互补开口环与环型缝隙立体腔阵列调控北斗双频微带天线的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种微带天线，尤其是设及用于北斗卫星导航定位系统的互补开口环 与环型缝隙立体腔阵列调控北斗双频微带天线。
【背景技术】
[0002] 北斗卫星导航定位系统炬eiDou)是中国自主研制开发的区域性有源S维卫星定 位与通信系统（CNSS)。目前该导航系统具备在中国及其周边地区范围内的高精度、高可靠 定位、导航、授时和报文功能，并已在测绘、电信、水利、电力、交通运输、渔业、勘探、森林防 火和国家安全等诸多领域逐步发挥重要作用W。
[0003] 天线是卫星的核屯、关键技术之一，它决定着卫星通信系统的性能。随着卫星技术 的飞速发展，人们对其天线在宽带化、小型化和多频化等方面提出了更高的要求。而且北斗 导航系统是主动式双向测距二维导航，用户设备必须包含发射机，该就对北斗终端天线提 出来较高的要求。北斗卫星导航定位系统工作于上行L频段（1616 + 5MHZ，左旋圆极化）， 下行S频段（2492 +5MHz，右旋圆极化）。
[0004] 因此，对北斗天线的多频化和圆极化的研究具有重要的参考价值和实用意义。
[0005] 微带贴片天线是一种使用微带贴片作为福射源的天线，它具有剖面低、体积小、重 量轻、可共形、易集成、馈电方式灵活、便于获得线极化和圆极化等优点目前已在移 动通信，卫星通讯，导弹遥测，多普勒雷达等许多领域获得了广泛的应用。其中贴片的形状 是影响天线性能的重要因素之一，它直接影响着天线的带宽，频率，增益和极化等指标。
[0006] 文献W中首先提出在接地板上加载互补开口谐振环结构，该种结构表现出负介电 常数特性，有良好的阻带特性，并且实现了器件的小型化。随后互补开口谐振环结构被广泛 应用于各种微波设备和微带天线的小型化设计本发明采用叠层技术在福射 贴片上加载互补开口谐振环结构与环形缝隙结构，有效的改变贴片表面电流分布，实现了 天线的小型化设计。并且互补开口谐振环与环形缝隙形成的新型柱状立体电磁调节结构加 大了天线频点的可调控性，扩展了固有频率的覆盖范围。
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【发明内容】
[0019] 本发明的目的在于提供福射特性可控、高集成化、带宽大，且易于实现的多频覆盖 应用于北斗卫星导航定位系统双频的互补开口环与环型缝隙立体腔阵列调控北斗双频微 带天线。
[0020] 本发明设有上介质基板和下介质基板，上介质基板上表面和下介质基板上表面均 敷有良导体层，下介质基板下表面叠放有一层良导体接地层；上介质基板上表面设有开槽 和切角的正方形贴片，所述开槽采用互补开口谐振环阵列，所述互补开口谐振环阵列由4 个分别关于正方形贴片中屯、轴对称，开口方向依次旋转90度的互补开口谐振环单元组成； 所述互补开口谐振环由一对开口方向相反中屯、位置重合的正方形环嵌套组成平面互补开 口谐振环阵列，且距离上正方形贴片的两边距离相等；所述正方形环的开口在一边的中点 处呈矩形C字框，互补开口谐振环可W改变上介质基板上表面正方形贴片电流分布，用于 实现小型化和频点调谐；上层正方形贴片一组对角采用边缘场缓变的圆弧切角结构，可W 实现圆极化W及频点调谐扩展带宽；下介质基板上表面设有开槽、切角和过孔的正方形贴 片，所述开槽均采用环形缝隙，且环形缝隙槽结构的中屯、与上介质基板的对应位置的互补 开口谐振环结构中屯、重合，构成四个新型的带双福射的立体柱状电磁调节结构，可W调节 天线的工作频点、工作带宽、方向增益、极化特性等；所述切角是在相对于上层正方形贴片 切角的另外一组对角，且采用内切=角形控频结构，W实现圆极化，调谐工作频点；过孔在 正方形贴片的中间；下介质基板下表面叠加有一层正方形良导体层作为接地板，且采用两 个同轴结构实现高隔离度的双频馈电。
[0021] 所述良导体层可采用铜层或银层；所述上介质基板和下介质基板均可采用低耗高 性能的复合陶瓷介质基板，相对介电常数可为6~15,最好为10. 0 + 5% ;上介质基板和下 介质基板均可采用正方形结构，所述上介质基板长度可为20~28mm，下介质基板长度可为 30~42mm，介质基板厚度均可为1. 5~3. 0mm。
[0022] 所述上介质基板上表面设有开槽和切角的正方形贴片，正方形贴片的边长为 15~25mm。所述开槽采用互补开口谐振环阵列，所述互补开口谐振环阵列由4个分别关 于正方形贴片中屯、轴对称，开口方向依次旋转90度的互补开口谐振环单元组成，其中每个 单元距离为2~3mm;所述互补开口谐振环由一对开口方向相反中屯、位置重合的正方形环 嵌套组成平面互补开口谐振环，且距离上层正方形贴片的两边距离相等，距离上层正方形 贴片的两边距离可为2~3mm，其中外环边长4~6mm，内环边长2~3mm，环宽均为0. 2~ 0. 6mm;所述正方形环的开口在一边的中点处，均是边长为0. 2~0. 6mm的正方形，开口环呈 矩形C字框；上层正方形贴片一组对角采用边缘场缓变的圆弧切角结构，圆弧半径可调，典 型值为1. 6 + 0. 1mm，通过调节圆弧大小可W调控天线的特性。
[0023] 所述下介质基板上表面设有开槽、切角和过孔的正方形贴片，边长为20~30mm， 所述下介质基板上表面的正方形贴片上有环形缝隙开槽，每个环形缝隙槽的结构中屯、与上 介质基板的对应位置的互补开口谐振环结构中屯、重合，其中环缝宽0. 1~0. 5mm，外圆半径 为2~3mm，内圆半径为1. 5~2. 5mm，环形缝隙槽之间间距2~4mm，互补开口谐振环和正 下方的环形缝隙槽构成了四个新型的带双福射的立体柱状电磁调节结构，可W调节其尺寸 实现天线的工作频点、方向增益、极化特性等。
[0024] 所述下介质基板上表面的切角是在相对于上层正方形贴片切角的另外一组对角， 且采用内切=角形控频结构，其中=角形为关于正方形贴片对角线对称的等腰=角形，所 述S角形底边为1~2mm，高为3~6mm，且在正方形贴片对角线上的顶点距离正方形贴片 两边距离为3~5mm，通过调节等腰=角形顶点的位置可W调节天线的性能；在所述正方形 贴片上距离几何中屯、1~5mm处开一个圆形过孔，小圆孔直径为1~2mm。
[0025] 所述下介质基板下表面有边长为40~60mm的正方形良导体层作为接地板。
[0026]本发明与常规微带天线相比具有W下优点：
[0027] 采用了双层贴片叠层结构，同时通过改变边缘场缓变的圆弧切角和内切S角形控 频结构切角的尺寸大小来实现圆极化特性和频点的可调性；互补开口谐振环阵与环形缝隙 立体单元相结合，构成新型的带双福射的立体柱状电磁调节结构，可W调节天线的工作频 点、工作带宽、方向增益、极化特性等。拓宽了固有频带，覆盖了北斗卫星定位系统的工作范 围。本发明具有双频工作频带，如；北斗卫星导航定位系统的上行L频段（1616 + 5MHZ，左 旋圆极化），下行S频段（2492 + 5MHZ，右旋圆极化），增益较高，符合北斗卫