专利名称：一种多频段分形双频微带天线的制作方法
技术领域：
本实用新型属卫星天线技术领域，具体涉及一种用于北斗卫星双频点系统的小型化的多频段分形双频微带天线。
背景技术：
目前，我国已成功发射了4颗北斗一号导航定位卫星和7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。天线作为卫星通信系统必不可缺少的一部分，直接决定着卫星通信系统的性能。我国的北斗二号卫星通信系统工作于BI和B3频段、上行(发射频率)L频段和下行(接收频率)S频段。通常使用双频或多频来补偿电离层传播造成的延时，这就要求天线在各个频率上都具有良好的工作性能。另外，由于卫星通信信号是圆极化波，天线应该呈现圆极化。在信息技术迅猛发展的今天，随着卫星通信系统的广泛应用，对卫星通信系统接收天线的研究层出不穷，如单极的、双极的、螺旋的、四臂螺旋的以及微带天线结构，均可用于卫星通信系统的各种天线中。传统的微带天线因具有剖面低、体积小、重量轻、可共形、易集成、馈电方式灵活、便于获得线极化和圆极化等优点，已在移动通信，卫星通讯，导弹遥测，多普勒雷达等许多领域获得了广泛的应用，但增益有限一直是微带天线的缺陷。随着数字通信技术的不断发展，无线网络不再仅仅是计算机链接网络上网的一种手段，它无线移动的优势为人们带来更为全面、新颖、快捷、廉价的沟通方式。采用分形结构20世纪七十年代末提出的分形几何理论近年来得到广泛的重视。1990年D.L.Jaggard提出分形电动力学,确定将分形与麦克斯韦电磁理论相结合的新方向。通过设计出合适的分形结构，使得天 线所占空间尺寸减小，而天线的性能基本保持不变，则达到天线小型化的目的。目前，在天线小型化方面采用的分形结构主要有Koch、Hilbert、Peano> Minkowsk1、3/2Curve曲线以及相应分形结构组成的阵列等。在移动通信技术领域，对分形结构天线进行深入研究具有十分重要的工程价值和理论意义。
实用新型内容本实用新型为解决现在技术中的问题，提供一种多频段分形双频微带天线，它具有回波损耗低、增益高、干扰小，可按需求灵活方便地锁定于北斗系列卫星定位系统中。本实用新型采用以下技术方案予以实现:本实用新型一种多频段分形双频微带天线，它包括接地反射板、高介电常数介质基板和接头，所述高介电常数介质基板的两面覆有金属良导体，其正面设有外分形贴片和内分形贴片，所述外分形贴片和内分形贴片之间为缝隙；所述外分形贴片上设有低频段馈电孔，所述内分形贴片上设有高频段馈电孔；所述低频段馈电孔为穿过高介电常数介质基板的空洞，铜轴线的金属内芯通过低频段馈电孔与外分形贴片连接；所述高频段馈电孔为穿过高介电常数介质基板的空洞，铜轴线的金属内芯通过高频段馈电孔与内分形贴片连接，而馈电孔和馈电孔中的铜轴线的外芯与高介电常数介质基板背面的接地反射板相连。[0007]所述接地反射板位于高介电常数介质基板的背面，其上开有四条缝隙槽，其边长为5臟 2Ctam,宽度为0.5mm 3臟。所述四条缝隙槽为带有PBG结构的第一缝隙槽和第二缝隙槽，第一缝隙槽是一对位于矩形接地反射板的左右两条边上的槽，第二缝隙槽是一对位于矩形接地反射板的上下两条边上的槽。所述高介电常数介质基板的相对介电常数大于7，形状为矩形。所述外分形贴片和内分形贴片的对角分别为切角形状，所述切角为等腰直角三角形。所述高介电常数介质基板为50mmX50mmX3mm的长方体。