本发明涉及天线领域，特别涉及一种微带圆极化天线及其工作频率调节装置和方法。
背景技术：
垂直极化天线不能接收水平极化天线发射的信号，水平极化天线也不能接收垂直极化天线发射的信号，但圆极化信号能被各种线极化天线接收，故在卫星导航领域倾向于使用圆极化天线来作为接收或发射天线，由于机械加工的误差、随机变化的环境影响，天线工作频率会产生偏移的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种微带圆极化天线及其工作频率调节装置和方法，以实现圆极化天线工作频率偏移的调节。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种微带圆极化天线，所述圆极化天线包括接地板、介质基片、辐射贴片和可变电容；
所述介质基片设置在所述接地板的上面；
所述辐射贴片贴在所述介质基片上面，所述辐射贴片用于等效电容或电感，以分离简并正交模的调谐频率；
所述可变电容与所述辐射贴片连接，所述可变电容用于调节天线的中心频率。
可选的，所述辐射贴片的长度为43.6323mm，所述辐射贴片的宽度为43.6323mm。
可选的，所述介质基片的厚度为1.6mm。
可选的，所述圆极化天线还包括同轴连接线，所述同轴连接线的内导体与所述辐射贴片连接，所述同轴连接线的外导体与所述接地板连接。
一种微带圆极化天线的工作频率调节装置，所述调节装置用于调节所述微带圆极化天线；
所述微带圆极化天线包括接地板、介质基片、辐射贴片和可变电容；所述介质基片设置在所述接地板的上面；所述辐射贴片贴在所述介质基片上面，所述辐射贴片用于分离正交的调谐频率；所述可变电容与所述辐射贴片连接，所述可变电容用于调节所述天线的中心频率；
所述调节装置包括调节按键、单片机和可调电压输出模块；
所述调节按键与所述单片机连接，所述调节按键用于产生调节信号，并将所述调节信号传送给所述单片机；
所述单片机与所述可调电压输出模块连接，所述单片机用于根据所述调节信号产生控制信号，并将所述控制信号输出给所述可调电压输出模块；
所述可调电压输出模块与所述可变电容连接，所述可调电压输出模块用于根据所述可变电容的反馈电压信号和所述控制信号产生偏执电压，并将所述偏执电压传送给所述可变电容，调节天线的工作频率。
可选的，所述可调电压输出模块包括比较电路和稳压电路；
所述比较电路的正输入端与所述单片机连接，所述比较电路的负输入端与所述可变电容的正极连接，所述比较电路的输出端与所述稳压电路连接，所述比较电路用于从所述可变电容的正极获取所述可变电容的电压反馈信号，并将所述控制信号与所述电压反馈信号进行比较，获得比较结果，将所述比较结果输出给所述稳压电路；
所述稳压电路与所述可变电容连接，用于根据所述比较结果产生偏执电压，并将所述偏执电压传送给所述可变电容，调节所述天线的中心频率。
一种微带圆极化天线的工作频率调节方法，所述调节方法应用于所述微带圆极化天线的工作频率调节装置，所述调节方法包括如下步骤：
通过调节按键产生调节信号；
通过单片机根据所述调节信号产生控制信号；
通过可调电压输出模块根据可变电容的电压反馈信号和所述控制信号产生偏执电压，调节天线的工作频率。
可选的，所述通过可调电压输出模块根据所述控制信号产生偏执电压，调节天线的工作频率，具体包括：
比较所述控制信号和所述反馈电压信号，获得比较结果；
根据比较结果产生偏执电压；
根据所述偏执电压调节天线的工作频率。
可选的，所述根据所述偏执电压调节天线的工作频率，具体包括：
将所述偏执电压加载在天线的可变电容上，改变所述可变电容的电容值；
通过改变所述可变电容的电容值改变天线两端的电长度，其中，天线两端的电长度和可变电容的电容值的关系为：δl＝z0(ωc)/tanβ，δl表示天线电容等效电长度，c表示可变电容的电容值，z0表示天线特性阻抗，β表示传播常数；
通过改变天线两端的电长度改变天线的工作频率，其中，天线的工作频率和天线电长度的对应关系为：
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明公开了一种微带圆极化天线及其工作频率调节装置和方法，所述天线包括接地板、介质基片、辐射贴片和可变电容，本发明提供的天线通过对所述可变电容施加不同的偏执电压，改变所述可变电容的电容值，实现其工作频率的调节。
