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CN110571521B - 一种接地面多环形开槽小型化双频低剖面定向天线 - Google Patents

一种接地面多环形开槽小型化双频低剖面定向天线 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种接地面多环形开槽小型化双频低剖面定向天线，所述定向天线包括上下设置的相互平行的第一介质基板（1）和第二介质基板（2）；所述第一介质基板的上下表面处均贴有辐射贴片；所述第二介质基板的下表面覆有接地板贴片（6）；所述接地板贴片自中心向边沿方向顺序开有内缝隙槽（63）、中间缝隙槽（62）和外缝隙槽（61）；本发明可覆盖GPS L1、L2频段，性能良好、尺寸小巧，定向性好，适合应用在卫星导航设备中。

Description

一种接地面多环形开槽小型化双频低剖面定向天线
技术领域
本发明涉及天线技术领域，尤其是一种接地面多环形开槽小型化双频低剖面定向天线。
背景技术
当今通信领域内发展最为快速、发展最为活跃的领域之一就是无线通信,卫星导航技术因其便捷的导航和定位技术在无线通信领域中应用十分广泛,并不断影响、改变着国家的军事领域和民用领域。天线是用户终端与卫星导航通信的桥梁,在无线通信系统中是最常见的一部分,它的快速发展对无线通信领域产生了巨大的推动力,促进了天线概念的变革和技术的创新。
圆极化天线由于具有多径反射效应和法拉第旋转效应减小的特点，在卫星应用中得到了广泛的应用。在某些应用领域中GPS天线需要同时工作在L1(1575 MHz)和L2(1227MHz)频段。
近年来，能工作在卫星导航终端的双频天线已被大量提出。如采用平面倒 F 结构实现的双频天线; 采用探针馈电结构的微带天线结构，通过选择合适的馈电点实现双频传输; 采用微带线馈电与平面单极子天线等结构的天线，它将接地面与馈线分别置于介质板两侧，实现双频和三频段。以及通过缝隙加载和叠加寄生贴片实现双频段辐射。
天线目前的发展趋势和应用需求来讲,特别是对卫星导航天线的应用需求、使用环境、本身性能不断提高,单频天线只能接收指定的单一频段的信号,带宽较窄、应用范围较小、功能单一,就目前卫星导航技术快速发展的状态来说,卫星导航天线面临着诸多挑战,如多频带、小型化、集成化、一体化等挑战。多频天线的应用能够满足应用范围广泛、功能多样、接收频带较宽、一体化、实用性强等更高需求。
发明内容
本发明提出一种接地面多环形开槽小型化双频低剖面定向天线，可覆盖GPS L1、L2频段，性能良好、尺寸小巧，定向性好，适合应用在移动终端设备中。
本发明采用以下技术方案。
一种接地面多环形开槽小型化双频低剖面定向天线，所述定向天线包括上下设置的相互平行的第一介质基板（1）和第二介质基板（2）；所述第一介质基板的上下表面处均贴有辐射贴片；所述第二介质基板的下表面覆有接地板贴片（6）；所述接地板贴片自中心向边沿方向顺序开有内缝隙槽（63）、中间缝隙槽（62）和外缝隙槽（61）。
所述辐射贴片包括设于第一介质基板上表面处的不对称矩形环贴片（3）和不对称单极子辐射体（5），还包括设于第一介质基板下表面处的不对称弯折环贴片（4）；在俯视方向上，所述不对称弯折环贴片位于不对称矩形环贴片内，不对称弯折环贴片与不对称矩形环贴片互不连接。
所述不对称矩形环贴片左下角（32）呈一矩形贴片形状，不对称矩形环贴片左上角（31）和不对称矩形环贴片右下角（33）均呈倒L型贴片形状，不对称矩形环贴片上方中间位置（35）和不对称矩形环贴片右边中间位置（34）均呈不对称T型贴片形状。
所述不对称弯折环贴片左下角（45）及不对称弯折环贴片右下角（42）均呈方形贴片形状，不对称弯折环贴片左下角还设有一刻蚀成型的L型缝隙（46）；不对称弯折环贴片右上角（41）处呈弯折型贴片形状；所述不对称弯折环贴片左上方凹角（43）和不对称弯折环贴片左下方凹角（44）处均设有矩形贴片。
所述不对称单极子辐射体的下部呈倒L形状，右上方呈锯齿形贴片形状。
所述内缝隙槽（63）、中间缝隙槽（62）和外缝隙槽（61）的宽度不同。
在俯视方向上，所述内缝隙槽（63）、中间缝隙槽（62）和外缝隙槽（61）均形成围绕接地板贴片中心的闭合形状。
所述内缝隙槽（63）、中间缝隙槽（62）和外缝隙槽（61）均形成围绕接地板贴片中心的闭合矩形；
