一种圆形切弧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，特别是涉及一种圆形切弧微带天线，适用于北斗 卫星导航系统，也适用于包括美国的GPS系统、欧洲的伽利略系统、俄罗斯的GLONASS系统 在内的各种导航卫星系统。
【背景技术】
[0002] 卫星导航天线按极化方式可以分为线极化和圆极化两种天线。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。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GLONASS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。目前北斗二代使用二进制调相（BPSK)的调制方式，而北 斗三代使用二进制偏移载波（B0C)的调制方式。北斗二代和北斗三代的两种调制信号，通 过频分复用的方式避免了相互干扰，充分利用了不同频段的频谱资源。但是，北斗三代B0C 调制信号带宽（例如B3频点带宽40. 96MHz)，比北斗二代BPSK调制信号带宽（例如B3频 点带宽20. 48MHz)宽一倍，因此对接收天线的工作带宽提出了新的要求。
【发明内容】
[0003] 本发明针对目前矩形微带天线带宽较窄的不足，提出一种圆形切弧微带天线，尤 其适用于北斗三代卫星导航系统，采用圆形微带辐射方式，通过切去两条弧来实现圆极化。 本发明提出的圆形切弧微带天线和普通矩形微带天线相比，带宽提高一倍以上，完全满足 了北斗三代B0C调制方式对天线带宽的要求。
[0004] 本发明的技术方案是：
[0005] 1. -种圆形切弧微带天线，其特征在于，包括金属辐射板、介质基板和金属反射底 板，所述金属辐射板和金属反射底板分别设置于介质基板的上面和下面；所述金属辐射板 的形状为切除两条弧的圆形，用于辐射出圆极化波；所述两条切弧所对应的圆心角是对顶 角；在金属辐射板上设置同轴馈电点，用于馈入电磁波信号。
[0006] 2.所述金属反射底板设置于介质基板的下表面，或距离介质基板的下表面有一定 的距离。
[0007] 3.所述金属福射板设置于介质基板的上表面。
[0008] 4.所述金属辐射板的圆半径约为切弧的深度在 (〇.005/〇/V?~?〇.〇252)/'之间；其中，1λ为天线工作中心频点在自由空间中的一个波 长，ε为介质基板的介电常数。
[0009] 5.所述金属辐射板的两条切弧垂直于金属辐射板的竖直纵轴并被所述纵轴所平 分，或垂直于金属辐射板的水平横轴并被所述横轴所平分；所述馈电点设置在金属辐射板 的横轴和与纵轴的角平分线上。
[0010] 6.所述馈电点到金属辐射板中心距离在(0.U)/'的基础上进行微调，微调范围 一般不超过20% ;1λ为天线工作中心频点在自由空间中的一个波长，ε为介质基板的介 电常数。
[0011] 7.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。
[0012] 8.所述介质基板厚度范围选择在0. 01λ~〇. 15λ之间，较厚的介质基板以提高 天线的辐射效率和工作带宽。
[0013] 9.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基板。
[0014] 本发明的技术效果：
[0015] 本发明提出的一种圆形切弧微带天线，具有以下特点：
[0016] 1.本发明微带天线的金属辐射板采用圆形切弧的形状，圆半径约为 切弧的深度在(0,0052)/V7~(0.02iU)/i之间；其中，1λ为天线工作中心频点在自由空 间中的一个波长，ε为介质基板的介电常数。本发明的圆形切弧微带天线的相对带宽（即 天线带宽/天线中心频率）为10% ;而矩形微带天线相对带宽仅为3.5%，和普通矩形 微带天线相比，带宽提高了一倍，以Β3频点为例，本发明的圆形切弧微带天线中心频点为 1268. 52MHz，相对带宽为10 %，即127MHz，完全满足北斗三代B0C调制方式对天线带宽要求 较宽的要求，特别适合于北斗三代卫星导航系统。
[0017] 2.本发明的圆形切弧微带天线是右旋圆极化天线，还是左旋圆极化天线，是由切 弧和馈电点之间的相对位置确定的。当金属辐射板的两条切弧垂直于金属辐射板的竖直纵 轴Y轴并被所述纵轴所平分，或垂直于金属辐射板的水平横轴X轴并被所述横轴所平分，馈 电点在X轴和Y轴的45度角平分线上时，天线轴比最好；当两条切弧垂直于Y轴的情况下； 馈电点在1，3象限X轴和Y轴的45度角平分线上，天线为左旋圆极化天线；馈电点在2, 4 象限X轴和Y轴的45度角平分线上，天线为右旋圆极化天线；当两条切弧垂直于X轴的情 况下；馈电点在1，3象限X轴和Y轴的45度角平分线上，天线为右旋圆极化天线；馈电点 在2, 4象限X轴和Y轴的45度角平分线上，天线为左旋圆极化天线。因此，本发明的圆形 切弧微带天线对使用环境中的多径反射波有出色的抑制能力。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明的圆形切弧微带天线结构示意图。
[0019] 图2是圆形切弧的金属辐射板实施例示意图。
[0020] 图3为本发明的圆形切弧微带天线的驻波图。
[0021] 图4为本发明的圆形切弧微带天线的方向图。
[0022] 附图标记列示如下：1-金属反射底板，2-馈电点，3-介质基板，4-金属辐射板。
【具体实施方式】
[0023] 以下结合附图对本发明的实施例做进一步的详细说明。
[0024] 如图1所示，为本发明的圆形切弧微带天线结构示意图。一种圆形切弧微带天线， 包括金属福射板4、介质基板3和金属反射底板1 ;金属福射板4和金属反射底板1分别设 置于介质基板3的上面和下面；金属辐射板4的形状为切除两条弧的圆形，用于辐射出圆极 化波，其中，两条切弧是相对应的位置，两条切弧所对应的圆心角是对顶角；在金属辐射板 4上设置同轴馈电点2,用于馈入电磁波信号。本实施例的介质基板3为和金属反射底板1 为圆形，金属反射底板1设置于介质基板3的下表面，也可以距离介质基板3的下表面有一 定的距离；金属福射板4设置于介质基板3的上表面，金属福射板4和介质基板3可以在金 属反射底板1的边角、中心或任何地方，本实施例中，金属福射板4和介质基板3位于金属 反射底板1的中心。
[0025] 图2是圆形切弧的金属辐射板实施例示意图。过圆形金属辐射板中心的两条相互 垂直的横轴和纵轴分别为X轴和Y轴，在圆形金属辐射板上横向切除垂直于+Y轴和-Y轴 的两条弧，并且这两条弧分别被+Y轴和-Y轴所平分，（或在金属辐射板上纵