所述工作频率调节装置包括调节按键、单片机和可调电压输出模块，通过调节按键产生调节信号；通过单片机根据所述调节信号产生控制信号；通过可调电压输出模块根据可变电容的电压反馈信号和所述控制信号产生偏执电压，来改变可变电容的电容值，进而调节天线的工作频率。
本发明提供的微带圆极化天线及其工作频率调节装置和方法，实现了微带圆极化天线的工作频率的调节，克服了圆极化天线由于机械加工的误差、随机变化的环境影响，天线工作频率产生的偏移问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要的附图作简单介绍。显而易见，下面描述的附图仅仅是本发明的一个实施例，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，还可以根据这个附图获得其他附图。
图1为本发明提供的一种微带圆极化天线的结构图；
图2为本发明提供的一种微带圆极化天线的工作频率调节装置的结构框图；
图3为本发明提供的一种微带圆极化天线的工作频率调节装置的电路图；
图4为本发明提供的微带圆极化天线的工作频率调节方法的流程图；
图5为本发明提供的微带圆极化天线的工作频率调节方法的仿真曲线图。
具体实施方式
本发明的目的是提供一种微带圆极化天线及其工作频率调节装置和方法，以实现圆极化天线工作频率偏移的调节。
为使本发明上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明提供了一种微带圆极化天线，所述圆极化天线包括接地板1、介质基片2、辐射贴片3和可变电容4。
所述介质基片2设置在所述接地板1的上面；所述辐射贴片3贴在所述介质基片2上面，所述辐射贴片3用于等效电容或电感，以分离简并正交模的调谐频率；所述可变电容4与所述辐射贴片3连接，所述可变电容4用于调节天线的中心频率。
所述辐射贴片3的长度为43.6323mm，所述辐射贴片3的宽度为43.6323mm。所述介质基片2的厚度为1.6mm。
所述圆极化天线还包括同轴连接线，所述同轴连接线的内导体与所述辐射贴片3连接，所述同轴连接线的外导体与所述接地板1连接。
本发明的天线设计采用的是微带天线单馈法。单馈法的基础：一个形状规则的单片微带天线由一点馈电可产生极化正交、幅度相等的两个简并模，但一般不能形成90°相位差。为此在微带天线的辐射贴片上附加一些简并分离单元，使简并正交模的调谐频率产生分离。工作频率选在两个谐振频率之间。当简并模分离单元大小选择合适时，对工作频率而言，一个模的阻抗相角超前45°，而另一模的阻抗相角滞后45°，由此形成圆极化辐射。因此法无需外加相移网络和功率分配器。
如图2所示，本发明还提供一种微带圆极化天线的工作频率调节装置，所述调节装置用于调节所述微带圆极化天线。
所述调节装置包括调节按键201、单片机202和可调电压输出模块203。
所述调节按键201与所述单片机202连接，所述调节按键201用于产生调节信号，并将所述调节信号传送给所述单片机202；所述单片机202与所述可调电压输出模块203连接，所述单片机202用于根据所述调节信号产生控制信号，并将所述控制信号输出给所述可调电压输出模块203；所述可调电压输出模块203与所述可变电容连接，所述可调电压输出模块203用于根据所述可变电容的反馈电压信号和所述控制信号产生偏执电压，并将所述偏执电压传送给所述可变电容，调节天线的工作频率。
所述可调电压输出模块包括比较电路和稳压电路；所述比较电路的正输入端与所述单片机连接，所述比较电路的负输入端与所述可变电容的正极连接，所述比较电路的输出端与所述稳压电路连接，所述比较电路用于从所述可变电容的正极获取所述可变电容的电压反馈信号，并将所述控制信号与所述电压反馈信号进行比较，获得比较结果，将所述比较结果输出给所述稳压电路；所述稳压电路与所述可变电容连接，用于根据所述比较结果产生偏执电压，并将所述偏执电压传送给所述可变电容，调节所述天线的中心频率。
