一种双十字形宽频带高低仰角增益卫星导航终端天线的制作方法

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种双十字形宽频带高低仰角增益卫星导航终端天线。

背景技术：

全球定位系统（GPS）由于其广泛的应用，如定位，导航和时钟同步，一直是一个热门的研究课题。通常，GPS天线需要右手圆极化（RHCP），宽波束宽度和低仰角的高天线增益。GPS接收器需要从至少四个卫星接收信号以确定3D位置。宽带天线可以有效地增加覆盖范围并接收信号，即使在低仰角也是如此。现有技术已经针对GPS应用研究了不同的圆极化（CP）天线。例如，提供非常宽阔的心形辐射模式的四线螺旋天线已被广泛使用。可以通过改变匝数和螺旋长度与直径之比来控制辐射方向图的形状。但是，很难精确地制造螺旋结构。这可能是一个问题，因为它的天线性能对结构不对称和馈电不平衡的制造误差很敏感。现有技术已经设计了许多微带GPS天线，因为它们外形低，结构简单。然而，它们的波束宽度不是很宽，并且它们的天线增益在低仰角时急剧减小。例如，它们的仰角为仰角θ = 85°低于0 dBic，有些甚至低于-5 dBic 。现有技术已经公开了用于上半球覆盖的CP模式分集天线。它的全向端口可以提供大约1 dBic的增益θ = 90°，由于其双端口结构而增加系统复杂性。在该通信中，研究了具有增强的低仰角增益的单端口宽波束交叉偶极天线。天线由四对印刷偶极子组成，它们由两个正交和正交电流馈电以产生RHCP场。弯折的偶极子和地平面可以增强低仰角增益。通过使用具有倾斜缝隙的盒装腔体，进一步增强低仰角增益。ANSYS HFSS用于模拟天线，制造原型并测量以验证模拟。该天线工作在GPS L1和BD B1频段，具有良好的阻抗匹配和轴比（AR）。它具有较宽的3 dB AR波束宽度和3 dB增益波束宽度。它的模拟和测量天线增益为θ = 70°，右旋为1.2dBic，高于现有GPS天线中常见的负值。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种双十字形宽频带高低仰角增益卫星导航终端天线，该天线结构有利于增强天线的定向性和低仰角增益。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种双十字形宽频带高低仰角增益卫星导航终端天线，包括第一、第二、第三、第四介质板和围栏状介质板，所述第一介质板和第二介质板上下平行设置，所述第三介质板与第四介质板十字交叉并竖向设置于第一介质板和第二介质板之间，所述第一介质板上表面印刷有由两对自相移偶极子臂构成的辐射贴片，所述第三介质板和第四介质板的前表面印刷有具有偶极子臂的辐射贴片，以在第三介质板与第四介质板交叉设置时形成十字交叉偶极子臂，所述第三介质板和第四介质板的后表面印刷有馈线，辐射贴片与馈线经探针连接，所述第一介质板上的自相移偶极子臂与第三、第四介质板上的十字交叉偶极子臂经探针连接，所述第二介质板下侧面设有馈电网络，所述第三、第四介质板上的馈线经探针与馈电网络连接，所述围栏状介质板围设于第二介质板周部，所述围栏状介质板内侧面为辐射面，所述围栏状介质板上设有若干缝隙。

进一步地，所述第一介质板上表面的4个自相移偶极子臂均为弯折形结构，以增加天线的阻抗带宽和轴比带宽。

进一步地，所述第三介质板和第四介质板前表面的偶极子臂均为弯折形结构，以增加天线的阻抗带宽和轴比带宽。

进一步地，所述第三介质板和第四介质板的辐射贴片包括偶极子臂和设于偶极子臂下方的辐射体。

进一步地，所述第三介质板和第四介质板后表面的馈线为倒L形结构，所述倒L形结构的馈线上端经探针与辐射贴片连接，下端经探针与馈电网络连接。

进一步地，所述馈电网络采用T形功分器实现，所述馈电网络的边缘具有一个端口。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：提供了一种双十字形宽频带高低仰角增益卫星导航终端天线，该天线通过各介质板及其上偶极子臂的新型结构设计，同时设置围栏状介质板，增强了天线的定向性和地仰角增益。该天线具有较好的低仰角增益，定向性良好，适合应用在导航设备中。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是本发明实施例中的馈电网络图。

