[发明专利]用于北斗导航系统的嵌套复合环微带多频天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种嵌套复合环天线，尤其涉及一种用于北斗导航系统的嵌套复合环微带多频天线。

背景技术

自2000年以来，中国已成功发射了4颗北斗一号导航定位卫星和8颗北斗二号导航定位卫星，已建成北斗一号导航试验系统并正在建设覆盖全球的北斗二号卫星定位系统。目前该导航系统具备在中国及其周边地区范围内的定位、授时、报文和GPS广域差分功能，并已在测绘、电信、水利、交通运输、渔业、勘探、森林防火和国家安全等诸多领域逐步发挥重要作用。天线作为卫星导航的重要部件，对卫星导航系统的好坏起着重要作用。

随着卫星导航定位技术的发展，卫星导航系统应用领域不断扩展，其终端接收机类型也越来越多。根据用途可分为车载式、舰载式、机载式、星载式以及弹载式等。所以它对终端天线要求要有电气特性、机械特性、较强的适应环境的能力。目前常用的卫星终端天线有十字交叉振子天线、四臂螺旋天线、微带天线以及螺旋天线。其中，微带天线以其优良的性能而广泛应用于卫星终端接收设备中。1953年，G.A.DeschamPs教授提出利用微带线的辐射来制成微带微波天线的概念，1955年H.Gutton和G.Baissinot申请了专利。1972年，芒森（R.E.Munson）和豪威尔（J.Q.Howell）等研制成功了第一批实用的微带天线，之后随着基片的光刻技术和各种低损耗机制材料的出现，微带天线得到了迅速地发展。在展宽带宽方面CamNguyen等人提出了采用不同材料的介质基板、天线加载、采用、口径耦合等方式来展宽频带带宽。在如何实现双频或多频天线时，D.M.Pozar和K-L Wong教授等提出了采用同一贴片，通过加载或开缝的方法改变贴片各种自然模的场分布，进而使谐振频率受到调制，最终实现双频或多频工作；对于圆极化技术方面，国内西安电子科技大学的朱艳玲和焦永昌等设计了一种共口径双频双圆极化的微带天线，通过工作于高次模和主模的辐射贴片嵌套实现了双频双圆极化的要求，此外不但可以通过馈电激起两个模式的线极化波幅度相等、相位差90°时，就能得到圆极化的辐射波，还可以通过正交双馈来实现圆极化；对于天线的小型化，Hately，M.C和Kabbary，F.M，Stewant,B.G发明了交叉场天线，这也是最早的小型天线，此后人们研究出了可采用高介电常数、开缝、曲流技术、加载短路探针、PBG结构、分形等技术来实现天线的小型化。

基于北斗导航系统的嵌套复合环微带多频天线的实现，主要措施有：辐射单元结构的耦合谐振调频技术，馈入结构包括馈电点的位置及馈隙调整、各臂交叉角度、嵌套环大小等。由于该天线的辐射单元为矩形辐射贴片，带有调频结构，具有结构稳定、节省材料、覆盖均匀等优点，而且能达到北斗及GPS等卫星系统对终端天线的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种回波损耗低、增益高、干扰小且具有全向辐射特性的用于北斗导航系统的嵌套复合环微带多频天线。

本发明设有基板，所述基板为双面敷铜矩形基板，所述基板的一面刻蚀成辐射贴片，基板的另一面作为接地面；所述辐射贴片是通过内层最小正方形嵌套环向外延伸到次外层的嵌套环，进而由次外层的嵌套环延伸到最外层的嵌套环，所述内层最小正方形嵌套环、次外层的嵌套环和最外层的嵌套环组成嵌套复合环，所述内层最小正方形嵌套环、次外层的嵌套环和最外层的嵌套环的各臂的宽度相等。

所述基板可采用陶瓷介质基板，基板的边长可为25mm±0.05mm，厚度可为3mm±0.05mm。

所述内层最小正方形嵌套环、次外层的嵌套环和最外层的嵌套环的各臂的宽度可为1～3mm，各臂之间的距离可为1～4mm；内层最小正方形嵌套环的各折叠臂的长度可为4～10mm，次外层的嵌套环的各折叠臂的长度可为8～18mm，最外层的嵌套环的各折叠臂的长度可为16～28mm。该辐射贴片各辐射臂之间成90°折叠交叉，构成闭合嵌套环，从而增加了天线的带宽、减小了天线回波损耗、提高了天线增益等，进一步优化了天线的性能。

所述内层最小正方形嵌套环与次外层的嵌套环之间的距离可为2mm±0.05mm，次外层的嵌套环与最外层的嵌套环之间的距离可为2.5mm±0.05mm；所述内层最小正方形嵌套环的折叠臂长可为8mm±0.05mm；次外层的嵌套环的折叠臂的长度可为15mm±0.05mm，最外层的嵌套环的折叠臂的长度可为22mm±0.05mm。