本申請屬于衛(wèi)星導(dǎo)航天線，具體涉及一種小型化衛(wèi)星導(dǎo)航天線模組及電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（gnss）可以向全球用戶提供全天候高質(zhì)量高精度的pnt（positing、navigating、timing，定位、導(dǎo)航、授時）服務(wù)，在軍民領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。然而，由于gnss軌道高度較高且衛(wèi)星發(fā)射功率有限，衛(wèi)星導(dǎo)航信號淹沒在噪聲內(nèi)，極易受到有意或者無意的電磁干擾，嚴(yán)重影響衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)的可用性和穩(wěn)健性。因此，衛(wèi)星導(dǎo)航對抗領(lǐng)域已經(jīng)成為了新的研究熱點。

2、隨著功率放大器和天線技術(shù)的發(fā)展，電磁干擾源更加小型化輕量化，其成本也逐漸降低至十幾美元到幾百美元不等，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于高性能衛(wèi)星導(dǎo)航接收機的價格，部署大量衛(wèi)星導(dǎo)航電磁干擾源形成多來向分布式干擾成本的代價逐漸較小，因此，當(dāng)前復(fù)雜電磁環(huán)境已經(jīng)從單一來向高功率干擾的能量域飽和逐漸向多來向分布式干擾的空間域飽和方向發(fā)展。

3、面對這種多來向分布式干擾，最為常用的抗干擾方式即為利用天線陣列進(jìn)行自適應(yīng)陣列空域抗干擾?？沼蚩垢蓴_陣列自由度為天線陣元數(shù)目-1。但是當(dāng)分布式干擾個數(shù)大于陣列自由度時，衛(wèi)星導(dǎo)航空域抗干擾算法幾乎失效，天線陣列無法保證衛(wèi)星導(dǎo)航接收機正常工作，這種干擾類型統(tǒng)稱為超自由度干擾。目前針對超自由度干擾的公開研究嚴(yán)重不足，幾乎沒有成熟的抗干擾措施。無論采用怎樣的超自由度干擾抑制技術(shù)，仍然難以突破陣列自由度的限制。由此可見，直接增加天線陣列的天線數(shù)目來提升大規(guī)模分布式干擾抑制能力是最有效的方法之一。

4、由于微帶天線具有剖面薄、體積小，易共性等優(yōu)點，已經(jīng)成為應(yīng)用最為廣泛的衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾天線。然而由于衛(wèi)星導(dǎo)航信號主要位于1-1.6ghz左右的l波段，波長較長，受限于柵瓣效應(yīng)與互耦效應(yīng)的影響，陣元尺寸通常為四分之一波長左右，陣元間距通常取半波長，即10-15cm左右，受限于載體平臺的限制，現(xiàn)有衛(wèi)星導(dǎo)航天線陣列通常設(shè)計為方形和圓形，陣元數(shù)目通常為4-7個。而在不改變陣元尺寸和間距的前提下，直接增加天線陣列的天線數(shù)目則需要明顯增加天線陣列尺寸，極大限制了應(yīng)用場景，并給載體平臺帶來巨大挑戰(zhàn)。因此，為了提升相同天線陣列面積下的分布式干擾抑制能力，則應(yīng)打破天線間距半波長的限制，實現(xiàn)相同天線陣列面積下的多天線緊湊型設(shè)計。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于上述技術(shù)問題，本申請?zhí)峁┮环N小型化衛(wèi)星導(dǎo)航天線模組及電子設(shè)備。

2、本申請?zhí)岢龅募夹g(shù)方案為：

3、一種小型化衛(wèi)星導(dǎo)航天線模組，包括：

4、第一介質(zhì)基板；

5、天線單元，鋪設(shè)于所述第一介質(zhì)基板的一側(cè)表面，所述天線單元包括矩形本體，所述矩形本體具有四個半圓區(qū)域，每一所述半圓區(qū)域的直徑與所述矩形本體對應(yīng)的一條邊重合，且每一所述半圓區(qū)域沿自身直徑方向均勻間隔開設(shè)有n個豎槽，以在所述半圓區(qū)域形成n-1個條帶，每一所述條帶均沿與所在邊垂直的方向延伸；

