chǎn)生寬的輻射波束，但這種方法卻使阻抗帶寬減少。K.P.Yang and K.L.Wong，在《Dual-band circularly-polarized square microstrip antenna》(刊載于IEEE Trans.Antennas Propagat.，vol.49，no.3，pp.377-382，Mar.2001)提出在正方形輻射金屬片的四個角外附加尾狀物，以縮小天線尺寸，通常尺寸減少的百分比約20％～30％，但是不能有效地產(chǎn)生非常寬的寬波束輻射模式。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提出一種能實現(xiàn)更大的尺寸縮小幅度且產(chǎn)生非常寬的波束寬度的用于移動衛(wèi)星通信設備的組合微帶貼片天線。
本實用新型所要進一步解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中單饋點微帶天線難以將寬波束寬度和合理阻抗帶寬兼顧的缺陷，提出一種還能提供合理的阻抗帶寬的用于移動衛(wèi)星通信設備的組合微帶貼片天線。
本實用新型的技術(shù)問題是這樣加以解決的這種用于移動衛(wèi)星通信設備的組合微帶貼片天線，是微帶貼片天線輻射單元的組合，所述天線輻射單元包括一介電質(zhì)基板、一以金屬微帶形式制作并完全覆蓋在所述介電質(zhì)基板一側(cè)面的接地金屬板、一以金屬微帶形式制作在所述介電質(zhì)基板另一側(cè)面的輻射金屬片。
這種用于移動衛(wèi)星通信設備的組合微帶貼片天線的特點是所述輻射金屬片上設有兩組呈正交分布的刻槽，每組刻槽由位于同一直線段且開口處分別位于輻射金屬片的相對邊緣的兩個刻槽組成。
本實用新型的技術(shù)問題是這樣擇優(yōu)加以解決的所述輻射金屬片上還設有兩組呈正交分布的對稱附加尾狀物，每組對稱附加尾狀物由分別位于所述一組對應刻槽開口處的兩個L形對稱附加尾狀物組成，每個L形對稱附加尾狀物的短邊與所述刻槽開口處的輻射金屬片的邊緣相連接，長邊與輻射金屬片的邊緣形狀相同。
本實用新型通過在輻射金屬片上設置刻槽，電流必須繞過輻射金屬片上的刻槽，這樣可以增長電流路徑，有效地縮小微帶天線的尺寸，降低工作頻率，獲得很寬的輻射波束。而在刻槽的每個開口處設有一對附加對稱尾狀物，能更進一步使電流路徑增長，使微帶天線大幅度縮小。
本實用新型的技術(shù)問題是這樣進一步加以解決的所述介電質(zhì)基板的相對介電常數(shù)為3.33～3.43，優(yōu)選的相對介電常數(shù)為3.367。
本實用新型配用介電質(zhì)基板的相對介電常數(shù)為3.33～3.43，并非高值，只是通過調(diào)控刻槽和附加尾狀物的長度，可以既縮小微帶天線尺寸，又使天線能保持約2％的阻抗帶寬，而一般使用高相對介電常數(shù)為10左右的介質(zhì)基板的微帶天線，縮小尺寸后的阻抗帶寬都小于1％。
本實用新型的技術(shù)問題還有以下解決方案所述天線輻射單元的組合，是將至少兩個天線輻射單元在不同高度的平面疊加組合，或者是在同一高度的平面拼接組合。
優(yōu)選的是，將用相互獨立的從移動用戶向衛(wèi)星發(fā)射圓極化信號的1.616GHz天線輻射單元在下面，接收來自空間衛(wèi)星的圓極化信號的2.492GHz天線輻射單元在上面的不同高度的平面疊加組合。兩個以上的多個天線輻射單元單元的組合，可以相應工作在多個頻段。
所述輻射金屬片是方形輻射金屬片、長方形輻射金屬片、圓形輻射金屬片，或橢圓形輻射金屬片。
所述L形對稱附加尾狀物的寬度為0.005λ0～0.009λ0，優(yōu)選的寬度為0.007λ0，其中λ0為天線工作波長。
