T型/斜l型引流缝隙双频宽带双圆极化微带叠层天线的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及宽带微带天线，尤其涉及一种适用于北斗卫星导航系统具有较宽频 带、馈电简单的T型/斜L型引流缝隙双频宽带双圆极化微带叠层天线。
【背景技术】
[0002] 北斗卫星导航系统是我国政府正在发展并旨在形成全球覆盖能力的卫星导航系 统，具有短报文通信功能的北斗系统无疑将在我国各行业获得广泛应用。
[0003] 作为卫星导航系统的发射/接收单元，终端天线的功能及性能直接影响各类终 端能否利用卫星导航系统正常发挥其作用。随着我国北斗系统向二代演进，需要设计能 兼容北斗一代、二代频点的终端天线。北斗主要频段有北斗一代上行L频段（中心频点 1616MHz)、下行S频段（中心频点2492MHz)，北斗二代Bl、B2、B3频点（中心频点分别为 1561MHz、1207MHz、1268MHz)。此外，在特定应用场合，为满足北斗系统与其他卫星导航系统 多模兼容，也要求终端天线具有多频段兼容特性。所以北斗天线的多频化也就成了研究的 重点。
[0004] 北斗天线的圆极化研究也有着重要的实用意义。一方面，圆极化天线可以接收来 自不同方向的线极化波，同样其辐射出的圆极化波也可以被任意形式的线极化天线接收； 另一方面，圆极化波具有旋向正交性，当圆极化波打到平面障碍物的时候旋向会发生改变。 这种特性能够抑制雨雾干扰和抗多径反射。
[0005] 微带天线是卫星导航天线的常用形式。目前微带天线多频圆极化实现形式多样， 可利用单层贴片的多模谐振、单层贴片的多谐振单元、超材料加载或采用叠层结构等。每种 方式各有优缺点，如通过单馈单层多模谐振法来实现多频圆极化时，天线结构简单，馈电简 单，但可能带宽较窄，增益低。而利用叠层结构可获得良好的多频圆极化性能，但可能造成 天线剖面高，馈电复杂等。虽然近年来，应用于北斗卫星导航系统的多频圆极化微带天线已 有不少研究成果，但一般存在带宽窄、尺寸大、馈电复杂等不足，对于宽频带、馈电简单的双 频圆极化微带天线很少有成功样例。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种适用于北斗卫星导航系统具有较宽频带、馈电简单的T型/斜L型引流缝隙双频宽带双圆极化微带叠层天线。
[0007] 本发明设有上层介质基板、下层介质基板和接地板，所述上层介质基板上表面敷 有上层贴片，所述上层贴片为上下对角切有圆弧槽，左右对边切有矩形槽的六边形辐射贴 片，所述圆弧槽和矩形槽之间设有斜L型缝隙，所述斜L型缝隙之间设有T型或类T型缝隙， 所述类T型缝隙结构水平部分两端带有折线结构，通过T型缝隙、类T型缝隙及斜L缝隙加 载，可引导天线表面电流流向，进而优化天线增益性能，并有一定小型化作用；所述下层介 质基板的上表面敷有下层贴片，所述下层贴片为左右对角切有圆弧槽，上下对边切有矩形 槽的六边形辐射贴片；所述上层贴片对于下层贴片向左偏心放置，以有效实现单馈叠层多 频天线的阻抗匹配；上层贴片上设有同轴馈电口。
[0008] 所述上层贴片和下层贴片皆可采用金属导体。所述上层介质基板的介电常数可为 2~10,半径为13~21mm，厚度为2. 5~3. 5mm;所述下层介质基板半径介电常数可为2~ 10,半径为18~30_，厚度为2. 5~3. 5_。
[0009] 所述上层贴片的六边形辐射贴片的边长可为13~21mm，所述圆弧槽的半径可为 2. 5~4. 0mm，所述矩形槽的长度可为2. 5~4. 0mm，宽度可为0. 8~1. 2mm。通过圆弧切角 和矩形切边可实现天线的圆极化。
[0010] 所述斜L型缝隙的长边长度可为8~13mm，短边长度可为3~5mm，宽度可为 0. 6~1.0mm，长、短边夹角可为120± 10°。
[0011] 所述T型缝隙结构水平部分长度可为7. 5~12. 0mm，宽度可为0.8~1.2mm，竖直 部分长度可为2. 5~4. 0_，宽度可为0. 8~1. 2_。所述类T型缝隙结构水平部分两端带 有折线结构，缝隙水平部分长度可为3~5mm，宽度可为0. 8~1. 2mm，折线部分与水平部分 弯折角度可为60±5°，长度可为2.0~3. 2mm，宽度可为0.8~1.2mm。所述类T型缝隙 竖直部分长度可为2. 5~4. 0_，宽度可为0. 8~1. 2_。通过T型缝隙、类T型缝隙及斜 L缝隙加载，可引导天线表面电流流向，进而优化天线增益性能，并减小天线尺寸。
