一种椭圆形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，特别是涉及一种椭圆形圆极化微带天线，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。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，提出一种椭圆形圆极化微带天 线，尤其适用于北斗三代卫星导航系统，采用椭圆形微带辐射方式，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. -种椭圆形圆极化微带天线，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 射板的形状为椭圆形，用于辐射出圆极化波，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.所述椭圆形金属辐射板的短轴的长度约为(0.2iU)/vG，长轴与短轴之差 (0.005/1)/|~(0,025义)/'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.所述馈电点设置在椭圆形金属辐射板的长轴和短轴的角平分线上。
[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.所述介质基板厚度的范围选择在0. 01λ~〇. 15λ之间，以提高天线的福射效 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] 本发明提出的一种椭圆形圆极化微带天线，尤其适用于北斗三代卫星导航系统， 具有以下特点：
[0016] 1.本发明微带天线的金属辐射板采用椭圆形，短轴的长度约为(0.25幻Ζλ/Γ长轴 与短轴之差为(0.0(LWvC~(0.025乃/、/7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；和普通矩形微带天线相比，具有尺寸小，带宽 宽的特点；本发明的椭圆形微带天线的相对带宽（即天线带宽/天线中心频率）为8%;而 矩形微带天线相对带宽仅为3. 5%，普通矩形微带天线相比，带宽提高了一倍以上，以Β3频 点为例，本发明的椭圆形微带天线中心频点为1268. 52MHz，相对带宽为8%，S卩101MHz，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.本发明的圆极化微带天线是右旋圆极化天线，还是左旋圆极化天线，是由椭圆 形长轴、短轴和馈电点之间的相对位置确定的。本发明的圆极化微带天线的馈电点在X轴 和Y轴的45度角平分线上时，天线轴比最好。X轴为椭圆长轴，Y轴为椭圆短轴情况下；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。Y轴为椭圆长轴，X轴为椭圆短轴 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。本发明的圆极化微带 天线相对带宽为8%，法向轴比为2,对使用环境中的多径反射波有出色的抑制能力。（右旋 圆极化信号的多径反射波为左旋圆极化波，理想的右旋圆极化天线不能接受左旋极化波）。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明的圆极化微带天线结构示意图。
[0019] 图2为本发明的圆极化微带天线的驻波图。
[0020] 图3为本发明的圆极化微带天线的方向图。
[0021] 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】
[0022] 以下结合附图对本发明的实施例做进一步的详细说明。
[0023] 如图1所示，为本发明的圆极化微带天线结构示意图。一种适用于北斗三代卫星 导航系统的椭圆形圆极化微带天线，包括金属辐射板4、介质基板3和金属反射底板1 ;金属 辐射板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 椭圆形，用于辐射出圆极化波；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；金属辐射板4设置于介质基板3的 上表面；金属辐射板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。本实施例的椭圆形金属 辐射板4的短轴的长度约为(0.25々/石，