天线的制作方法

本发明涉及天线与电磁波领域，特别是涉及一种天线。

背景技术：

随着现代通信技术的发展，卫星终端通常需要覆盖更多的通信功能，诸如导航功能、卫星数据收发功能。目前的解决方案多数是以两幅或以上数目的天线覆盖多个通信功能作为基础，但是这样占用了面积较大的天线孔径。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种天线，以至少实现能够在多频段进行使用。

根据本发明的一个方面，提供了一种天线，包括彼此连接的第一基层和第二基层、以及位于二者之间的隔离层，其中，所述第二基层的第一表面形成有馈电结构，所述馈电结构包括第一输出端和第二输出端，并且所述第一输出端和所述第二输出端分别连接有第一pin二极管组和第二pin二极管组。

根据本发明的一个实施例，所述第一pin二极管组包括首尾相接的两个pin二极管，并且所述第二pin二极管组包括首尾相接的两个pin二极管。

根据本发明的一个实施例，所述第一输出端和所述第二输出端处还分别形成有第一直流偏置点和第二直流偏置点，其中，所述第一直流偏置点和所述第二直流偏置点分别通过第一扼流电感组和第二扼流电感组连接所述馈电结构。

根据本发明的一个实施例，所述馈电结构沿所述天线的第一对角线方向布置，其中，所述第一输出端和所述第二输出端、所述第一pin二极管组和所述第二pin二极管组、所述第一直流偏置点和所述第二直流偏置点、以及所述第一扼流电感组和所述第二扼流电感组之间分别相对于所述第一对角线方向对称布置。

根据本发明的一个实施例，所述馈电结构包括与所述第一表面的边缘相接的端部，其中，在所述端部处形成有与所述端部通过第三扼流电感连接的第三直流偏置点。

根据本发明的一个实施例，所述第二基层还包括与所述第一表面相对并且面向所述隔离层的第二表面，其中，所述第二表面形成有第一金属图案层，所述第一金属图案层包括环状缝隙和围绕所述环状缝隙布置的工字形缝隙。

根据本发明的一个实施例，所述第一基层包括背向于所述隔离层的第三表面和面向所述隔离层的第四表面，其中，所述第三表面形成有第二金属图案层，所述第二金属图案层构造成齿轮状结构，并且所述第四表面形成有第三金属图案层，所述第三金属图案层构造成环状结构。

根据本发明的一个实施例，所述馈电结构由二级威尔金斯功分器和宽带移相器构成。

根据本发明的一个实施例，所述隔离层构造成空气层，并且所述第一基层和所述第二基层之间通过支撑件相互连接。

根据本发明的一个实施例，所述馈电结构为印制在所述第一表面上的金属贴片。

本发明的有益效果在于：

在本发明提供的天线中，第二基层的第一表面形成有馈电结构，馈电结构包括第一输出端和第二输出端，并且第一输出端和第二输出端分别连接有第一pin二极管组和第二pin二极管组。通过改变pin二级管组中pin二极管的偏置状态，可以实现天线在三个频带的圆极化辐射。即，本发明可以实现l波段单频段、s波段双频段的频率可重构，其中l波段圆极化可用于导航接收、s波段双频段圆极化可被用于双频段卫星通信。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的天线的示意性截面图；

图2是根据本发明实施例的天线中第二基层的示意性平面图；

图2a是图2中a部分的局部放大图；

图2b是图2中b部分的局部放大图；

图3是图2所示实施例的另一方向的示意性平面图；

图4是根据本发明实施例的天线中第一基层的示意性平面图；

图5是图4所示实施例的另一方向的示意性平面图；

图6是根据本发明实施例的天线的驻波比仿真结果图；

图7是根据本发明实施例的天线的轴比、增益仿真结果图；

图8a至图8c是根据本发明实施例的天线在不同工作状态下的方向图。

附图标记：

100：天线；102：第一基层；104：隔离层；106：第二基层；108：馈电结构；110：第一输出端；112：第二输出端；114：第一pin二极管组；116：第二pin二极管组；116a、116b：pin二极管；118：第一直流偏置点；120：第二直流偏置点；122：第一扼流电感组；124：第二扼流电感组；126：第三扼流电感；128：第三直流偏置点；130：环状缝隙；132：工字形缝隙；134：齿轮状结构；136：环状结构。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

现参照图1至图8c，对本发明提供的天线的实施例进行描述。应当理解的是，以下所述仅是本发明的实施例，并不对本发明构成任何特别限定。

如图1至图5所示，本发明的实施例提供了一种天线100。该天线100总的来说包括第一基层102、隔离层104以及第二基层106。具体地，隔离层104可以设置在第一基层102和第二基层106之间，并且第一基层102和第二基层106二者相互连接。

在一个可选的实施例中，隔离层104可以构造成空气层，并且第一基层102和第二基层106之间可以通过支撑件相互连接。换句话说，第一基层102和第二基层106之间相互隔开，从而在二者之间形成空气层。但是应当理解的是，如上所述的隔离层104构造成空气层仅是本发明的一个实施例，其他任何适当的结构都可以应用在本发明中作为隔离层；并且第一基层102和第二基层106之间也可以通过任何适当的方式进行连接，本发明不局限于任何特定形式。

进一步如图1至图2b所示，根据本发明的实施例，第二基层106的第一表面可以形成有馈电结构108。其中，馈电结构108可以包括第一输出端110和第二输出端112，并且第一输出端110和第二输出端112可以分别连接有第一pin二极管组114和第二pin二极管组116。

