一种低损耗小型化卫星天线单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及天线技术领域，更具体的是涉及一种可应用于卫星抗干扰天线系统以及卫星手持机型叠层天线系统的天线单元设计。
【背景技术】
[0002]卫星手持机天线以及抗干扰阵列天线对天线单元体积的要求较高，小型化的一个重要研宄结果就是利用介质覆盖来减小天线体积。介质涂层和介质覆盖均对微带的频率有影响，带有介质涂层或介质覆盖的天线，频率往往会偏低于没有涂层或覆盖的天线。
[0003]对于卫星天线，如北斗卫星系统上，小型化天线的研宄过程中，人们从材料商研制出了具有较低相对介电常数3?15的新型材料，但对于小型化手持天线以及阵列天线按照体积要求，如B3频率天线，往往使用相对介电常数10以上的材料，但是使用高介电常数基板一般会在贴片单元的表面激励起较强的表面波，使得天线的增益下降，并且还有可能导致天线的带宽变窄，材料自身所带来的损耗也约大，因此无法满足卫星系统小型化的要求。
[0004]而对于阵列天线单元的选择，不仅要满足系统提出的频带、增益、驻波比、极化等性能指标，而且还要使得各个阵元间的耦合尽可能地小，保证各阵元的幅度和相位一致。然而随着卫星天线系统发展，体积不断压缩，对天线单元的效率、低仰角增益、体积小型化等都具有更高的要求。
[0005]普通的增加介电常数来换取体积的做法已经无法满足卫星天线系统的发展要求。考虑到上述情况，有必要为卫星系统开发一种新型低损耗小型化天线单元设计方案，提供比现有的常规天线更高的低剖面增益、更小的体积、以及更小损耗的天线单元。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种低损耗小型化天线单元，比现有的常规天线具有更高的低剖面增益、更小的体积、以及更小损耗的天线单
J L.ο
[0007]本实用新型是采用如下技术解决方案来实现上述目的:一种低损耗小型化卫星天线单元，其特征在于，它为微带介质辐射体，包括天线辐射地、天线介质层、天线辐射导电层、天线短路耦合线、天线馈针和金属化圆孔，天线辐射导电层侧边做开槽处理，天线辐射地与天线辐射导电层在中部由金属化圆孔相连，天线馈针和金属化圆孔设置在天线的中部；天线介质层设置在天线辐射地与线辐射导电层之间，天线辐射地与天线短路耦合线相连，使短路耦合线成为辐射地的一部分，天线短路耦合线插进天线辐射导电层的侧边凹槽中，与天线辐射导电层保留一定的间隙。
[0008]作为上述方案的进一步说明，所述天线辐射地面积与介质面积相同。
[0009]所述天线介质层作为天线小型化的关键材料，选取高频板或陶瓷板层均可实现；天线介质层材料介电常数选取由天线的频率与天线尺寸决定，常规介电常数有6、10、15。
[0010]所述天线辐射导电层以正方形基础形状，天线短路耦合线与天线导电层保留0.5-lmm的间隙。
[0011]所述天线短路耦合线的实现方式一:天线短路耦合线印刷在微带介质辐射体外壁，并延伸到天线导电层的侧边凹槽里；
[0012]所述天线短路耦合线的实现方案二:天线短路耦合线利用PCB制板工艺，在天线体边缘中间处进行金属化过孔处理，形成短路结构后，并延伸到天线导电层的侧边凹槽里。
[0013]所述天线方案适用于0.8GHz-2.7GHz工作频带的微带天线设计；天线基于微带贴片天线作为基础模型进行优化，天线馈电方式以及天线金属化过孔设计均为满足工程需要，不做特殊说明。
[0014]本实用新型采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是:
[0015]本实用新型在性能上的优势在于:使得天线在各系统中实现小型化低剖面高增益的性能指标，比传统天线低剖面增益均提高l_2DBi ;使得天线性能有明显改善，满足抗干扰阵列天线以及手持机天线低剖面增益的要求；
[0016]在体积优势在于:比同等介电常数的天线具有更小的尺寸，并且能保持传统体积天线的性能；天线由于小型化可使天线相隔距离能增大，提高天线隔离度，减少天线的相互耦合；在限制尺寸的抗干扰天线阵列以及小型化手持机应用上面有更广泛的应用。