所述發(fā)射天線輻射單元的輻射金屬片刻槽的長度為0.070λ～0.088λ，優(yōu)選的長度為0.078λ，寬度為0.005λ～0.009λ，優(yōu)選的寬度為0.007λ，其中λ為天線發(fā)射工作波長。
所述接收天線輻射單元的輻射金屬片刻槽的長度為0.070λ′～0.088λ′，優(yōu)選值的長度為0.083λ′，寬度為0.005λ′～0.009λ′，優(yōu)選的寬度為0.008λ′，其中λ′為天線接收工作波長。
所述發(fā)射天線輻射單元的一對L形對稱附加尾狀物的短邊長度為0.012λ～0.018λ，優(yōu)選的長度為0.014λ，長邊長度為0.045λ～0.075λ，優(yōu)選的長度為0.060λ，其中λ為天線發(fā)射工作波長。
所述接收天線輻射單元的一對L形對稱附加尾狀物的短邊長度為0.012λ′～0.018λ′，優(yōu)選的長度為0.016λ′，長邊長度為0.045λ′～0.075λ′，優(yōu)選的長度為0.048λ′，其中λ′為天線接收工作波長。
所述發(fā)射天線輻射單元的另一對L形對稱附加尾狀物的短邊長度為0.012λ～0.018λ，優(yōu)選的長度為0.014λ，長邊長度為0.045λ～0.075λ，優(yōu)選的長度為0.055λ，其中λ為天線發(fā)射工作波長。
所述接收天線輻射單元的另一對L形對稱附加尾狀物的短邊長度為0.012λ′～0.018λ′，優(yōu)選的長度為0.016λ′，長邊長度為0.045λ′～0.075λ′，優(yōu)選的長度為0.057λ′，其中λ′為天線接收工作波長。
減少刻槽或附加尾狀物的長度，都會使天線的工作頻率提高，天線的尺寸變大。但是，單純縮小天線的尺寸會使阻抗帶寬變得很窄。
本實用新型配用介電質(zhì)基板的相對介電常數(shù)為3.33～3.43，并通過在輻射金屬片上設置刻槽和附加尾狀物，獲得很寬的輻射波束，兼顧使天線保持合理的阻抗帶寬。具有天線尺寸緊湊，縱截面低，重量輕，造價低，制作容易，尤其是具有阻抗帶寬好、輻射波束非常寬、阻抗帶寬合理的優(yōu)點，可以廣泛用于移動車載和移動手持的衛(wèi)星通信設備。


下面對照附圖并結(jié)合具體實施方式
對本實用新型作進一步說明。
圖1是本實用新型一具體實施方式
的正方形輻射金屬片的主視圖；圖2是包括圖1正方形輻射金屬片的微帶天線輻射單元縱截面圖；圖3是兩個微帶天線輻射單元在不同高度的平面疊加組合示意圖；圖4是三個微帶天線輻射單元在不同高度的平面疊加組合示意圖；
圖5是兩個微帶天線輻射單元在同一高度的平面拼接組合示意圖；圖6是本實用新型一具體實施方式
的長方形輻射金屬片的主視圖；圖7是本實用新型一具體實施方式
的圓形輻射金屬片的主視圖；圖8是本實用新型一具體實施方式
的橢圓形輻射金屬片的主視圖。
圖3、圖5中的兩個微帶天線輻射單元是發(fā)射天線輻射單元8和接收天線輻射單元9。圖4中的三個微帶天線輻射單元是發(fā)射天線輻射單元8、接收天線輻射單元9和另一接收天線輻射單元10。
具體實施方式
具體實施方式
(一)一種用于移動衛(wèi)星通信設備的組合微帶貼片天線該組合微帶貼片天線，如圖1、圖2、圖3所示，是微帶貼片發(fā)射天線輻射單元在下面、接收天線輻射單元在上面的不同高度的平面疊加組合。所述天線輻射單元包括介電質(zhì)基板7、以金屬微帶形式制作并完全覆蓋在介電質(zhì)基板7一側(cè)面的接地金屬板4、以金屬微帶形式制作在介電質(zhì)基板7另一側(cè)面的輻射金屬片1。
輻射金屬片1的大小小于介電質(zhì)基板7，輻射金屬片1的形狀與接地金屬板4相同，都是正方形，且在其一側(cè)鄰近中心處設有一極化波信號饋電針通孔5，與SMA連接器6配用。
