一种卫星导航圆极化微带天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于卫星导航技术领域，特别式涉及一种卫星导航圆极化微带天线。适用于包括美国的GPS系统、欧洲的伽利略系统、俄罗斯的GL0NASS系统、中国的北斗系统在内的各种导航卫星系统。
【背景技术】
[0002]卫星导航天线从极化方式一般分为线极化和圆极化两种。线极化天线实现方式简单，一般用于手机等对定位精度要求不高的非专业导航设备中。而卫星导航接收机等专业导航设备中一般采用圆极化天线。目前，美国GPS系统，俄罗斯GL0NASS系统，中国的北斗系统均采用圆极化波的形式发射卫星信号。圆极化波具有多种优点，例如可以通过左右旋圆极化实现收发信号的隔离，方便车辆船舶在运动的情况下接收，还方便导航卫星和附近同轨道非导航卫星实现极化兼容。现有技术中，圆极化天线一般采用微带天线来实现，因为微带天线工艺成熟，制造简单，易于集成。微带天线一般是由微带辐射单元，承载介质，反射底板，馈电端子组成。其中最常见的微带辐射单元是矩形微带辐射单元，矩形微带天线结构简单，工艺成熟，但也面临着体积大、增益低，带宽窄，相位中心精度较差等问题。目前天线设计普遍面临小型化的挑战，矩形微带天线的尺寸往往远远超出客户的需求。一般解决方案是使用高介电常数的介质，来实现减小天线单元尺寸的目的。可是使用高介电常数的介质的办法，会牺牲天线的增益、辐射效率和轴比，天线波束宽度变窄。
【发明内容】
[0003]本发明针对现有技术存在的缺陷和不足，提出一种卫星导航圆极化微带天线，采用三角形Y形槽微带辐射单元，具有高辐射效率，高低仰角增益，宽频带，宽波束，小型化的特点，尤其适合接收低仰角卫星信号，提高天线相位中心精度。
[0004]本发明的技术方案是:
[0005]1.一种卫星导航圆极化微带天线，其特征在于，包括微带天线金属辐射板、介质基板和金属反射底板，所述金属福射板和金属反射底板分别设置于介质基板的上表面和下表面；所述金属辐射板的形状为三角形，三角形辐射板上开有Y形槽，所述Y形槽包括三条条形开槽，所述三条条形开槽的起始端相交会聚，末端分别指向三角形的三条边；所述具有Y形槽的三角形辐射板用于控制表面电流流动，辐射出圆极化波；所述Y形槽的条形开槽边沿设置同轴馈电点，用于馈入电磁波信号。
[0006]2.所述微带天线金属辐射板的形状包括等腰三角形、正三角形或三边边长都不相等的不规则三角形，所述Y形槽的三条条形开槽相交会聚的起始端为三角形三条内角平分线的交点。
[0007]3.所述金属辐射板的形状为正三角形，所述正三角形外接圆的圆半径范围为0.3 λ?0.5 λ之间，I λ为天线工作中心频点在自由空间中的一个波长。
[0008]4.所述Y形槽的三条开槽的长度各不相同，按顺时针方向或按逆时针方向以长、中、短依次排列，长度范围一般在0.1 λ?0.7 λ之间。
[0009]5.所述Y形槽的三条开槽的宽度范围一般在0.002 λ?0.2 λ之间，天线的工作带宽与开槽的宽度成正比。
[0010]6.所述馈电点的位置在最长的开槽的左侧边沿或右侧边沿，可以沿着开槽的边沿进行调整，调整的范围距离三角形内心一般为0.1 λ?0.5 λ之间；通过调整馈电点的位置调整天线阻抗，将天线阻抗调整为50欧姆，以便实现天线与后级射频器件的阻抗匹配。
[0011]7.所述Y形槽的三条条形开槽的末端为圆弧槽结构，用于辅助扩展天线工作带宽。
[0012]8.所述介质基板选择高介电常数材料，以减小所述微带天线辐射板的尺寸。
[0013]9.所述介质基板厚度范围选择在0.01 λ?0.1 λ之间，以提高天线的辐射效率和工作带宽。
[0014]10.所述微带天线金属辐射板和金属反射底板之间也可以使用空气充当介质板。
[0015]本发明的技术效果:
[0016]本发明提出的一种卫星导航圆极化微带天线，采用三角形Y形槽微带辐射单元，具有高辐射效率，高低仰角增益，宽频带，宽波束，小型化的特点，尤其适合接收低仰角卫星信号，提高天线相位中心精度。具有以下特点:
[0017]1.金属辐射单元的形状为三角形，相比于其他形状的辐射单元，三角形的面积最小，有利于减小天线尺寸。
[0018]2.辐射单元上开有Y形槽，三条条形开槽的起始端相交会聚，末端分别指向三角形的三条边，并且在Y形槽的开槽边沿设置同轴馈电点；利用Y形槽控制辐射单元表面电流流动，从馈电点到三角形福射单元三个顶点形成相位差，依次相差120度，电流依次流过三角形的三个顶点，辐射出圆极化波。
[0019]3.Y形槽的三条条形开槽的末端还设置为圆弧槽结构，可以扩展天线的工作带宽。
[0020]4.本发明的三角形Y形槽天线具有较高的波束宽度和辐射效率:3dB波束宽度约为90度，辐射效率可达85%
【附图说明】
[0021]图1为本发明的圆极化微带天线结构示意图。
[0022]图2为本发明的圆极化微带天线的驻波图。
[0023]图3为本发明的圆极化微带天线的方向图。
[0024]图4为本发明的圆极化微带天线的表面电流流动图。
[0025]附图标记列示如下:1-三角形金属辐射板，2-Y形槽，3-馈电点，4-介质基板，5-金属反射底板。
【具体实施方式】
[0026]以下结合附图对本发明的实施例做进一步的详细说明。
[0027]如图1所示，为本发明的圆极化微带天线结构示意图。一种卫星导航圆极化微带天线，包括微带天线金属福射板1、介质基板4和金属反射底板5，金属福射板I和金属反射底板5分别设置于介质基板4的上表面和下表面；本实施例的介质基板4和金属反射底板5为圆形，金属辐射板I的形状为三角形，三角形金属辐射板I上开有Y形槽2，Y形槽包括三条条形开槽，三条条形开槽的起始端相交会聚，末端分别指向三角形的三条边；γ形槽的条形开槽边沿设置同轴馈电点3，用于馈入电磁波信号；利用Y形槽控制三角形辐射板表面电流流动，从馈电点到三角形辐射板三个顶点形成相位差，依次相差120度，电流依次流过三角形的三个顶点，辐射出圆极化波。
[0028]其中，三角形金属辐射板I的形状包括等腰三角形、正三角形或三边边长都不相等的不规则三角形，Y形槽的三条条形开槽相交会聚的起始端应为三角形三条内角平分线的交点；本实施例中，金属辐射板的形状为正三角形，正三角形外接圆的圆半径范围为0.3 λ?0.5 λ之间(I λ为天线工作中心频点在自由空间中的一个波长)；Υ形槽