图3是本发明实施例中第三介质板的前视图。

图4是本发明实施例中第三介质板的后视图。

图5是本发明实施例中第四介质板的前视图。

图6是本发明实施例中第四介质板的后视图。

图7是本发明实施例中第一介质板的仰视图。

图中，1-第一介质板；2-第二介质板；3-第三介质板；4-第四介质板；5-围栏状介质板；6-自相移偶极子臂；7-十字交叉偶极子臂；8-探针；9-探针；10-探针；11-馈电网络；12-馈线；13-缝隙；14-辐射体；15-端口。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供一种双十字形宽频带高低仰角增益卫星导航终端天线，如图1所示，包括第一介质板1、第二介质板2、第三介质板3、第四介质板4和围栏状介质板5，第一介质板1和第二介质板2上下平行设置，第三介质板3与第四介质板4十字交叉并竖向设置于第一介质板1和第二介质板2之间，第一介质板1上表面印刷有由两对自相移偶极子臂6构成的辐射贴片，第三介质板3和第四介质板4的前表面印刷有具有偶极子臂的辐射贴片，以在第三介质板3与第四介质板4交叉设置时形成十字交叉偶极子臂7，第三介质板3和第四介质板4的后表面印刷有馈线12，辐射贴片与馈线12经探针9连接，第一介质板1上的自相移偶极子臂6与第三介质板3、第四介质板4上的十字交叉偶极子臂7经探针8连接，第二介质板2下侧面设有馈电网络11，第三介质板3、第四介质板4上的馈线12经探针10与馈电网络11连接，围栏状介质板5围设于第二介质板2周部，围栏状介质板5内侧面为辐射面，围栏状介质板上设有若干缝隙13。

在本实施例中，第一介质板1上表面的4个自相移偶极子臂均为弯折形结构，以增加天线的阻抗带宽和轴比带宽。4个偶极子臂的尺寸不同，但是结构对称，实现天线的自相移，通过偶极子臂尺寸的调整来增加天线的阻抗带宽和轴比带宽。

第三介质板3和第四介质板4的辐射贴片包括偶极子臂和设于偶极子臂下方的辐射体14，第三介质板3和第四介质板4前表面的偶极子臂均为弯折形结构，以增加天线的阻抗带宽和轴比带宽，辐射体14为半圆形或其他形状。第三介质板3和第四介质板4后表面的馈线12为倒L形结构，倒L形结构的馈线上端经探针9与辐射贴片连接，下端经探针10与馈电网络11连接。

围栏状介质板5上的缝隙13的形状不唯一，可以为倾斜状、竖直状、弯折状、圆弧状等多种结构，缝隙的宽度为4-6mm。具有倾斜状缝隙的围栏状介质板可以帮助天线更好的实现定向性。

馈电网络11采用T形功分器实现，馈电网络11的边缘具有一个端口15。

在本实施例中，第一、第二、第三、第四介质板均采用联茂IT-8350G介质基板，围栏状介质板采用FR4介质基板，围栏状介质板内壁设计为辐射面。

在本实施例中，天线的尺寸为90mm*90mm*70mm。具体尺寸为：第三介质板和第四介质板同高同宽，宽是50mm，高是70mm。围栏状介质板的尺寸为90mm*90mm*51mm。联茂IT-8350G介质基板的厚度为0.5mm，FR4介质基板的厚度为0.8mm。自相移偶极子臂宽度范围为1-5mm，长度为三个弯折段的总和，第一段范围为10-22mm，第二段范围为10-22mm，第三段范围为3-12mm，围栏状介质板上的缝隙宽度为4-6mm。具体尺寸根据设计需求选择。本实施例中馈电网络选择T形功分器实现圆极化。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。