所述，外分形贴片的边长为45mm±0.0lmm,边宽为44mm±0.0lmm ；内分形贴片的边长为 30mm±0.0lmm,边宽为 29mm±0.0lmnin所述第一缝隙槽和第二缝隙槽，边长分别为12mm±0.01mm，每个缝隙的宽度为lmm + 0.0lmnin所述低频段馈电孔是半径为0.5mm±0.01mm、高度为3mm±0.0lmm ;所述高频段馈电孔是半径为0.5mm±0.01mm、高度为3mm±0.0lmnin 本实用新型与现有技术相比具有以下显著的优点:1、本实用新型使用了分形小型化技术，利用辐射贴片的嵌套结构实现多频覆盖/高辐射电阻等优点，并结合接地面的PBG结构，通过系列技术的综合优化，实现了天线的小型化，能够很好地满足北斗卫星通信系统的要求。2、由于采用了以上结构，此天线具有定向辐射的特点，并且可以实现智能可控。实施例中频点为、1.620GHz和2.510GHz,其工作频段对应为1.610GHz"l.630GHz和
2.490GHz 2.530GHz，绝对带宽对应为 20MHz 和 40MHz。3、由于采用了以上结构，我们可以合理地优化良导体辐射面上分形贴片的大小以及良导体接地面PBG方形孔的大小，按需覆盖北斗卫星通信系统的所有频段，使其达到优良的电磁特性。总之，本实用新型具有尺寸小、辐射特性好、受环境因素影响小、成本低并易于集成等优点，可满足北斗卫星通信系统对天线的要求。
图1为本实用新型的正面结构示意图。图2为本实用新型的背面结构示意图。图中各部件说明:1、外分形贴片；2、内分形贴片；3、低频段馈电孔；4、高频段馈电孔；5、高介电常数介质基板；6、缝隙；7、切角；8、分形切角；9、接地反射板；10、第一缝隙槽；11、第二缝隙槽。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。参见图1、图2。本实用新型一种多频段分形双频微带天线，它包括接地反射板、高介电常数介质基板5、接头，所述高介电常数介质基板5的两面覆有金属良导体，其正面设有外分形贴片I和内分形贴片2，所述外分形贴片I和内分形贴片2之间为缝隙6 ;所述外分形贴片I上设有低频段馈电孔3，所述内分形贴片2上设有高频段馈电孔4 ;所述低频段馈电孔3为穿过高介电常数介质基板的空洞，铜轴线的金属内芯通过低频段馈电孔3与外分形贴片I连接；所述高频段馈电孔4为穿过高介电常数介质基板的空洞，铜轴线的金属内芯通过高频段馈电孔4与内分形贴片2连接，而馈电孔3和馈电孔4中的铜轴线的外芯与高介电常数介质基板5背面的接地反射板9相连。其中，铜轴线的内芯中的电位为正电位，电信号通过内芯连接到天线中两个独立的分形贴片单元上，实现辐射电磁波；而铜轴线外芯为负电位，起到接地的作用。所述接地反射板9位于高介电常数介质基板5的背面，其上开有四条缝隙槽，其边长为5謹 2Ctam,宽度为0.5mm 3謹。所述四条缝隙槽为带有PBG结构的第一缝隙槽10和第二缝隙槽11，第一缝隙槽10是一对位于矩形接地反射板的左右两条边上的槽，第二缝隙槽11是一对位于矩形接地反射板的上下两条边上的槽。所述高介电常数介质基板5的相对介电常数大于7，形状为矩形；所述外分形贴片I的内环长宽边典型值为30mnT40mm，外环长宽边典型值为40mnT50mmo所述外分形贴片I和内分形贴片2的对角分别为切角形状，所述切角为等腰直角三角形。所述高介电常数介质基板为50mmX50mmX3mm的长方体。所述,外分形贴片I的边长为45mm±0.0lmm,边宽为44mm±0.0lmm ;内分形贴片2的边长为 30mm±0.0lmm,边宽为 29mm±0.0lmnin所述第一缝隙槽10和第二缝隙槽11，边长为12mm±0.01mm，每个缝隙的宽度为lmm + 0.0lmnin所述低频段馈电孔3是半径为0.5mm±0.01mm、高度为3mm±0.0lmm ;所述高频段馈电孔4是半径为0.5mm±0.01mm、高度为3mm±0.0lmnin图中分形切角8不同于切角7，切角7的作用是实现圆极化，而分形切角8目的在于实现小型化设计。