一種寬帶寬波束圓極化八木-微帶天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種寬帶寬波束圓極化八木-微帶天線。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的發(fā)展，多模衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在人類社會的工作生活中起著 越來越重要的作用。目前全球已經(jīng)發(fā)展成熟以及還正在發(fā)展的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)包括北斗 (COMPASS)、GPS、Galileo和GLONASS四大模式。因此，多模衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的終端天線需要 覆蓋到四大導(dǎo)航的工作頻段。而一般的微帶天線帶寬窄，這限制了其在多模導(dǎo)航天線中的 應(yīng)用。同時，由于圓極化波具有較弱的多徑效應(yīng)和較強(qiáng)的抗雨雪干擾的特性，在衛(wèi)星導(dǎo)航定 位系統(tǒng)中，常用的衛(wèi)星導(dǎo)航信號一般為圓極化波。不僅如此，所需天線對方向圖也有特定的 要求。天線在地平面以上空間，需要提供均勻的幅度響應(yīng)，形成寬波束天線。因此，這對終 端天線提出了新的要求。
[0003] 寬波束天線是通過改變天線方向圖，從而實現(xiàn)對波束寬度的改變?，F(xiàn)有技術(shù)中存 在一種寬波束圓極化天線0,如圖1所示，由一個圓形貼片和四個加載單極子組成。其中圓 形貼片為激勵單元，四個加載單極子為寄生單元，利用同軸對中間的圓形貼片進(jìn)行饋電，通 過在圓形貼片上開縫隙來實現(xiàn)圓極化輻射。由于加載單極子與圓形貼片之間的偶和作用， 可以使天線的波束寬度得到展寬。但是，由于加入了加載單極子，該寬波束圓極化天線的剖 面比較高，破壞了微帶天線的低剖面特性。另外，寄生的加載單極子使得該天線在實際的生 產(chǎn)加工時比較困難。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中存在另一種寬波束圓極化天線（S.X.Ta，J.J.Han，I.Park. CompactCircularlyPolarizedCompositeCavity-BackedCrossedDipole forGPSApplications[J].JournalofElectromagneticEngineeringand Science，2013, 13(1) :44-49)，如圖2所示，由兩個印刷交叉偶極子和一個反射腔組成。通 過對兩個交叉偶極子進(jìn)行90°相位差饋電，可以形成圓極化輻射。通過將偶極子彎折和兩 段箭頭形分布，利用曲流技術(shù)來使其尺寸減小。但是，反射腔的尺寸太大，限制了該天線的 應(yīng)用。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)的第三種寬波束圓極化天線（Z.K.Pan,W.X.Lin,Q.X.Chu.Compact Wide-BeamCircularly-PolarizedMicrostripAntennawithaParasiticRing forCNSSApplication[J].IEEETransactionsonAntennasandPropagati on，2014, 62(5) :2847-2850)，如圖3所示。該天線利用寄生環(huán)來形成雙層天線來使其波束 寬度得到展寬。天線由上下兩層介質(zhì)板組成，上層介質(zhì)板上的寄生環(huán)直徑為A/4。下層介 質(zhì)板上的輻射貼片的最大輻射方向為9 =0°方向，即Z軸。上層介質(zhì)板上的寄生環(huán)的最 大輻射方向為9 =90°方向。因此，將輻射貼片與寄生環(huán)結(jié)合起來，天線的波束寬度將會 在一定程度上展寬。該天線的諧振頻率與圓極化性能分別由下層介質(zhì)板上的圓形貼片大小 和矩形枝節(jié)所決定。但是，該天線的圓極化波束寬度并不太理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種新型的寬波束圓極化天線，S卩八木_微帶天 線，該新型天線設(shè)計的創(chuàng)新點就是天線在寬帶工作的前提下，將八木天線的引向器與微帶 貼片相結(jié)合，從而使天線的波束寬度得到展寬。
[0007] 本發(fā)明具體采用如下技術(shù)方案：
[0008] 一種寬帶寬波束圓極化八木-微帶天線，其結(jié)構(gòu)如圖4所示，包括介質(zhì)基板、方形 輻射貼片、四組結(jié)構(gòu)相同的微帶振子組及接地金屬板，所述方形輻射貼片與四組微帶振子 組均位于所述介質(zhì)基板上表面，所述接地金屬板位于所述介質(zhì)基板下表面；所述天線采用 雙端口同軸正交饋電，所述兩個同軸饋電端口在饋電時幅度相等、相位差為90°，從而實現(xiàn) 圓極化輻射；所述四組微帶振子組以方形貼片為中心，分別位于所述方形輻射貼片的四條 側(cè)邊外側(cè)，每個微帶振子組由兩條以上由內(nèi)至外長度逐漸減小的微帶振子平行排布而成。
[0009] 所述微帶振子相當(dāng)于八木天線中的引向器，其作用就是可以將中間方形的輻射貼 片所激勵起的電磁波，向四周水平方形所展寬。
[0010] 進(jìn)一步的，為了使正方形貼片小型化，在其中心進(jìn)行了十字形開槽處理，所述十字 形槽的兩邊分別與方形輻射貼片的兩條對角線重合。
[0011] 進(jìn)一步的，由于同軸饋電結(jié)構(gòu)的探針部分具有感性電抗，這會影響到天線整體的 輸入阻抗從而對匹配造成困難，為了使探針帶來的感性電抗所產(chǎn)生的影響盡量減小，在輻 射貼片上的每個饋點外分別設(shè)置有一個環(huán)形槽，饋點位于相應(yīng)的環(huán)形槽內(nèi)，通過這兩個圓 環(huán)形槽所帶來的容性電抗，可以減小探針的感性電抗，使天線更容易進(jìn)行阻抗匹配，達(dá)到諧 振狀態(tài)，從而展寬阻抗帶寬。
[0012] 本發(fā)明的有益效果是：
[0013] 本發(fā)明通過方形貼片作為激勵貼片，其四條邊周圍的微帶振子作為寄生陣子，寄 生陣子的長度逐漸減小且具有引向作用，可以將中間方形貼片豎直向上的電磁波能量向四 周的水平方向引向，能夠?qū)崿F(xiàn)寬波束特性；本發(fā)明的寬波束八木-微帶天線尺寸小，帶寬 寬，圓極化輻射特性好，并且天線結(jié)構(gòu)易于加工，成本低廉。
【附圖說明】
[0014]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中第一種寬波束圓極化天線的結(jié)構(gòu)圖，；
[0015] 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中第二種寬波束圓極化天線的結(jié)構(gòu)圖；
[0016] 圖3是現(xiàn)有技術(shù)中第三種寬波束圓極化天線的結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖4是本發(fā)明的寬波束圓極化八木-微帶天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖5是本發(fā)明實施例的寬波束圓極化八木-微帶天線的饋電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖6是本發(fā)明的八木-微帶天線的寬頻帶諧振特性圖；
[0020]圖7是本發(fā)明的八木-微帶天線的寬頻帶圓極化3dB軸比圖；
[0021] 圖8是本發(fā)明的八木-微帶天線工作在GPS系統(tǒng)的L1頻段的3dB軸比圓極化波 束寬度；
[0022] 圖9是本發(fā)明的八木-微帶天線工作在GPS系統(tǒng)的L1頻段的半功率波束寬度；
[0023] 圖10是本發(fā)明的八木-微帶天線工作在GPS系統(tǒng)的L1頻段的交叉極化情況；
[0024]其中，1和2為介質(zhì)基板，3為方形輻射貼片，4、5、6為微帶振子，7和8為方形貼片