[发明专利]小型化三阶频率可重构北斗导航天线

说明书

技术领域：

本发明涉及一种卫星导航天线，具体涉及一种小型化三阶频率可重构北斗导航天线，属于卫星导航天线技术领域。 

背景技术：

随着卫星导航技术的快速发展，许多国家都建立了自己的卫星导航系统，北斗二代（Compass）导航系统是中国自行研制的全球定位卫星导航系统，是即美国的GPS，俄罗斯的GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度高可靠定位、导航、授时服务。北斗二代导航系统一共有三个频段，分别是B1频段（1559MHz——1591MHz）、B2频段（1192MHz——1215MHz）、B3频段（1260MHz——1279MHz）。在导航系统当中，终端导航天线起着至关重要的作用。所以，对于北斗导航三频段手持机，需要设计一种能全部满足三个频段使用要求的北斗导航小型化天线来满足其使用要求。 

传统的三频天线设计难度非常大，尤其是对于北斗二代导航系统的这三个频段，这是因为这三个频带相隔非常窄，而且都要求一定的带宽，同时还必须满足圆极化辐射的特性。所以目前所发表的文献中还没有见到针对北斗二代这三个频点设计的三频天线。宽带GNSS全频段导航天线能满足北斗导航系统三频段的使用要求，但是GNSS天 线最初是为了满足从1.1GHz——1.6GHz的多种卫星体质兼容的全球卫星导航系统的使用要求而设计的。宽带化的设计使其体积非常大，不适合手持机使用，而且1.1GHz——1.6GHz的宽频带性能对于只需要三个频段的北斗二代导航系统而言是一种资源浪费。所以目前来说，北斗二代三频导航天线目前在天线领域依旧是空白。 

可重构天线是近些年新出现的一种天线形式，可重构天线有很多种类，包括频率可重构，方向图可重构，极化可重构天线等等。但无论哪种可重构天线都是通过电开关（二极管）或者机械开关来切换不同的工作模式（改变天线的结构和电流分布）从而实现可重构的。相对于传统天线，可重构天线体积较小并且适合于性能复杂多样化的天线设计。 

微带天线因其小型化、低剖面、易加工的特点在导航天线中有着最广泛的应用，但是目前并没有发表过的文章或者专利能对微带天线进行机械式可重构设计。之前发表的机械式可重构天线多为单极子天线，而且均是通过一个馈电端口在多个单极子之间进行旋转式切换来实现可重构的，这样不能真正意义上实现结构复用从而导致天线体积过大。与此同时，短路加载技术是微带天线一种常用的小型化技术，使用金属探针在微带天线上层贴片和下层地板之间直接连接或者耦合连接，可以使得天线谐振频率大幅下降从而实现小型化。 

发明内容：

本发明针对现阶段北斗二代导航系统的三频段导航天线的空白，以及对北斗手持机天线三频段和小型化的需求，提供了一种三阶频率 可重构微带天线，实现了结构复用，具有小型化，低剖面的特点，并且各项技术指标（带宽、轴比带宽、增益）在三个频段内均满足要求。 

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：小型化三阶频率可重构北斗导航天线，其特征在于：采用短路加载微带天线的形式，所述天线为一由上半部分和下半部分组成的圆柱体；所述上半部分和所述下半部分完全断开； 

所述上半部分为可旋转部分，设置有金属贴片、短路金属带、短路金属柱A和馈电探针配置；所述上半部分最上端设置有金属贴片，所述金属贴片上均匀设置有四个与短路金属带匹配的槽，金属贴片所在区域内均匀分布有三组L型馈电探针配置，分别为配置1、配置2和配置3；天线上半部分中设置有四个完全相同的短路金属带，所述四个短路金属带均匀分布在圆周上，与金属贴片相离，且每个短路金属带上均设置一个短路金属柱A，通过短路金属柱A通向天线下半部分； 

所述下半部分为固定部分，设置有馈电网络和短路金属柱B；下半部分最底部设置有由宽带移相器组成的馈电网络，所述馈电网路采用双馈圆极化配置，设置有两个馈电配置，所述馈电网络包括端口1、端口2和端口3，所述端口1为天线总馈电端口,通过宽带移相器,输出能量通过端口2和端口3向天线馈电,短路金属柱B分为三组短路到地板，分别记为配置I、II、III，配置I、II、III均包括四个短路金属柱B。 

进一步的，所述配置III为折叠式的短路结构，利用印刷电路板 金属化过孔技术，使其有效短路金属结构长度合理地增加，而配置I的金属铜柱直接短路到地板。 

进一步的，所述上半部分的短路金属带中设置一个和与金属带垂直的金属结构，形成了一个十字型的短路金属带。 

进一步的，所述断开点均设置了金属盘，防止出现旋转后接触不良的现象。