一种宽带宽的导航用圆极化微带介质天线的制作方法

本实用新型属于微带天线技术领域，具体涉及一种小尺寸的大带宽的导航用的圆极化微带介质天线。

背景技术：

GNSS(Global Navigation Satellite System)系统，全称全球卫星导航系统，泛指全球所有的卫星导航系统。如美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧洲的Galileo、中国的COMPASS，以及相关的增强系统，如美国的WAAS(广域增强系统)、欧洲的EGNOS(欧洲静地导航重叠系统)和日本的MSAS(多功能运输卫星增强系统)等，还涵盖在建和以后要建设的其他卫星导航系统。国际GNSS系统是个多系统、多层面、多模式的复杂组合系统。而天线作为GNSS系统重要的组成部分，是不可或缺的。一般我们常说的GNSS天线，为接受端的天线，主要用于接收导航卫星的信号。目前主要在接收端使用的天线有，微带天线，螺旋天线以及倒F天线等等。

现有技术的小尺寸微带天线如图2所示，包括一块长方体的介质陶瓷块(21)，上表面有一个上电极(22)，下表面有一个下电极(23)，在陶瓷块上表面几何中心附近有馈电针(26)露出到陶瓷块下表面与下电极(23)不电气连接，在上电极(22)对角两个角有直角切角(24)(25)，天线下电极下有反射板(27)。但此种天线小型化往往需要依赖于高的介电常数，在GPS-L1频段做到8mm*8mm*4mm尺寸大小，需要介电常数为200的介质陶瓷，同时，此种天线的带宽一般只有1％不到的阻抗带宽。

故，针对现有技术存在的缺陷，实有必要提供一种技术方案，以克服现有技术存在的问题。

技术实现要素：

本实用新型旨在提出一种小尺寸的大带宽的微带导航介质天线，能使用相对较低的介电常数的介质陶瓷块制作较小尺寸较大带宽的天线。

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型的技术方案为：

1、一种宽带宽的导航用圆极化微带介质天线，包括一块长方体的介质陶瓷块(11)，所述介质陶瓷块(11)上表面和下表面分别设置上电极(12)和下电极(13)，所述介质陶瓷块(11)四个侧面上均设有侧电极(14，15，16，17)，四个侧电极(14，15，16，17)均与所述上电极(12)电气连接；在所述介质陶瓷块(11)表面几何中心附近设有用于与激励信号相连接的馈电针(112)，所述下电极(13)下设有反射板(113)，所述反射板(113)用于连接地端；

所述上电极(12)、侧电极(14，15，16，17)、介质陶瓷块(11)、下电极(13)和反射板(113)之间形成谐振体，其中，所述上电极(12)和侧电极(14，15，16，17)为天线的谐振电极，所述下电极(13)和反射板(113)为天线的地；通过调整四个侧电极(14，15，16，17)的高度进而调整天线的谐振频率；

所述上电极(12)为正方形；所述上电极(12)的对角线上设有从对角深入至中心的4个针形槽(18，19，110，111)，所述针形槽(18，19，110，111)用于产生两个正交极化简并模，通过调节四个针形槽(18，19，110，111)深入所述上电极(12)的量来调整天线的带宽。

优选地，所述两个正交极化简并模之间形成90°相位差。

优选地，所述的介质陶瓷块(11)采用介电常数为6～160的的微波介质陶瓷。

优选地，所述的介质陶瓷块(11)为BaO-PbO-Nd₂O₃-TiO₂系列微波材料或CaO-Li₂O-Ln₂O₃-TiO₂系列微波材料。

优选地，所述馈电针(112)与所述上电极(12)相连接且露出到介质陶瓷块(11)下表面并与下电极(13)不电气连接。

采用本实用新型的技术方案，通过调整四个侧电极的的高度可以调整天线的谐振频率，通过调整四个针形槽调节圆极化，来达到工作频率的频率以及阻抗和GNSS系统的输入端的阻抗相匹配。

附图说明

图1为本实用新型宽带宽的导航用的圆极化微带介质天线的结构图；

图2为现有技术的导航用的圆极化微带介质天线的结构图。

具体实施方式

参见图1，所示为本实用新型宽带宽的导航用的圆极化微带介质天线的结构图，包括一块长方体的介质陶瓷块(11)，介质陶瓷块(11)上表面和下表面分别设置上电极(12)和下电极(13)，介质陶瓷块(11)四个侧面上均设有侧电极(14，15，16，17)，四个侧电极(14，15，16，17)均与上电极(12)电气连接；在介质陶瓷块(11)表面几何中心附近设有用于与激励信号相连接的馈电针(112)，下电极(13)下设有反射板(113)，反射板(113)用于连接地端；

上电极(12)、侧电极(14，15，16，17)、介质陶瓷块(11)、下电极(13)和反射板(113)之间形成谐振体，其中，上电极(12)和侧电极(14，15，16，17)为天线的谐振电极，下电极(13)和反射板(113)为天线的地；通过调整四个侧电极(14，15，16，17)的高度进而调整天线的谐振频率；

上电极(12)为正方形；上电极(12)的对角线上设有从对角深入至中心的4个针形槽(18，19，110，111)，针形槽(18，19，110，111)用于产生两个正交极化简并模，通过调节四个针形槽(18，19，110，111)深入上电极(12)的量来调整天线的带宽。

上述技术方案中，上电极(12)的长宽与天线的工作频段有关，设频段的谐振频率为f₀，则长度：

其中L为上电极的长宽，ε_r为介质陶瓷块的介电常数。

本实用新型的技术方案中，由于介质陶瓷块(11)四个侧面上设置了侧电极(14，15，16，17)，因为有侧电极的存在，调节侧电极的厚度能够改变上电极(12)的实际有效长度L，因此，侧电极可以实现对谐振频率的调节，对于同一种尺寸大小的天线可以选用更低的介电常数的介质陶瓷块，或者在相同介电常数的介质陶瓷块可以采用更小尺寸的天线。

根据微带天线的空腔模理论，一个形状规则的微带天线，在对称线上馈电，会产生两个幅度相等的正交极化简并模。因为上电极(12)的对角线上设有从对角深入至中心的4个针形槽(18，19，110，111)，由于针形槽的存在，上电极(12)长度L有了许多条连续变化的值，当L在一个区间内连续变化的时候就有了连续变化的频率f，因此，上述技术方案，增加了工作的频率带宽。

在一种优选实施方式中，两个正交极化简并模之间形成90°相位差。需要调整四个针形槽在两条对角线上深入中心的量不同，一边深入的量比另一边多Δs，是两个正交简并模的谐振频率分离。当Δs的大小合适时，在工作频率上，一个模的等效阻抗相角超前45°，另一个模的等效阻抗相角之后45°，形成圆极化辐射，从而使天线工作在最佳性能。

在一种优选实施方式中，介质陶瓷块(11)可以由介电常数为15～200的的微波介质陶瓷制作，例如BaO-PbO-Nd₂O₃-TiO₂系列微波材料或CaO-Li₂O-Ln₂O₃-TiO₂系列微波材料。

为了便于实际工程安装，馈电针(112)与上电极(12)相连接且露出到介质陶瓷块(11)下表面并与下电极(13)不电气连接。

采用本实用新型的技术方案，在8mm*8mm*4mm尺寸大小时，在GPS-L1频段阻抗带宽达到了23MHz，而现有的技术方案在GPS-L1频段阻抗带宽不到10MHz，因此，本实用新型的技术方案有效拓宽了带宽，相对于现有技术，至少将带宽拓宽了1倍以上。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。