[发明专利]一种双极化多系统兼容型天线

说明书

技术领域

本发明涉及多系统兼容型接收天线，特别涉及可用于卫星导航和无线通信的双极化多系统兼容型接收天线。

背景技术

随着无线通信的发展，第三代移动通信3G以其高速数据传输和宽带多媒体服务的特点受到人们的青睐，它正逐步取代第二代移动通信成为当今世界的主流。卫星导航产业是国家战略性高技术产业，是典型的技术密集型与服务型IT产业，其发展前景十分广阔，预计在今后五到十年内将形成GPS、GLONASS、GALILEO和北斗卫星导航系统融合的全球性导航卫星系统的集合。

随着无线通信系统和各导航系统的发展，多系统并存、多模融合步伐将进一步加快，因此，开发同时兼容上述无线通信系统和卫星导航系统的应用技术，实现多模融合，是通信产业发展的必然趋势。

但是，目前设计多系统兼容型天线存在以下几方面的技术难点：

1、轴比/阻抗带宽的技术

圆极化天线的轴比/阻抗带宽是天线的一个重要的性能指标，传统的单馈微带天线利用微扰产生圆极化波的方法无法达到较宽的轴比/阻抗带宽，所以不能满足多系统兼容的需求。

2、小型化技术

小型化技术是多系统兼容型天线设计中的一大难题。不管从电性能方面来说，还是从机械尺寸方面来说，小型化技术都是不可或缺的。

3、天线增益增强技术

北斗、GPS及GLONASS等卫星导航定位系统要求天线不仅具有很宽的波束范围，还要求天线具有较高的增益。为了达到这种要求，首先要改善端口的阻抗匹配，保证射频信号能够馈入各个天线单元中，减少反射回去的信号能量。在保证端口良好匹配的基础上还要提高天线的辐射效率，使馈入天线的信号能充分的发射出去，减少天线单元中的能量损失，包括介质损耗，金属损耗等。

4、双极化技术

随着无线通信的发展，将移动通信中的线极化天线和卫星导航系统中的圆极化天线相结合成为一种趋势。现有技术多为圆极化与圆极化天线的结合，线极化与圆极化天线的结合为之甚少。

5、双端口隔离度技术

双端口天线的端口隔离度是一个重要指标，如何提高两端口之间的隔离度是天线设计中的难点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种能够兼容多个卫星导航与定位系统和无线通信系统的双极化多系统兼容型天线，且实现良好的阻抗带宽、轴比带宽、增益和小体积等性能。

本发明通过功分器和L型探针对环形金属贴片金属正交耦合馈电，实现了圆极化天线性能，其天线的阻抗带宽、轴比带宽和增益带宽都涵盖了北斗B1、GPS L1、北斗B1-2和GLONASS L1等三个全球卫星定位系统的四个频段；通过电容电感加载的单极子天线实现了线极化天线性能，使得TD-SCDMA的B频段(2010MHz-2025MHz)内具有较好的阻抗带宽和增益；此外还具有小型化，结构紧凑等特点。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种双极化多系统兼容型天线，包括上层圆形电容加载金属贴片、单极子金属柱、上层介质基板、第一短路针、第二短路针、环形金属贴片、中间层第一介质基板、第一L型探针、第二L型探针、中间层第二介质基板、金属地板、底层介质基板和底层Wilkinson功分器；上层圆形电容加载金属贴片附着在上层介质基板的上表面，环形金属贴片附着在中间层第一介质基板的上表面；第一L型探针的长方形金属贴片附着在中间层第二介质基板的上表面，金属地板和底层Wilkinson功分器分别附着在底层介质基板的上表面和下表面；上层介质基板、中间层第一介质基板、中间层第二介质基板和底层介质基板从上到下依次粘接在一起；单极子金属上端连接上层圆形电容加载金属贴片，下端穿过所有介质基板以及金属地板上的圆形挖孔之后与馈电端口连接；第一短路针和第二短路针上端与上层圆形电容加载金属贴片相连，下端与金属地板相连。

上述的一种双极化多系统兼容型天线中，第一L型探针由长方形金属贴片组成L型的长边，短金属柱组成型的短边，第二型探针与第一L型探针结构相同。

上述的一种双极化多系统兼容型天线中，单极子金属柱、第一短路针、第二短路针以及第二L型探针的轴线在同一平面内，该平面将介质基板等分；第一型探针的轴线所在的平面与第二L型探针的轴线所在的平面正交，且交线为单极子金属柱的轴线；第一L型探针的短金属柱的上端与L型探针的长方形金属贴片相连，下端穿过金属地板上的圆形挖孔与Wilkinson功分器的第一低阻抗线的末端相连，第二L型探针与Wilkinson功分器的第二低阻抗线的末端相连。