一种共口径三频段北斗天线的制作方法

1.本发明属于无线电导航定位领域，涉及一种共口径三频段北斗天线。


背景技术：

2.全球卫星导航系统(globalnavigat1n satellite system,gnss)为基于卫星星座的无线电导航系统，其主要功能是为全球用户提供高质量、高精度的定位、导航以及授时服务。作为重要的空间基础设施，卫星导航系统已被广泛地应用在民用及军用系统中，在无线电定位的各个领域发挥着不可替代的作用。目前已建成运行和正在发展中的卫星导航系统主要有美国的全球卫星定位系统(global posit1n systems,gps)，苏联的全球卫星导航系统(globalnavigat1n satellite systems，glonass)，欧盟的伽利略(galileo)卫星导航定位系统以及由我国自主研发的北斗卫星导航系统(beidou(compass)navigat1nsatellite system)。
3.近年来，随着人们对卫星导航服务要求越来越高，小型化、集成化的导航天线成为发展趋势。多频、多模的导航天线研究受到广泛重视。各种低剖面、紧凑型的导航天线被开发出来，归纳起来主要有:单馈点结构，双馈点结构以及四馈点结构。常见的单馈点结构采用了多层贴片的微带线结构，贴片的层数通常与工作的频点相对应，不同的贴片层对应不同的工作频段。而天线的圆极化是通过贴片切角等方式来实现的。此类天线结构简单紧凑，剖面较低，便于制作加工，但是工作的频点较窄，难以承受外界的物理扰动。现有的多馈点结构的多模导航天线存在相互之间耦合较大、隔离度较差等缺陷。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种共口径三频段北斗天线。
5.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种共口径三频段北斗天线，包括从下到上依次堆叠的b1/l1波段天线、l波段天线和 s波段天线，所述b1/l1和s波段天线为接收天线，为右旋圆极化；l波段天线为发射天线，为左旋圆极化。
7.进一步，所述l波段天线的馈电同轴穿过b1/l1波段天线，在b1/l1波段天线中心开金属化孔。
8.进一步，所述s波段天线的馈电同轴穿过l波段天线，在l波段天线中心开金属化孔。
9.进一步，s波段天线的馈电同轴位于s波段天线的几何中心。
10.进一步，s波段天线上设有u形缝隙，用于实现s波段天线的阻抗匹配。
11.本发明的有益效果在于：结构紧凑，三个天线依次堆叠占用的面积大小为最低频段天线的口面大小。由于单个天线剖面很低，堆叠后天线整体剖面较低。收发天线间隔离度更高，通过设计特殊的馈电结构，解决了三频段天线间由于馈电结构重合导致的隔离度差的问题。
12.本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
13.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
14.图1为本发明所述共口径三频段北斗天线的整体结构视图；
15.图2为本发明所述共口径三频段北斗天线的俯视图；
16.图3为本发明所述共口径三频段北斗天线的底部视图；
17.图4为本发明所述共口径三频段北斗天线的侧视图；
18.图5为本发明b1/l1波段天线反射系数；
19.图6为本发明b1/l1波段天线轴比；
20.图7为本发明b1/l1波段天线增益三维方向图；
21.图8为本发明l波段天线反射系数；
22.图9为本发明l波段天线轴比；
23.图10为本发明l波段天线增益三维方向图；
24.图11为本发明s波段天线反射系数；
25.图12为本发明s波段天线轴比；
26.图13为本发明s波段天线增益三维方向图；
27.图14为本发明三个频段间的隔离度；
28.附图标记：s波段天线1、l波段天线2、b1/l1波段天线3。
具体实施方式