[0012] 所述下层贴片的六边形辐射贴片边长可为19~33_，通过调节变成半径可精确 实现所需的北斗L频段。所述圆弧槽顶点位于六边形顶点处，半径可为2. 5~4. 0_。所述 矩形槽的长度可为2. 5~4. 0_，宽度可为0. 9~1. 5_。通过内切圆弧槽和矩形槽可以在 天线中心频点附近产生双峰谐振，有效拓宽天线L频段带宽。
[0013] 所述馈电口的半径可为0. 5~0. 8mm，实现特性阻抗为50欧姆的阻抗匹配。下层 贴片为寄生辐射贴片，通过上层贴片对其耦合馈电。
[0014] 所述上层贴片对于下层贴片向左偏心放置，上下层贴片中心偏离，偏离距离为 1. 2~2. 1mm，下贴片位置相对上贴片旋转了 90°，有效实现单馈叠层多频天线的阻抗匹配 和天线一体化。
[0015] 所述接地板可采用圆形金属接地板，所述圆形金属接地板的半径可为25~35mm。
[0016] 本发明采用叠层结构，下层贴片以六边形贴片为基础，通过对六边形对角处切圆 弧、对边处切矩形实现圆极化。上层贴片也采用六边形贴片、通过上下对角切圆弧，左右对 边切矩形实现圆极化，在此基础上，通过T型缝隙、L型引流缝隙加载，优化天线远场性能。 然后采用偏心放置耦合馈电法，把上层贴片相较于下层贴片向左偏心放置，通过同轴线对 上层贴片进行馈电，通过上层贴片对下层贴片进行耦合馈电，设计了一款双频宽频双圆极 化叠层微带天线。
[0017] 与现有卫星导航微带天线相比，本发明具有以下突出的优点和显著地效果：
[0018] 内切槽技术应用到辐射贴片，与缝隙加载技术相结合，通过系列技术的综合优化， 实现了天线的结构紧凑小巧，成本低廉，易于生产，带宽、增益性能优良。由于采用了以上结 构，本发明具有1. 603~1. 638GHz、2. 456~2. 540GHz的带通特性，能够很好地满足北斗系 统收发一体需求。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明实施例的整体结构组成示意图。
[0020] 图2为本发明实施例的整体结构侧视图。
[0021] 图3为本发明实施例的上层介质基板表面良导体层结构示意图。
[0022] 图4为本发明实施例的下层介质基板表面良导体层结构示意图。
[0023] 图5为本发明实施例的回拨损耗（Sn)性能图、图中横坐标表示频率（GHz)，纵坐 标表示回波损耗强度（dB)。
[0024] 图6为本发明实施例L频段的增益方向图，坐标为极坐标。
[0025] 图7为本发明实施例S频段的增益方向图，坐标为极坐标。
[0026] 图8为本发明实施例在正常馈电后的电流分布图。
[0027] 图9为下层贴片与上层贴片的偏心距D0对天线回波损耗的影响。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
[0029] 参见图1~4,本发明实施例由上层贴片1、上层介质基板2、下层贴片3、下层介质 基板4和接地板5。实施例介质基板1的介电常数为6. 15,半径为13. 0~21. 0_，典型取 值为15. 4mm,厚度为2. 5~3. 5mm,典型取值为3. 0mm。介质基板2的介电常数为6. 15， 半径为18~30mm，典型取值为24mm,厚度为2. 5~3. 5mm,典型取值为3. 0mm。上层贴片 1结构轮廓为六边形，边长为13. 0~21. 0mm,典型取值为14. 5mm;所述六边形贴片上下对 角切有圆弧槽11，左右对边切有矩形槽15,所述圆弧槽顶点位于六边形顶点处，半径R1为 2. 5~4. 0mm,典型取值为3. 0mm;所述矩形槽长度L1为2. 5~4. 0mm,典型取值为3. 0mm, 宽度W1为0. 8~1. 2mm,典型取值为1. 0_。所述圆弧槽11和矩形槽15之间设有斜L型 缝隙12,所述斜L型缝隙长边Lfl的长度为8~13mm，典型取值为9mm，宽度D3为0. 60~ 1. 00mm，典型取值为0· 87mm，短边的长度Lf2为3. 0~5. 0mm，典型取值为3. 5mm，宽度D3 为0.60~1.00mm，典型