專利名稱：三頻寬波束圓極化微帶天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適于衛(wèi)星導(dǎo)航和通信的三頻天線，具有波束寬、增益高、駐波小、 結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)良性能。主要用于衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收設(shè)備和衛(wèi)星通信接收設(shè)備上，比如GPS 接收機(jī)、GL0NASS接收機(jī)、CAMPASS接收機(jī)等導(dǎo)航接收設(shè)備，或者海事通信衛(wèi)星接收設(shè)備等。
背景技術(shù)：
目前，衛(wèi)星導(dǎo)航定位、衛(wèi)星通信已經(jīng)在國際上獲得了廣泛使用和推廣，比如美國的 GPS系統(tǒng)，俄羅斯的GL0NASS系統(tǒng)以及海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)等，此外中國CAMPASS系統(tǒng)、歐洲的 GALILEO系統(tǒng)等正在建設(shè)之中，而這些系統(tǒng)中的地面接收機(jī)均需要天線，本發(fā)明中的天線可以用于上述各種系統(tǒng)的接收機(jī)。無論衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收設(shè)備，還是衛(wèi)星通信設(shè)備，一般衛(wèi)星均是不斷運(yùn)動之中，因此接收機(jī)天線一般要求寬波束、圓極化工作狀態(tài)。此外，這些系統(tǒng)均存在多個不同的工作頻點(diǎn)，為了保證每個工作頻點(diǎn)均有很好的性能，通?，F(xiàn)有的天線只能工作在單個頻點(diǎn)上、或者兩個工作頻點(diǎn)上，像工作在三個工作頻點(diǎn)或者以上的天線則較少，尤其是高性能、結(jié)構(gòu)緊湊的多頻圓極化微帶天線。而本發(fā)明則提供了非常好的技術(shù)，可以有效的解決這些問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種有助于減小工作頻點(diǎn)偏差的三頻寬波束圓極化微帶天線。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種三頻寬波束圓極化微帶天線，包括天線罩，在天線罩內(nèi)設(shè)有按照從下至上的順序疊合的饋電網(wǎng)絡(luò)層、第一介質(zhì)層、第一金屬層、第二金屬層、第二介質(zhì)層、第三金屬層、第四金屬層、第三介質(zhì)層、第五金屬層、第四介質(zhì)層和第六金屬層；
在饋電網(wǎng)絡(luò)層、第一介質(zhì)層、第一金屬層、第二金屬層、第二介質(zhì)層、第三金屬層、第四金屬層、第三介質(zhì)層、第五金屬層、第四介質(zhì)層和第六金屬層的中心位置分別設(shè)有第1中心小孔、第2中心小孔、第3中心小孔、第4中心小孔、第5中心小孔、第6中心小孔、第7中心小孔、第8中心小孔、第9中心小孔、第10中心小孔、第11中心小孔，所述第1中心小孔、第 2中心小孔、第3中心小孔、第4中心小孔、第5中心小孔、第6中心小孔、第7中心小孔、第 8中心小孔、第9中心小孔、第10中心小孔、第11中心小孔為孔徑相同的同心孔且由短路螺釘穿過，實(shí)現(xiàn)天線整體的固定和高次模分量的抑制；
所述第三金屬層與第四金屬層連接，在第二介質(zhì)層內(nèi)設(shè)有第一金屬化過孔和第二金屬化過孔，所述第一金屬化過孔和第二金屬化過孔連接于第三金屬層；