所述輻射金屬片1上設有兩組呈正交分布的刻槽2，每組刻槽2由位于同一直線段且開口處分別位于輻射金屬片1的相對邊緣的兩個刻槽組成。
所述輻射金屬片1上還設有兩組呈正交分布的對稱附加尾狀物3，每組對稱附加尾狀物3由分別位于所述一組對應刻槽2開口處的兩個L形對稱附加尾狀物組成，每個L形對稱附加尾狀物的短邊與所述刻槽2開口處的輻射金屬片1的邊緣相連接，長邊與輻射金屬片1的邊緣形狀相同。輻射金屬片1的寬度L3＝0.007λ0，其中λ0為天線工作波長。
所述介電質(zhì)基板7的相對介電常數(shù)為3.367，厚度為1.524mm。
所述發(fā)射天線輻射單元8的接地金屬板4的邊長L6＝60.0mm＝0.324λ；所述發(fā)射天線輻射單元8的輻射金屬片1的邊長L0＝37.7mm＝0.203λ；所述輻射金屬片1上的刻槽2的長度D2＝14.60mm＝0.078λ，寬度D1＝1.30mm＝0.007λ；一對L形對稱附加尾狀物3的長邊長度L2＝11.180mm＝0.060λ，短邊長度L1＝2.65mm＝0.014λ；另一對L形對稱附加尾狀物3的長邊長度L4＝10.18mm＝0.055λ，短邊長度L1＝2.65mm＝0.014λ；，以上λ＝185mm，為天線發(fā)射工作波長，對應工作頻率為1.616GHz。
所述接收天線輻射單元9的接地金屬板4的邊長L6′＝45.0mm＝0.375λ′；
所述接收天線輻射單元9的輻射金屬片1的邊長L′＝23.7mm＝0.198λ′；所述輻射金屬片1上的刻槽2的長度D2′＝10.00mm＝0.083λ′，寬度D1′＝1.00mm＝0.008λ′；一對L形對稱附加尾狀物3的長邊長度L2′＝5.86mm＝0.048λ′，短邊長度L1′＝2.00mm＝0.016λ′；另一對L形對稱附加尾狀物3的長邊長度L4′＝6.83mm＝0.057λ′，短邊長度L1′＝2.00mm＝0.016λ′；以上λ′＝120mm，為天線接收工作波長，對應工作頻率為2.492GHz。
本具體實施方式
的組合微帶貼片天線尺寸縮小，6dB波束寬度為140°，阻抗帶寬為2％。
具體實施方式
(二)一種用于移動衛(wèi)星通信設備的組合微帶貼片天線該組合微帶貼片天線的輻射金屬片1的形狀與接地金屬板4相同，都是長方形，如圖6所示。
具體實施方式
(三)一種用于移動衛(wèi)星通信設備的組合微帶貼片天線該組合微帶貼片天線的輻射金屬片1的形狀與接地金屬板4相同，都是圓形，如圖7所示。
具體實施方式
(四)一種用于移動衛(wèi)星通信設備的組合微帶貼片天線該組合微帶貼片天線的輻射金屬片1的形狀與接地金屬板4相同，都是橢圓形，如圖8所示。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術(shù)領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本實用新型由所提交的權(quán)利要求書確定的實用新型保護范圍。
權(quán)利要求1.一種用于移動衛(wèi)星通信設備的組合微帶貼片天線，是微帶貼片天線輻射單元的組合，所述天線輻射單元包括一介電質(zhì)基板、一以金屬微帶形式制作并完全覆蓋在所述介電質(zhì)基板一側(cè)面的接地金屬板、一以金屬微帶形式制作在所述介電質(zhì)基板另一側(cè)面的輻射金屬片，其特征在于所述輻射金屬片上設有兩組呈正交分布的刻槽，每組刻槽由位于同一直線段且開口處分別位于輻射金屬片的相對邊緣的兩個刻槽組成。