在实际使用过程中，通过改变第一pin二极管组114和第二pin二极管组116中pin二极管的偏置状态，可以实现天线在三个频带的圆极化辐射。即，本发明可以实现l波段单频段、s波段双频段的频率可重构，其中l波段圆极化可用于导航接收、s波段双频段圆极化可被用于双频段卫星通信。

再次参见图1至图2b，在本发明的一个实施例中，第一pin二极管组114可以包括首尾相接的两个pin二极管，并且第二pin二极管组116可以包括首尾相接的两个pin二极管。其中，在图2a中示出了第二pin二极管组116包括的两个pin二极管116a和116b；第一pin二极管组114中包括的两个pin二极管与以上相似设置。因此，在如图所示的实施例中，本发明的天线100上总共设置有4个pin二极管。

进一步如图所示，天线100的第一输出端110和第二输出端112处还可以分别形成有第一直流偏置点118和第二直流偏置点120。具体地，第一直流偏置点118和第二直流偏置点120可以分别通过第一扼流电感组122和第二扼流电感组124连接馈电结构108。

在以上的实施例中，天线100的两个输出端分别接入4个pin二极管，在pin二级管两侧又进一步引入了直流偏置点(即，第一直流偏置点118和第二直流偏置点120)。因此，通过改变直流偏置电压，可以使得两组pin二级管交替导通，使得天线100在l波段单频段、s波段双频段两种状态下切换。

在本发明的一个实施例中，馈电结构108可以沿天线100的第一对角线方向布置。具体地，第一输出端110和第二输出端112、第一pin二极管组114和第二pin二极管组116、第一直流偏置点118和第二直流偏置点120、以及第一扼流电感组122和第二扼流电感组124之间可以分别相对于第一对角线方向对称布置。

现参照图2b，在本发明的一个实施例中，馈电结构108可以包括与第一表面的边缘相接的端部，其中，在该端部处可以形成有与端部通过第三扼流电感126连接的第三直流偏置点128。由此可知，在如图所示的实施例中，天线100中包括4个pin二极管以及3个直流偏置点。

继续参照图3，在本发明的一个实施例中，第二基层106还可以包括与第一表面相对并且面向隔离层104的第二表面。具体地，在第二表面上可以形成有第一金属图案层，并且第一金属图案层可以包括环状缝隙130和围绕环状缝隙130布置的工字形缝隙132，从而形成如图所示的结构。

现参照图4和图5，在本发明的另一个实施例中，第一基层102可以包括背向于隔离层104的第三表面和面向隔离层的第四表面。具体地，第三表面可以形成有第二金属图案层，并且第二金属图案层可以构造成齿轮状结构134；另外，第四表面可以形成有第三金属图案层，并且第三金属图案层可以构造成环状结构136。

此处应当理解的是，如上所述的各种结构仅是示意性的，可以根据具体使用情况对各个结构的形状进行调整。换句话说，本发明并不局限于任何特定的形式。另外，在可选的实施例中，馈电结构108可以为印制在第一表面上的金属贴片；与其类似地，各个金属图案层也可以是印制在相应表面上的金属贴片。但是应当理解，其他任何适当形式的金属图案层和馈电结构也可以应用在本发明中，如上所述仅是本发明的示例性实施例。

在本发明的一个实施例中，馈电结构108可以由二级威尔金斯功分器和宽带移相器构成；而在其他可选的实施例中，馈电结构108也可以包括任何可选且适当的电桥形式，本发明并不局限于任何特定的结构。

根据以上所述，本发明的实施例提供了一种多频段可重构的圆极化天线。在使用过程中，通过调节加载在宽带正交功分移相网络(即馈电结构108)上的各个pin二极管的偏置状态，可以实现天线l波段单频和s波段双频工作状态的切换。

本发明提供的天线100的设计要求可以满足：(1)一幅天线可支持导航接收，双频卫星数据接收两种功能；(2)多频段可重构圆极化天线工作在l、s1、s2三个频段范围，带内驻波比小于1.3，轴比低于3db，增益分别达到8、6、8.3dbi，3db波束宽度超过60°；(3)引入的馈电结构108，在1.4-2.7ghz范围内输出相位差在90°±5°；(4)通过控制pin二极管偏置状态改变天线的工作频率。

在具体实施例中，本发明的天线100的设计尺寸可以为124×124×11.508mm³，整体结构由三层组成，第一层(即，第一基层102)选择厚度为0.508mm的rogers(罗杰斯)5880材料，其介电常数为2.2，介质损耗0.0009；第二层(即，隔离层104)为厚度为10mm的空气层；第三层(即，第二基层106)选择厚度为1mm的fr4级材料，其介电常数为4.4，介质损耗0.02。如图6至图8c所示，经过仿真验证，本发明提出的多频段可重构圆极化天线分别工作在l波段单频段、s波段双频段两种状态下，其中带内驻波比小于1.3，轴比低于3db，增益分别达到8、6、8.3dbi，3db波束宽度超过60°。两个状态均满足功能天线指标需求。

综上所述，本发明提供的天线100具有以下优势：首先，利用宽带正交功分移相网络为天线辐射体馈电，具有高馈电带宽的特点；其次，多个频率状态辐射贴片叠层嵌套设计，节约空间；另外，三个工作频段上限频率与下限频率比1.64，且圆极化指标良好，满足实际使用需求，可用于导航接收功能和双频卫星数据接收功能天线孔径共用。

在实际应用中，用户首先在各个直流偏置点处接入+0.9v电压，此时天线工作在l波段左旋圆极化状态。然后在各个直流偏置点处接入-0.9v电压，此时天线工作在s波段左旋圆极化状态。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。