在所述的饋電網(wǎng)絡(luò)層上設(shè)有威爾金森90°移相功分器和四分支90°移相功分器； 在第三金屬層與饋電網(wǎng)絡(luò)層之間設(shè)有第一饋電針和第二饋電針，所述第一饋電針的一端與第一金屬化過孔連接，第一饋電針的另一端與威爾金森90°移相功分器的一個輸出端連接，在第一饋電針與第一金屬層、第二金屬層之間設(shè)有第1絕緣間隙；所述第二饋電針的一端與第二金屬化過孔連接，第二饋電針的另一端與威爾金森90°移相功分器的另一個輸出端連接第二饋電針，在第二饋電針與第一金屬層、第二金屬層之間設(shè)有第2絕緣間隙；
在第六金屬層與饋電網(wǎng)絡(luò)層之間設(shè)有第三饋電針和第四饋電針，所述第三饋電針的一端與第六金屬層連接，第3饋電針的另一端與四分支90°移相功分器的一個輸出端連接， 在第三饋電針與第一金屬層、第二金屬層、第三金屬層、第四金屬層和第五金屬層之間設(shè)有第三絕緣間隙；所述第四饋電針的一端與第六金屬層連接，第四饋電針的另一端與四分支 90°移相功分器的另一個輸出端連接，在第四饋電針與第一金屬層、第二金屬層、第三金屬層、第四金屬層和第五金屬層之間設(shè)有第4絕緣間隙。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明中采用多層微帶結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)低剖面圓極化寬波束三頻天線，特別采用了相互連接的第四金屬層6和第三金屬層7，第二介質(zhì)層8開有第一金屬化過孔13-3和第二金屬化過孔16-3，可以在第三層金屬層7上開有第一孔13-2和第二孔16-2，用于焊接饋電針13和 16的上端，由于孔13-3和16-3為金屬化過孔，因此可以有效焊接，同時避免第四金屬層6 和第三介質(zhì)層5之間存在縫隙，使第四金屬層6和第三介質(zhì)層5貼合在一起，從而避免第二工作頻點(diǎn)產(chǎn)生較大偏差，適于大量生產(chǎn)而無需重復(fù)調(diào)試。本發(fā)明中采用饋電網(wǎng)絡(luò)層12，包括兩組90°移相功分器，分別為三分支90°移相功分器18，主要用于最低工作頻點(diǎn)，對應(yīng)第二介質(zhì)層8及相鄰金屬層構(gòu)成的天線饋電，饋電點(diǎn)為饋電22;四分支90°移相功分器19，同時實(shí)現(xiàn)寬帶90°移相功分，同時完成對應(yīng)第四介質(zhì)層3及相鄰金屬層構(gòu)成的天線和第三介質(zhì)層5及相鄰金屬層構(gòu)成的天線的饋電，饋電點(diǎn)分為為饋電20和饋電21。該結(jié)構(gòu)可以非常便利的實(shí)現(xiàn)任意工作頻點(diǎn)的圓極化。本發(fā)明中采用第二金屬層9和第一金屬層10兩層金屬層連接結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)饋電網(wǎng)絡(luò)12以及后繼電路和上層天線部分的有效隔離。


在結(jié)合附圖閱讀描述后，本發(fā)明的上述目的、其它特征和優(yōu)點(diǎn)都會更明顯，其中 圖1是本發(fā)明的前視圖。圖2是本發(fā)明的側(cè)視圖。
圖3是本發(fā)明的A-A剖面圖。
圖4是本發(fā)明的B-B剖面圖。
圖5是本發(fā)明的C-C剖面圖。
圖6是本發(fā)明的D-D剖面圖。
圖7是本發(fā)明的E-E剖面圖。
圖8是本發(fā)明的F-F剖面圖。
圖9是本發(fā)明的G-G剖面圖。
圖10是本發(fā)明的H-H剖面圖。
圖11是本發(fā)明的I-I剖面圖。
圖12是本發(fā)明的J-J剖面圖。
圖13是本發(fā)明的K-K剖面圖。
其中，1為天線罩，2為第六金屬層，3為第四介質(zhì)層，4為第五金屬層，5為第