2.按照權(quán)利要求1所述的用于移動衛(wèi)星通信設備的組合微帶貼片天線，其特征在于所述輻射金屬片上還設有兩組呈正交分布的對稱附加尾狀物，每組對稱附加尾狀物由分別位于所述一組對應刻槽開口處的兩個L形對稱附加尾狀物組成，每個L形對稱附加尾狀物的短邊與所述刻槽開口處的輻射金屬片的邊緣相連接，長邊與輻射金屬片的邊緣形狀相同。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的用于移動衛(wèi)星通信設備的組合微帶貼片天線，其特征在于所述介電質(zhì)基板的相對介電常數(shù)為3.33～3.43。
4.按照權(quán)利要求3所述的用于移動衛(wèi)星通信設備的組合微帶貼片天線，其特征在于所述天線輻射單元的組合，是將至少兩個天線輻射單元在不同高度的平面疊加組合，或者是在同一高度的平面拼接組合。
5.按照權(quán)利要求4所述的用于移動衛(wèi)星通信設備的組合微帶貼片天線，其特征在于所述輻射金屬片是方形輻射金屬片、長方形輻射金屬片、圓形輻射金屬片，或橢圓形輻射金屬片。
6.按照權(quán)利要求5所述的用于移動衛(wèi)星通信設備的組合微帶貼片天線，其特征在于所述輻射金屬片刻槽的長度為0.070λ0～0.088λ0，其中λ0為天線工作波長。
7.按照權(quán)利要求6所述的用于移動衛(wèi)星通信設備的組合微帶貼片天線，其特征在于所述發(fā)射天線輻射單元的輻射金屬片刻槽的長度為0.078λ，其中λ為天線發(fā)射工作波長；所述接收天線輻射單元的輻射金屬片刻槽的長度為0.083λ′，其中λ′為天線接收工作波長。
8.按照權(quán)利要求5所述的用于移動衛(wèi)星通信設備的組合微帶貼片天線，其特征在于所述L形對稱附加尾狀物的短邊長度為0.012λ0～0.018λ0，長邊長度為0.045λ0～0.075λ0，其中λ0為天線工作波長。
9.按照權(quán)利要求8所述的用于移動衛(wèi)星通信設備的組合微帶貼片天線，其特征在于所述發(fā)射天線輻射單元的一對L形對稱附加尾狀物的短邊長度為0.014λ，長邊長度為0.060λ，其中λ為天線發(fā)射工作波長；所述接收天線輻射單元的一對L形對稱附加尾狀物的短邊長度為0.016λ′，長邊長度為0.048λ′，其中λ′為天線接收工作波長。
10.按照權(quán)利要求8所述的用于移動衛(wèi)星通信設備的組合微帶貼片天線，其特征在于所述發(fā)射天線輻射單元的另一對L形對稱附加尾狀物的短邊長度為0.014λ，長邊長度為0.055λ，其中λ為天線發(fā)射工作波長；所述接收天線輻射單元的另一對L形對稱附加尾狀物的短邊長度為0.016λ′，長邊長度為0.057λ′，其中λ′為天線接收工作波長。
專利摘要本實用新型公告了一種用于移動衛(wèi)星通信設備的組合微帶貼片天線，其天線輻射單元包括輻射金屬片，其上設有兩組呈正交分布的刻槽，每組刻槽由位于同一直線段且開口處分別位于輻射金屬片的相對邊緣的兩個刻槽組成，還設有兩組呈正交分布的對稱附加尾狀物，每組對稱附加尾狀物由分別位于一組對應刻槽開口處的兩個L形對稱附加尾狀物組成，每個L形對稱附加尾狀物的短邊與刻槽開口處的輻射金屬片的邊緣相連接，長邊與輻射金屬片的邊緣形狀相同。配用介電質(zhì)基板的相對介電常數(shù)為3.33～3.43。具有天線尺寸緊湊，縱截面低，重量輕，造價低，制作容易，尤其是具有阻抗帶寬好、輻射波束非常寬、阻抗帶寬合理的優(yōu)點，可以廣泛用于移動車載和移動手持的衛(wèi)星通信設備。
文檔編號H01Q13/08GK2857244SQ200520062589
公開日2007年1月10日 申請日期2005年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月3日
發(fā)明者黃衡, 王明莉, 陸貴文, 薛泉, 陳志豪 申請人:深圳國瑞通訊有限公司