一种双频圆极化星载导航天线的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及微带天线技术领域，特别是一种双频圆极化星载导航天线。
【背景技术】
[0002] 随着社会的发展，卫星导航系统的应用越来越广泛，从而带动了对卫星终端天线 的深入研究。卫星终端天线有许多不同的类型，主要有十字交叉振子天线、四臂螺旋天线、 微带天线及螺旋天线等。其中，四臂螺旋天线和微带天线以其优良的电性能而广泛应用于 卫星终端接受设备中。其中微带天线与四壁螺旋天线相比，在空间结构上，减小了一维的 尺寸，其平面结构易于共形，电性能设计灵活，易于实现圆极化、双频或多频工作，并且体积 小，重量轻。
[0003] 由于北斗发射天线工作在多频段，目前常采用多层微带天线单元选择来实现多频 段，但是该方法多层微带天线单元中，对上层天线的馈电往往会对下层天线形成影响，难以 解决馈电隔离的问题，且存在体积、重量过大的缺点，加工和制作难度大，难以和有源器件 及电路进行集成。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种体积小、重量轻的双频圆极化星载导航天线，能够采 用印刷电路技术进行批量生产，而且能够和有源器件及电路集成为单一的模块。
[0005] 实现本发明目的的技术解决方案为：一种双频圆极化星载导航天线，包括五层圆 形微带贴片天线，由下到上依次为：空气层、第一介质层、第二介质层、第一泡沫层、第二泡 沫层：其中空气层的下表面为金属板；第一介质层和第二介质层中间共用金属地板，金属 地板上开有十字缝隙和耦合缝隙；第一介质层的下表面设有下微带线层，第二介质层的上 表面设有上微带线层，下微带线层和上微带线层分别设置一个终端开路的微带线，该两个 终端开路的微带线垂直分布于十字缝隙的两侧；下微带线层还设有下层耦合微带线，上微 带线层还设有上层耦合微带线，下层耦合微带线和上层耦合微带线通过耦合缝隙形成定向 耦合器，下层耦合微带线的两端分别为耦合端口和隔离端口，上层耦合微带线的两端分别 为天线输入端口和直通端口，耦合端口与下微带线层中终端开路的微带线相接、直通端口 与上微带线层中终端开路的微带线相接，下微带线层和上微带线层中信号有90°的相位差 实现圆极化；第一泡沫层的上表面设有第一圆形金属贴片、第二泡沫层的上表面设有第二 圆形金属贴片，第一圆形金属贴片和第二圆形金属贴片的圆心在一条垂直线上。
[0006] 本发明与现有技术相比，其显著优点为：（1)采用多层圆形微带贴片天线，可以实 现体积小、重量轻、圆极化、双频带的特性；(2)采用微带馈电，馈电网络可与天线结构一起 制成，适用于运用印刷电路技术进行批量生产，而且能够和有源器件及电路集成为单一的 模块；（3)采用定向耦合器，使得两个微带馈电端口的信号有90°的相位差，进一步实现圆 极化；(4)定向耦合器与天线的馈电网络集成在一起，减小了天线的尺寸，同时也降低了加 工和制作的难度。
【附图说明】
[0007] 图1是本发明双频圆极化星载导航天线的结构图，其中（a)为侧视图，（b)为第一 介质层的下表面俯视图，（c)为金属地板的俯视图，（d)为第二介质层的上表面俯视图，（e) 为第一泡沫层的上表面俯视图，（f)为第二泡沫层的上表面俯视图。
[0008] 图2是本发明实施例中双频圆极化星载导航天线的|S111结果图。
[0009] 图3是本发明实施例中双频圆极化星载导航天线的轴比结果图。
【具体实施方式】
[0010] 下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细描述。
[0011] 结合图1，本发明双频圆极化星载导航天线，包括五层圆形微带贴片天线，如图 1 (a)由下到上依次为：空气层1、第一介质层2、第二介质层3、第一泡沫层4、第二泡沫层5 :
[0012] 其中空气层1的下表面为金属板11 ;第一介质层2和第二介质层3中间共用金属 地板22如图1 (c):金属地板22上开有十字缝隙221和耦合缝隙222 ;第一介质层2的下表 面设有下微带线层21如图1 (b)，第二介质层3的上表面设有上微带线层31如图1 (d)，下微 带线层21和上微带线层31分别设置一个终端开路的微带线，该两个终端开路的微带线垂 直分布于十字缝隙221的两侧；下微带线层21还设有下层耦合微带线216,上微带线层31 还设有上层耦合微带线316,下层耦合微带线216和上层耦合微带线316通过耦合缝隙222 形成定向耦合器，下层耦合微带线216的两端分别为耦合端口 214和隔离端口 215,上层耦 合微带线316的两端分别为天线输入端口 314和直通端口 315,耦合端口 214与下微带线层 21中终端开路的微带线相接、直通端口 315与上微带线层31中终端开路的微带线相接，下 微带线层21和上微带线层31中信号有90°的相位差实现圆极化；第一泡沫层4的上表面 设有第一圆形金属贴片41如图1 (e)、第二泡沫层5的上表面设有第二圆形金属贴片51如 图1(f)，第一圆形金属贴片41和第二圆形金属贴片51的圆心在一条垂直线上。
[0013] 作为一种优选方案，所述空气层1的厚度为10~20mm，第一泡沫层4的厚度为 10~15mm,第二泡沫层5的厚度为10~15_。
[0014] 作为一种优选方案，所述第一介质层2和第二介质层3的厚度和介电常数相等，厚 度范围为〇· 5~2mm、介电常数范围为2~6。
[0015] 作为一种优选方案，所述下微带线层21和上微带线层31分别设置一个终端开路 的微带线，该两个终端开路的微带线尺寸相同，其中下微带线层21中终端开路的微带线具 体为：由第一微带线211过渡到第二微带线212,第二微带线212末端对称连接两条终端开 路的第三微带线213 ;上微带线层31中终端开路的微带线具体为：由第四微带线311过渡 到第五微带线312,第五微带线312末端对称连接两条终端开路的第六微带线313 ;所述第 一微带线211与耦合端口214相接，第四微带线311与直通端口315相接。所述第一微带 线211和第四微带线311均为50 Ω，第二微带线212和第五微带线312均为100 Ω。
[0016] 作为一种优选方案，所述下层耦合微带线216、上层耦合微带线316以及耦合缝隙 222的中心在一条垂直线上。
[0017] 作为一种优选方案，所述第一圆形金属贴片41的半径R41，根据以下公式确定：
[0018]
[0019]
[0020] 式中，L为双频天线低频段所对应的中心频率，ε1^为圆形贴片所在介质的介电常 数，R_41为圆形金属贴片的等效半径；h为圆形贴片所在介质介质的高度，R41为圆形金属贴 片的实际半径。
[0021] 第二圆形金属贴片51的半径R51，根据以下公式确定：
[0022]
[0023]
[0024] 式中，为双频天线高频段所对应的中心频率，ε1^为圆形贴片所在介质的介电常 数，R_51为圆形金属贴片的等效半径；h为圆形贴片所在介质介质