4層，6為第四金屬層，7為第三金屬層，8為第二介質(zhì)層，9為第二金屬層，10為第一金屬層，11 為第一介質(zhì)層，12為饋電網(wǎng)絡(luò)層，13為第一饋電針，14為第三饋電針，15短路螺釘，16為第二饋電針，17為第四饋電針，18為威爾金森功分器，19為四分支功分器，20第一工作頻率輸入端口或者是第二工作頻率輸入端口，21為第一工作頻率輸入端口或者是第二頻率輸入端口，22為第三工作頻率輸入端口，23為絕緣空隙，23-1為絕緣空隙，24為絕緣空隙，24_1絕緣空隙。
具體實(shí)施例方式一種三頻寬波束圓極化微帶天線，包括天線罩1，在天線罩1內(nèi)設(shè)有按照從下至上的順序疊合的饋電網(wǎng)絡(luò)層12、第一介質(zhì)層11、第一金屬層10、第二金屬層9、第二介質(zhì)層 8、第三金屬層7、第四金屬層6、第三介質(zhì)層5、第五金屬層4、第四介質(zhì)層3和第六金屬層2 ；
在饋電網(wǎng)絡(luò)層12、第一介質(zhì)層11、第一金屬層10、第二金屬層9、第二介質(zhì)層8、第三金屬層7、第四金屬層6、第三介質(zhì)層5、第五金屬層4、第四介質(zhì)層3和第六金屬層2的中心位置分別設(shè)有第1中心小孔15-1、第2中心小孔15-2、第3中心小孔15_3、第4中心小孔 15-4、第5中心小孔15-5、第6中心小孔15-6、第7中心小孔15-7、第8中心小孔15-8、第9 中心小孑L 15-9、第10中心小孑L 15-10、第11中心小孑L 15-11，所述第1中心小孑L 15-1、第2 中心小孔15-2、第3中心小孔15-3、第4中心小孔15_4、第5中心小孔15_5、第6中心小孔 15-6、第7中心小孑L 15-7、第8中心小孔15-8、第9中心小孔15-9、第10中心小孔15-10、 第11中心小孔15-11為孔徑相同的同心孔且由短路螺釘15穿過，實(shí)現(xiàn)天線整體的固定和高次模分量的抑制；
所述第三金屬層7與第四金屬層6連接，在第二介質(zhì)層8內(nèi)設(shè)有第一金屬化過孔13-3 和第二金屬化過孔16-3，所述第一金屬化過孔13-3和第二金屬化過孔16-3連接于第三金屬層7 ；
在所述的饋電網(wǎng)絡(luò)層12上設(shè)有威爾金森90°移相功分器18和四分支90°移相功分器19 ；
在第三金屬層7與饋電網(wǎng)絡(luò)層12之間設(shè)有第一饋電針13和第二饋電針16，所述第一饋電針13的一端與第一金屬化過孔13-3連接，第一饋電針13的另一端與威爾金森90° 移相功分器18的一個輸出端13-6連接，在第一饋電針13與第一金屬層10、第二金屬層9 之間設(shè)有第1絕緣間隙23 ；所述第二饋電針16的一端與第二金屬化過孔16-3連接，第二饋電針16的另一端與威爾金森90°移相功分器18的另一個輸出端16-6連接第二饋電針 16，在第二饋電針16與第一金屬層10、第二金屬層9之間設(shè)有第2絕緣間隙23-1 ；
在第六金屬層2與饋電網(wǎng)絡(luò)層12之間設(shè)有第三饋電針14和第四饋電針17，所述第三饋電針14的一端與第六金屬層2連接，第3饋電針14的另一端與四分支90°移相功分器 19的一個輸出端14-11連接，在第三饋電針14與第一金屬層10、第二金屬層9、第三金屬層 7、第四金屬層6和第五金屬層4之間設(shè)有第三絕緣間隙M ；所述第四饋電針17的一端與第六金屬層2連接，第四饋電針17的另一端與四分支90°移相功分器19的另一個輸出端 17-11連接，在第四饋電針17與第一金屬層10、第二金屬層9、第三金屬層7、第四金屬層6 和第五金屬層4之間設(shè)有第4絕緣間隙M-1。