分形切角8为等边三角形。本实用新型中采用铜轴线偏馈的形式馈电，如图2所示，这种馈电形式使得天线的回拨损耗参数更低，增益增大。本实用新型天线的工作频段为1.610GHz 1.630GHz和2.490GHz 2.530GHz。此工作频段内天线的回波损耗(Sll)都在IOdB以下，在1.620GHz处的最小回波损耗为-17.5dB ;在2.510GHz处的最小回波损耗为-13.5dB，表明在整个通频带内天线的回波损耗性能都能达到要求指标。因而可以很好地应用于北斗与GPS等卫星通信系统中。本实用新型具有定向辐射特性，可以满足北斗卫星系统的要求，天线在1.620GHz和2.510GHz两个频点的 增益分别为2dB和5dB，辐射性能优越。
权利要求1.一种多频段分形双频微带天线，其特征是，它包括接地反射板、高介电常数介质基板和接头，所述高介电常数介质基板的两面覆有金属良导体，其正面设有外分形贴片和内分形贴片，所述外分形贴片和内分形贴片之间为缝隙；所述外分形贴片上设有低频段馈电孔，所述内分形贴片上设有高频段馈电孔；所述低频段馈电孔为穿过高介电常数介质基板的空洞，铜轴线的金属内芯通过低频段馈电孔与外分形贴片连接；所述高频段馈电孔为穿过高介电常数介质基板的空洞，铜轴线的金属内芯通过高频段馈电孔与内分形贴片连接，而馈电孔和馈电孔中的铜轴线的外芯与高介电常数介质基板背面的接地反射板相连； 所述接地反射板位于高介电常数介质基板的背面，其上开有四条缝隙槽，其边长为5mm 20mm,宽度为 0.5mm 3mm ； 所述四条缝隙槽为带有PBG结构的第一缝隙槽和第二缝隙槽，第一缝隙槽是一对位于矩形接地反射板的左右两条边上的槽，第二缝隙槽是一对位于矩形接地反射板的上下两条边上的槽； 所述高介电常数 介质基板的相对介电常数大于7，形状为矩形。
2.如权利要求1所述的一种多频段分形双频微带天线，其特征是， 所述外分形贴片和内分形贴片的对角分别为切角形状，所述切角为等腰直角三角形。
3.如权利要求1所述的一种多频段分形双频微带天线，其特征是， 所述高介电常数介质基板为50mmX50mmX3mm的长方体。
4.如权利要求1所述的一种多频段分形双频微带天线，其特征是， 所述，夕卜分形贴片的边长为45mm±0.0lmm,边宽为44mm±0.0lmm ;内分形贴片的边长为 30mm±0.0lmm,边宽为 29mm±0.0lmnin
5.如权利要求1所述的一种多频段分形双频微带天线，其特征是， 所述第一缝隙槽和第二缝隙槽，边长分别为12mm±0.01mm，每个缝隙的宽度为lmm + 0.0lmnin
6.如权利要求1所述的一种多频段分形双频微带天线，其特征是， 所述低频段馈电孔是半径为0.5mm±0.01mm、高度为3mm±0.0lmm ;所述高频段馈电孔是半径为 0.5mm±0.01mm、高度为 3mm±0.0lmnin
专利摘要本实用新型涉及一种多频段分形双频微带天线，它包括高介电常数介质基板、接地反射板等，所述高介电常数介质基板的两面覆有金属良导体，其正面设有外分形贴片和内分形贴片，所述外分形贴片1的边长为45mm左右，边宽为44mm左右；内分形贴片2的边长为30mm左右，边宽为29mm左右。所述外分形贴片和内分形贴片之间为缝隙槽结构，本实用新型具有结构新颖、尺寸小、辐射特性好、受环境因素影响小、成本低并易于集成等优点，可满足北斗卫星通信系统对天线的要求。
文档编号H01Q1/38GK203085760SQ20132007524
公开日2013年7月24日 申请日期2013年2月17日 优先权日2013年2月17日
发明者王天石, 耿栩凡, 温建强, 王建楼 申请人:河北省科技咨询服务中心