所述内缝隙槽围成的矩形的四角呈切角弯折结构，且矩形四边的中间位处刻蚀有内凹矩形缝隙结构；
所述中间缝隙槽围成矩形的四边的中间位处刻蚀有外凸型矩形缝隙结构。
所述不对称单极子辐射体（5）经同轴线缆（7）形成上下馈电结构；所述同轴线缆的内芯与不对称单极子辐射体相接；所述同轴线缆的内芯与接地板贴片的中心位相连。
所述第一介质基板（1）和第二介质基板（2）之间以空气层隔开。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明不仅结构设计简单、合理，而且可以实现天线双频段辐射，同时缺陷缝隙结构接地板的设计，既降低了天线的剖面高度，也保证了天线在卫星导航双频段具有良好的定向辐射特性，适合应用在卫星导航移动终端设备中。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
附图1是本发明的立体示意图；
附图2是本发明的侧视示意图；
附图3是第一介质基板上表面处的示意图；
附图4是第一介质基板下表面处的示意图；
附图5是第二介质基板下表面处的示意图；
附图6为本发明实施例的反射系数仿真结果图；
附图7为本发明实施例的轴比增益仿真结果图；
附图8为本发明实施例在低频段的XOZ面辐射方向图；
附图9为本发明实施例在低频段的YOZ面辐射方向图；
附图10为本发明实施例在高频段的XOZ面辐射方向图；
附图11为本发明实施例在高频段的YOZ面辐射方向图；
图中：1-第一介质基板；2-第二介质基板；3-不对称矩形环贴片；4-不对称弯折环贴片；5-不对称单极子辐射体；6-接地板贴片；
31-不对称矩形环贴片左上角；32-不对称矩形环贴片左下角；33-不对称矩形环贴片右下角；34-不对称矩形环贴片右边中间位置；35-不对称矩形环贴片上方中间位置；
41-不对称弯折环贴片右上角；42-不对称弯折环贴片右下角；43-不对称弯折环贴片左上方凹角；44-不对称弯折环贴片左下方凹角；45-不对称弯折环贴片左下角；46-L型缝隙；
61-外缝隙槽；62-中间缝隙槽；63-内缝隙槽。
具体实施方式
如图1-11所示，一种接地面多环形开槽小型化双频低剖面定向天线，所述定向天线包括上下设置的相互平行的第一介质基板1和第二介质基板2；所述第一介质基板的上下表面处均贴有辐射贴片；所述第二介质基板的下表面覆有接地板贴片6；所述接地板贴片自中心向边沿方向顺序开有内缝隙槽63、中间缝隙槽62和外缝隙槽61。
所述辐射贴片包括设于第一介质基板上表面处的不对称矩形环贴片3和不对称单极子辐射体5，还包括设于第一介质基板下表面处的不对称弯折环贴片4；在俯视方向上，所述不对称弯折环贴片位于不对称矩形环贴片内，不对称弯折环贴片与不对称矩形环贴片互不连接。
所述不对称矩形环贴片左下角32呈一矩形贴片形状，不对称矩形环贴片左上角31和不对称矩形环贴片右下角33均呈倒L型贴片形状，不对称矩形环贴片上方中间位置35和不对称矩形环贴片右边中间位置34均呈不对称T型贴片形状。
所述不对称弯折环贴片左下角45及不对称弯折环贴片右下角42均呈方形贴片形状，不对称弯折环贴片左下角还设有一刻蚀成型的L型缝隙46；不对称弯折环贴片右上角41处呈弯折型贴片形状；所述不对称弯折环贴片左上方凹角43和不对称弯折环贴片左下方凹角44处均设有矩形贴片。
所述不对称单极子辐射体的下部呈倒L形状，右上方呈锯齿形贴片形状。
所述内缝隙槽63、中间缝隙槽62和外缝隙槽61的宽度不同。
在俯视方向上，所述内缝隙槽63、中间缝隙槽62和外缝隙槽61均形成围绕接地板贴片中心的闭合形状。
所述内缝隙槽63、中间缝隙槽62和外缝隙槽61均形成围绕接地板贴片中心的闭合矩形；
所述内缝隙槽围成的矩形的四角呈切角弯折结构，且矩形四边的中间位处刻蚀有内凹矩形缝隙结构；
所述中间缝隙槽围成矩形的四边的中间位处刻蚀有外凸型矩形缝隙结构。
所述不对称单极子辐射体5经同轴线缆7形成上下馈电结构；所述同轴线缆的内芯与不对称单极子辐射体相接；所述同轴线缆的内芯与接地板贴片的中心位相连。
所述第一介质基板1和第二介质基板2之间以空气层隔开。
本例中，所述天线可通过调整所述不对称矩形环贴片3、不对称弯折环贴片4、不对称单极子辐射体5来激励GPS(1575.42±2.046MHz)和（1227.6±2.046MHz)频段，还可通过调整所述缺陷缝隙结构接地板6的外缝隙61、中间缝隙62、内缝隙63的位置、尺寸等各参数值，来可实现天线的定向辐射。