更具體來說本發(fā)明所述的三頻寬波束圓極化微帶天線，包括饋電網(wǎng)絡(luò)層12、第一介質(zhì)層11、第一金屬層10、第二金屬層9、第二介質(zhì)層8、第三金屬層7、第四金屬層6、第三介質(zhì)層5、第五金屬層4、第四介質(zhì)層3和第六金屬層2和天線罩1構(gòu)成，該11層結(jié)構(gòu)可以都是圓形結(jié)構(gòu)，也可以都是方形結(jié)構(gòu)，或者部分圓形結(jié)構(gòu)部分方形結(jié)構(gòu)；天線罩12可以是方形結(jié)構(gòu)或者是圓形結(jié)構(gòu)；最上層介質(zhì)材料C3)和相鄰上下層對應(yīng)最高工作頻點(diǎn)；第二層介質(zhì)材料(6)和相鄰上下層對應(yīng)第二工作頻點(diǎn)；第三層介質(zhì)材料(8)和相鄰上下層對應(yīng)最低工作頻點(diǎn)；第四介質(zhì)材料(11)和相鄰上下層構(gòu)成匹配網(wǎng)絡(luò)電路，用于實(shí)現(xiàn)功分和90°移相；對于11層結(jié)構(gòu)，中心均有同心圓孔，采用金屬螺釘把這些結(jié)構(gòu)固定在最下層金屬層上，該金屬螺釘稱為短路螺釘，具有兩個作用其一固定，其二抑制高次模；兩個短饋電針，穿過底層的饋電網(wǎng)絡(luò)層12、第一介質(zhì)層11、第一金屬層10、第二金屬層9、第二介質(zhì)層8、第三金屬層7，完成低頻天線部分的饋電；第三饋電針14和第四饋電針17，穿過底層饋饋電網(wǎng)絡(luò)層12、第一介質(zhì)層11、第一金屬層10、第二金屬層9、第二介質(zhì)層8、第三金屬層7、第四金屬層6、第三介質(zhì)層5、第五金屬層4、第四介質(zhì)層3和第六金屬層2，完成兩個高頻天線部分的饋電；饋電網(wǎng)絡(luò)層12完成兩個功能，實(shí)現(xiàn)針對第一饋電針13和第二饋電針16的90°移相功分器，第三饋電針14和第四饋電針17的90°移相功分器，用于實(shí)現(xiàn)天線的圓極化功能，根據(jù)移相正90°或者負(fù)90°，可以方便的實(shí)現(xiàn)左旋圓極化或者右旋圓極化；天線罩主要用于保護(hù)天線，防止雨水的腐蝕等。下面參加本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)內(nèi)容，實(shí)施例1結(jié)合附圖進(jìn)行說明。在可能的情況下，用于所有附圖和說明的同一標(biāo)號表示相同或相似的部分。該實(shí)施例是一種用于CAMPASS系統(tǒng)的地面接收天線，其最高工作頻點(diǎn)為S波段，其余兩個工作頻點(diǎn)為L波段，均是圓極化，整體結(jié)構(gòu)如圖1到圖12所示結(jié)構(gòu)，其每個工作頻段的駐波均小于1. 5，每個工作頻點(diǎn)的_3dB波束寬度達(dá)到160°，6dB軸比波束寬度達(dá)到160°，每個工作頻點(diǎn)的增益均大于3dB。盡管本發(fā)明已經(jīng)參照附圖和優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說明，但是，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。本發(fā)明的各種更改、變化，和等同物有所附的權(quán)利要求書的內(nèi)容涵蓋。
權(quán)利要求
1. 一種三頻寬波束圓極化微帶天線，其特征在于，包括天線罩(1)，在天線罩(1)內(nèi)設(shè)有按照從下至上的順序疊合的饋電網(wǎng)絡(luò)層(12)、第一介質(zhì)層(11)、第一金屬層(10)、第二金屬層(9)、第二介質(zhì)層(8)、第三金屬層(7)、第四金屬層(6)、第三介質(zhì)層(5)、第五金屬層 (4)、第四介質(zhì)層(3)和第六金屬層(2);在饋電網(wǎng)絡(luò)層(12)、第一介質(zhì)層(11)、第一金屬層(10)、第二金屬層(9)、第二介質(zhì)層(8)、第三金屬層(7)、第四金屬層(6)、第三介質(zhì)層(5)、第五金屬層(4)、第四介質(zhì)層(3)和第六金屬層(2)的中心位置分別設(shè)有第1中心小孔(15-1)、第2中心小孔(15-2)、第3中心小孔(15-3)、第4中心小孔(15-4)、第5中心小孔(15-5)、第6中心小孔(15_6)、第7中心小孔(15-7)、第8中心小孔(15-8)、第9中心小孔(15-9)、第10中心小孔(15-10)、第11中心小孔(15-11)，所述第1中心小孔(15-1)、第2中心小孔(15-2)、第3中心小孔(15-3)、第 