6、其中，n為正整數(shù)；在所述半圓區(qū)域的直徑方向上，位于邊緣的兩個所述豎槽的一條側(cè)邊與所述半圓區(qū)域的弧形邊重合，位于相鄰兩個所述條帶之間的所述豎槽的底邊與所述半圓區(qū)域的弧形邊重合。

7、進(jìn)一步地，以所述矩形本體的對角線為基準(zhǔn)，任意相鄰的兩個所述半圓區(qū)域與另外兩個所述半圓區(qū)域?qū)ΨQ排布。

8、進(jìn)一步地，所述天線模組還包括地板、第二介質(zhì)基板及巴倫結(jié)構(gòu)，所述地板設(shè)置于所述第一介質(zhì)基板遠(yuǎn)離所述天線單元的一側(cè)，所述第二介質(zhì)基板設(shè)置于所述地板遠(yuǎn)離所述第一介質(zhì)基板的一側(cè)，所述巴倫結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述第二介質(zhì)基板遠(yuǎn)離所述地板的一側(cè)；

9、所述巴倫結(jié)構(gòu)具有第一端口及兩個第二端口，所述第一端口與兩個所述第二端口連接，兩個所述第二端口均與所述矩形本體連接。

10、進(jìn)一步地，所述天線模組還包括兩根第一連接柱，兩根所述第一連接柱的一端與所述矩形本體連接，另一端依次穿過所述第一介質(zhì)基板、所述地板及所述第二介質(zhì)基板，并分別與兩個所述第二端口連接。

11、進(jìn)一步地，兩個所述第二端口輸出的信號的相位差為90°。

12、進(jìn)一步地，n為偶數(shù)；所述矩形本體上設(shè)有兩個饋電點，兩個所述饋電點位于相鄰的兩個所述半圓區(qū)域，且位于與所述半圓區(qū)域的圓心對應(yīng)的所述條帶上，兩個所述饋電點與所述矩形本體中心的間距相同，兩個所述饋電點分別與兩個所述第二端口連接。

13、進(jìn)一步地，n為偶數(shù)；

14、所述天線單元還包括四組金屬電容結(jié)構(gòu)，四組所述金屬電容結(jié)構(gòu)與四個半圓區(qū)域一一對應(yīng)布置。

15、進(jìn)一步地，所述巴倫結(jié)構(gòu)還包括兩個連接端，兩個所述連接端均與所述第一端口連接，且分別對應(yīng)兩個所述第二端口設(shè)置；

16、所述天線模組還包括兩條連接電路，兩條所述連接電路分別與兩個所述連接端連接，且兩個所述連接電路具有兩個第三端口，兩個所述第三端口與所述地板連接；

17、每一所述金屬電容結(jié)構(gòu)均包括壓控變?nèi)莨芤约芭c所述壓控變?nèi)莨苓B接的金屬件，所述壓控變?nèi)莨芘c所述條帶的端部連接，四組所述電容結(jié)構(gòu)中的所述金屬件均與所述地板連接。

18、進(jìn)一步地，所述連接電路為lc諧振電路。

19、一種電子設(shè)備，包括如上所述的小型化衛(wèi)星導(dǎo)航天線模組。

20、通過在四邊開槽的結(jié)構(gòu)方式，使得電流沿著天線單元邊緣流動，在一定程度上增加了輻射貼片的等效電長度，以激發(fā)衛(wèi)星導(dǎo)航天線的慢波效應(yīng)，同時為了不改變天線輻射特性和邊緣電磁場特性，通過引入半圓曲線結(jié)構(gòu)來過度條帶，形成上述的半圓區(qū)域。如此，電介質(zhì)的等效介電常數(shù)將會發(fā)生改變，在一定程度上增加了天線的等效電長度，此時，在保證中心頻率不變的前提下，天線的物理尺寸會縮小，從而實現(xiàn)天線模組的小型化設(shè)計，為陣元間距的縮小和互耦抑制奠定基礎(chǔ)。