具体的，如图3所示，所述调节按键包括四个按键，所述单片机采用stc89c52，四个调节按键分别连接单片机的四个输入引脚，单片机的dac输出端连接比较电路的负输入端，输入控制电压信号v1，比较电路的正输入端经电阻r1连接天线的可变电容的正极，可变电容的正极电压经r1、r2分压后作为电压反馈信号v2输送至比较电路的正输入端，比较电路的输出端与稳压电路连接，比较电路将所述控制信号和所述电压反馈信号进行比较，获得比较结果vref，并将比较结果输送给稳压电路，稳压电路采用lm2596稳压模块，稳压电路根据比较结果产生偏置电压vout输出到可变电容的正极，来改变可变电容的电容值，进而调节天线的工作频率。stc89c52是一种低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有8k字节系统可编程flash存储器。通过单片机来控制da模块的串行输入数据，达到控制偏置电压的目的。lm2596是一种电流输出降压开关型集成稳压芯片，可以稳定偏置电容上的电压。
如图4所示，本发明还提供一种微带圆极化天线的工作频率调节方法，所述调节方法应用于所述微带圆极化天线的工作频率调节装置，所述调节方法包括如下步骤：
步骤401，通过调节按键产生调节信号；
步骤402，通过单片机根据所述调节信号产生控制信号；
步骤403，通过可调电压输出模块根据可变电容的电压反馈信号和所述控制信号产生偏执电压，调节天线的工作频率。
可选的，步骤403所述通过可调电压输出模块根据可变电容的电压反馈信号和所述控制信号产生偏执电压，调节天线的工作频率，具体包括：
比较所述控制信号和所述反馈电压信号，获得比较结果；
根据比较结果产生偏执电压；
根据所述偏执电压调节天线的工作频率。
可选的，所述根据所述偏执电压调节天线的工作频率，具体包括：
将所述偏执电压加载在天线的可变电容上，改变所述可变电容的电容值；
通过改变所述可变电容的电容值改变天线两端的电长度，其中，天线两端的电长度和可变电容的电容值的关系为：δl＝z0(ωc)/tanβ，δl表示天线电容等效电长度，c表示可变电容的电容值，z0表示天线特性阻抗，β表示传播常数；
通过改变天线两端的电长度改变天线的工作频率，其中，天线的工作频率和天线电长度的对应关系为：
如图5所示，通过hfss软件仿真天线，得到微带圆极化天线的回波损耗曲线，根据图5可知，当频率为1.575ghz时，回波损耗最小，为-12.1db。
现有的可变电容的偏置电压调节方式，包含手动调节和电调节，可变电容选用bst电容利用bst薄膜材料制备的bst可变电容具有电调谐特性，损耗也较低，能够应用于电调微带天线、电调滤波器等各种电调微波器件中。
本发明中增加了可调电压输出模块，与手动调节直流稳压电源相比，具有响应时间快、灵敏度高的优点。本发明还为增加可变电容偏置电压的变化范围，采用了比较电路，并实现了比较误差的10倍的放大，使微带天线的工作频率点可在1.50-1.64ghz调节。同时，采用稳压电路，减少输出电压的扰动造成的额外的频率偏移。
本发明引入电可调机制，通过改变可变电容的偏置电压，使天线工作在某一范围或某一特点频率点上。修正机械加工误差引入的频率偏移问题。和机械调谐相比，电调谐具有易于控制，灵敏度高，结构简单，响应时间短的优点。提高了天线的实用性，降低天线实现的难度。
采用可调电压输出模块代替直流稳压电源。通过单片机控制dac，输出连续可变的偏置电压。输出的变化电压灵敏度更高。
采用lm2596稳压电路，使可变电容上的偏置电压稳压、无扰动，天线能稳定工作在某一特点工作频率，不产生额外的频率偏移。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用具体个例对技术原理、实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是为了帮助理解本发明技术方法及核心思想，描述的实施例仅仅是本发明的个例，不是全部实施例。基于本发明实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。