4中心小孔(15-4)、第5中心小孔(15-5)、第6中心小孔(15-6)、第7中心小孔(15-7)、第8 中心小孔(15-8)、第9中心小孔(15-9)、第10中心小孔(15-10)、第11中心小孔(15-11)為孔徑相同的同心孔且由短路螺釘(15)穿過，實(shí)現(xiàn)天線整體的固定和高次模分量的抑制；所述第三金屬層(7)與第四金屬層(6)連接，在第二介質(zhì)層(8)內(nèi)設(shè)有第一金屬化過孔 (13-3)和第二金屬化過孔(16-3)，所述第一金屬化過孔(13-3)和第二金屬化過孔(16-3) 連接于第三金屬層(7);在所述的饋電網(wǎng)絡(luò)層(12)上設(shè)有威爾金森90°移相功分器(18)和四分支90°移相功分器(19);在第三金屬層(7)與饋電網(wǎng)絡(luò)層(12)之間設(shè)有第一饋電針(13)和第二饋電針(16)，所述第一饋電針(13)的一端與第一金屬化過孔(13-3)連接，第一饋電針(13)的另一端與威爾金森90°移相功分器(18)的一個輸出端(13-6)連接，在第一饋電針(13)與第一金屬層 (10)、第二金屬層(9)之間設(shè)有第1絕緣間隙(23)；所述第二饋電針(16)的一端與第二金屬化過孔(16-3)連接，第二饋電針(16)的另一端與威爾金森90°移相功分器(18)的另一個輸出端(16-6)連接第二饋電針(16)，在第二饋電針(16)與第一金屬層(10)、第二金屬層(9)之間設(shè)有第2絕緣間隙(23-1)；在第六金屬層(2)與饋電網(wǎng)絡(luò)層(12)之間設(shè)有第三饋電針(14)和第四饋電針(17)， 所述第三饋電針(14)的一端與第六金屬層(2)連接，第3饋電針(14)的另一端與四分支 90°移相功分器(19)的一個輸出端(14-11)連接，在第三饋電針(14)與第一金屬層(10)、 第二金屬層(9)、第三金屬層(7)、第四金屬層(6)和第五金屬層(4)之間設(shè)有第三絕緣間隙 (24)；所述第四饋電針(17)的一端與第六金屬層(2)連接，第四饋電針(17)的另一端與四分支90°移相功分器(19)的另一個輸出端(17-11)連接，在第四饋電針(17)與第一金屬層(10)、第二金屬層(9)、第三金屬層(7)、第四金屬層(6)和第五金屬層(4)之間設(shè)有第4 絕緣間隙(24-1)。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一種三頻寬波束圓極化微帶天線，包括天線罩，在天線罩內(nèi)設(shè)有按照從下至上的順序疊合的饋電網(wǎng)絡(luò)層、第一介質(zhì)層、第一金屬層、第二金屬層、第二介質(zhì)層、第三金屬層、第四金屬層、第三介質(zhì)層、第五金屬層、第四介質(zhì)層和第六金屬層，且由短路螺釘穿過固定；第三金屬層與第四金屬層連接，在第二介質(zhì)層內(nèi)設(shè)有第一金屬化過孔和第二金屬化過孔，所述第一金屬化過孔和第二金屬化過孔連接于第三金屬層；在所述的饋電網(wǎng)絡(luò)層上設(shè)有威爾金森90°移相功分器和四分支90°移相功分器；在第三金屬層與饋電網(wǎng)絡(luò)層之間設(shè)有第一饋電針和第二饋電針，在第六金屬層與饋電網(wǎng)絡(luò)層之間設(shè)有第三饋電針和第四饋電針。
文檔編號H01Q1/38GK102570017SQ201110420390
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者夏繼鋼, 曹振新, 湯湘?zhèn)?申請人:東南大學(xué), 中電科技揚(yáng)州寶軍電子有限公司