技術(shù)特征：

1.一種小型化衛(wèi)星導(dǎo)航天線模組，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型化衛(wèi)星導(dǎo)航天線模組，其特征在于，以所述矩形本體的對角線為基準(zhǔn)，任意相鄰的兩個所述半圓區(qū)域與另外兩個所述半圓區(qū)域?qū)ΨQ排布。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型化衛(wèi)星導(dǎo)航天線模組，其特征在于，所述天線模組還包括地板、第二介質(zhì)基板及巴倫結(jié)構(gòu)，所述地板設(shè)置于所述第一介質(zhì)基板遠(yuǎn)離所述天線單元的一側(cè)，所述第二介質(zhì)基板設(shè)置于所述地板遠(yuǎn)離所述第一介質(zhì)基板的一側(cè)，所述巴倫結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述第二介質(zhì)基板遠(yuǎn)離所述地板的一側(cè)；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的小型化衛(wèi)星導(dǎo)航天線模組，其特征在于，所述天線模組還包括兩根第一連接柱，兩根所述第一連接柱的一端與所述矩形本體連接，另一端依次穿過所述第一介質(zhì)基板、所述地板及所述第二介質(zhì)基板，并分別與兩個所述第二端口連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的小型化衛(wèi)星導(dǎo)航天線模組，其特征在于，兩個所述第二端口輸出的信號的相位差為90°。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的小型化衛(wèi)星導(dǎo)航天線模組，其特征在于，n為偶數(shù)；所述矩形本體上設(shè)有兩個饋電點，兩個所述饋電點位于相鄰的兩個所述半圓區(qū)域，且位于與所述半圓區(qū)域的圓心對應(yīng)的所述條帶上，兩個所述饋電點與所述矩形本體中心的間距相同，兩個所述饋電點分別與兩個所述第二端口連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的小型化衛(wèi)星導(dǎo)航天線模組，其特征在于，n為偶數(shù)；

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的小型化衛(wèi)星導(dǎo)航天線模組，其特征在于，所述巴倫結(jié)構(gòu)還包括兩個連接端，兩個所述連接端均與所述第一端口連接，且分別對應(yīng)兩個所述第二端口設(shè)置；

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的小型化衛(wèi)星導(dǎo)航天線模組，其特征在于，所述連接電路為lc諧振電路。

10.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括權(quán)利要求1-9任一項所述的小型化衛(wèi)星導(dǎo)航天線模組。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開一種小型化衛(wèi)星導(dǎo)航天線模組及電子設(shè)備，該天線模組包括：第一介質(zhì)基板及天線單元，天線單元鋪設(shè)于第一介質(zhì)基板的一側(cè)表面，天線單元包括矩形本體，矩形本體具有四個半圓區(qū)域，每一半圓區(qū)域的直徑與矩形本體對應(yīng)的一條邊重合，且每一半圓區(qū)域沿自身直徑方向均勻間隔開設(shè)有n個豎槽，以在半圓區(qū)域形成n?1個條帶，每一條帶均沿與所在邊垂直的方向延伸。采用上述的天線模組，通過在四邊開槽的結(jié)構(gòu)方式，使得電流沿著天線單元邊緣流動，增加了輻射貼片的等效電長度，以激發(fā)衛(wèi)星導(dǎo)航天線的慢波效應(yīng)，同時不會改變天線輻射特性和邊緣電磁場特性，如此，在保證中心頻率不變的前提下，天線的物理尺寸會縮小，從而實現(xiàn)天線模組的小型化設(shè)計。

技術(shù)研發(fā)人員：李相君,魯祖坤,王飛雪,劉文祥,肖偉,李宗楠,耿正霖,馬明,楊益鑫,郝志雨
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國人民解放軍國防科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6