29.如图1-4所示，为本发明所述天线共口径三频段北斗天线的整体结构图。三个频段天线依次堆叠，不同天线间没有空气层，易于加工实现的同时结构紧凑。三个频段天线均采用切角贴片天线实现圆极化，通过切角的不同控制左右旋圆极化。三个天线依次堆叠，从上到下依次为s波段天线1、l波段天线2和b1/l1波段天线3。
30.天线工作时，最上层的s波段天线和最下层的b1/l1波段天线3为接收天线，极化方式为右旋圆极化；中间层为l波段天线，极化方式为左旋圆极化。三个天线分别采用三个50 欧同轴线馈电，b1/l1波段天线3馈电端口记为1端口，l波段天线2馈电端口记为2端口， s波段天线1馈电端口记为3端口。
31.为了实现收发高隔离度，即l波段天线2(2端口，发射天线)和b1/l1波段天线3(1 端口，接收天线)、s波段天线1(3端口，接收天线)间的隔离，需要在天线间的馈电结构上采用特殊结构实现高隔离度。如图1所示，b1/l1波段天线3由于在最底层，馈电较为简单，采用同轴馈电不会降低与其他两个天线间的隔离度。l波段天线2的馈电同轴穿过b1/l1 波段天线3，通过在b1/l1波段天线3中心开金属化孔实现l波段天线2和b1/l1波段天线 3间的高隔离度。通过仿真验证了金属化孔对b1/l1波段天线3影响较小。同样的，s波段天线1的馈电同
轴穿过l波段天线2，通过在l波段天线2中心开金属化孔实现s波段天线1 和l波段天线2间的高隔离度。通过仿真验证了金属化孔对l波段天线2影响较小。s波段天线1的馈电同轴位于s波段天线1的几何中心，通过u形缝隙改变天线的馈电位置实现50 欧同轴馈线与天线间的阻抗匹配。
32.b1/l1频点接收天线的端口反射系数(s11参数)如图5所示。从图中可以看到，天线的工作频段(驻波比小于1.5)为1.56ghz～1.582ghz，满足设计指标。
33.b1/l1频点接收天线的轴比如图6所示。从图中可以看出，b1/l1频点接收天线的轴比带宽频段(ar《3)为1.566ghz～1.573ghz.
34.b1/l1频点接收天线的增益三维方向图如图7所示，从图中可以看出，b1/l1频点接收天线在顶点的增益(方向性系数)为8.2dbi，3db波束宽度为74
°
，在仰角大于20
°
时，其增益大于-2dbi，天线的前后比约为22db。
35.l波段发射天线的端口反射系数(s11参数)如图8所示。从图中可以看到，天线的工作频段(驻波比小于1.5)为1.595ghz～1.625ghz，满足设计指标。
36.l波段发射天线的轴比如图9所示。从图中可以看出，l波段发射天线的轴比带宽频段 (ar《3)为1.6ghz～1.62ghz.
37.l波段发射天线的增益三维方向图如图10所示，从图中可以看出，l波段发射天线在顶点的增益(方向性系数)为7.16dbi，3db波束宽度为83
°
，在仰角大于20
°
时，其增益大于0dbi，天线的前后比约为18.5db。
38.s波段接收天线的端口反射系数(s11参数)如图11所示。从图中可以看到，天线的工作频段(驻波比小于1.5)为2.475ghz～2.505ghz，满足设计指标。
39.s波段接收天线的轴比如图12所示。从图中可以看出，s波段接收天线的轴比带宽频段 (ar《3)为2.484ghz～2.496ghz。
40.s波段接收天线的增益三维方向图如图13所示，从图中可以看出，s波段接收天线在顶点的增益(方向性系数)为7.14dbi，3db波束宽度为87
°
，在仰角大于20
°
时，其增益大于1dbi，天线的前后比约为14.2db。
41.共口径三频段北斗天线的三个天线单元的隔离度如图14所示。从图中可以看出，在l 波段发射天线的工作频点处，b1/l1频点接收天线与l波段接收天线的隔离度约为15db， b1/l1频点接收天线与s波段接收天线的隔离度约为-40db；在s波段接收天线的频点处， b1/l1频点接收天线与s波段接收天线的隔离度约为-35db；l波段接收天线与s波段接收天线的隔离度约为-32db。