Claims (7)

1.一种接地面多环形开槽小型化双频低剖面定向天线，其特征在于：所述定向天线包括上下设置的相互平行的第一介质基板（1）和第二介质基板（2）；所述第一介质基板的上下表面处均贴有辐射贴片；所述第二介质基板的下表面覆有接地板贴片（6）；所述接地板贴片自中心向边沿方向顺序开有内缝隙槽（63）、中间缝隙槽（62）和外缝隙槽（61）；
所述内缝隙槽（63）、中间缝隙槽（62）和外缝隙槽（61）的宽度不同；
在俯视方向上，所述内缝隙槽（63）、中间缝隙槽（62）和外缝隙槽（61）均形成围绕接地板贴片中心的闭合形状；
所述内缝隙槽（63）、中间缝隙槽（62）和外缝隙槽（61）均形成围绕接地板贴片中心的闭合矩形；
所述内缝隙槽围成的矩形的四角呈切角弯折结构，且矩形四边的中间位处刻蚀有内凹矩形缝隙结构；
所述中间缝隙槽围成矩形的四边的中间位处刻蚀有外凸型矩形缝隙结构。
2.根据权利要求1所述的一种接地面多环形开槽小型化双频低剖面定向天线，其特征在于：所述辐射贴片包括设于第一介质基板上表面处的不对称矩形环贴片（3）和不对称单极子辐射体（5），还包括设于第一介质基板下表面处的不对称弯折环贴片（4）；在俯视方向上，所述不对称弯折环贴片位于不对称矩形环贴片内，不对称弯折环贴片与不对称矩形环贴片互不连接。
3.根据权利要求2所述的一种接地面多环形开槽小型化双频低剖面定向天线，其特征在于：所述不对称矩形环贴片左下角（32）呈一矩形贴片形状，不对称矩形环贴片左上角（31）和不对称矩形环贴片右下角（33）均呈倒L型贴片形状，不对称矩形环贴片上方中间位置（35）和不对称矩形环贴片右边中间位置（34）均呈不对称T型贴片形状。
4.根据权利要求2所述的一种接地面多环形开槽小型化双频低剖面定向天线，其特征在于：所述不对称弯折环贴片左下角（45）及不对称弯折环贴片右下角（42）均呈方形贴片形状，不对称弯折环贴片左下角还设有一刻蚀成型的L型缝隙（46）；不对称弯折环贴片右上角（41）处呈弯折型贴片形状；所述不对称弯折环贴片左上方凹角（43）和不对称弯折环贴片左下方凹角（44）处均设有矩形贴片。
5.根据权利要求2所述的一种接地面多环形开槽小型化双频低剖面定向天线，其特征在于：所述不对称单极子辐射体的下部呈倒L形状，右上方呈锯齿形贴片形状。
6.根据权利要求2所述的一种接地面多环形开槽小型化双频低剖面定向天线，其特征在于：所述不对称单极子辐射体（5）经同轴线缆（7）形成上下馈电结构；所述同轴线缆的内芯与不对称单极子辐射体相接；所述同轴线缆的内芯与接地板贴片的中心位相连。
7.根据权利要求1所述的一种接地面多环形开槽小型化双频低剖面定向天线，其特征在于：所述第一介质基板（1）和第二介质基板（2）之间以空气层隔开。
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