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型天线结构侧视图；
[0018]图2是本实用新型天线结构俯视图；
[0019]图3是本实用新型天线的另一种实现方案；
[0020]图4是传统天线设计方案；
[0021]图5是传统天线仿真方向图；
[0022]图6是本实用新型天线仿真方向图；
[0023]图7是本实用新型天线在抗干扰阵列天线中的应用图。
[0024]附图标记说明:1、天线辐射地2、天线介质层3、天线辐射导电层3-1、侧边凹槽
4、天线短路親合线5、天线馈针6、金属化圆孔。
【具体实施方式】
[0025]以下结合具体实施例对本实用新型的技术方案作详细的描述。
[0026]本实用新型一种低损耗小型化卫星天线单元，它的工作机理是基于微带贴片天线的基本工作原理进行延伸，并且在天线表面进行特殊加工，使之满足卫星抗干扰系统以及手持系统领域的小型化需求。
[0027]实施例1
[0028]如图1、图2所示，一种低损耗小型化卫星天线单元，它为微带介质辐射体，包括天线辐射地1、天线介质层2、天线辐射导电层3、天线短路耦合线4、天线馈针5和金属化圆孔6，天线辐射导电层侧边均做开槽处理，天线辐射地I与天线辐射导电层3由金属化圆孔6相连，天线馈针和金属化圆孔设置在天线辐射导电层的中部；天线介质层设置在天线辐射地与线辐射导电层之间，天线辐射地面积与介质面积相同，天线辐射地I与天线短路耦合线4相连，使短路耦合线4成为辐射地的一部分，天线短路耦合线插进天线辐射导电层的侧边凹槽3-1中，与天线导电层保留一定的间隙。
[0029]天线辐射导电层3以正方形基础形状，天线短路耦合线与天线导电层保留
0.5-lmm的间隙。天线短路親合线印刷在微带介质福射体外壁，并延伸到天线导电层的侧边凹槽3-1里。天线介质层作为天线小型化的关键材料，材料选取高频板、陶瓷材料均可实现；天线介质层材料介电常数选取由天线的频率与天线尺寸决定，常规介电常数有6、10、15。天线基于微带贴片天线作为基础模型进行优化，天线馈电方式以及天线金属化过孔等设计均为满足工程需要，不做特殊说明。
[0030]在制备过程中，首先选取合适介电常数的材料作为介质层，材料可选高频板或陶瓷；其次对成型的介质层进行馈针孔以及金属化圆孔的二次加工；最后通过本技术方案的附图进行对介质层表面进行敷银印刷处理，使之形成对应工作频段的天线。
[0031]参考图4、图5与图6所示，本技术方案的天线单元比传统天线单元有明显的改善，图4是传统天线设计方案，图5是传统天线的仿真方向图，仰角30度增益为0.7?-2.1dBi ;图6是新方案天线单元方向图，仰角30度增益为1.0?-1.2dB1仿真跟实际使用均显示，增加天线短路耦合线对天线单元性能有明显改善，也是本实用新型天线单元设计的核心。
[0032]实施例2
[0033]如图3所示，本实施例中，天线短路耦合线利用PCB制板工艺，在天线体边缘中间处进行金属化过孔处理，形成短路结构后，并延伸到天线导电层的侧边凹槽3-1里。
[0034]如图7所示，本天线方案是能够应用在飞行导弹数据链抗干扰系统中的北斗天线阵列，由4个天线单元组成，作为北斗2代接收天线系统。该天线阵优势在于四单元均处于独立工作状态，并通过算法进行多方向的抗干扰抑制，并且运用实用新型方案的天线单元，有效提高天线的仰角增益以及顶端增益，天线阵的抗干扰能力增强。
[0035]以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种低损耗小型化卫星天线单元，其特征在于，它为微带介质辐射体，包括天线辐射地、天线介质层、天线辐射导电层、天线短路耦合线、天线馈针和金属化圆孔，天线辐射导电层侧边做开槽处理，天线辐射地与天线辐射导电层由金属化圆孔相连，天线馈针和金属化圆孔设置在天线的中部；天线介质层设置在天线辐射地与线辐射导电层之间，天线辐射地与天线短路耦合线相连，使短路耦合线成为辐射地的一部分，天线短路耦合线插进天线辐射导电层的侧边凹槽中，与天线导电层保留一定的间隙。
2.根据权利要求1所述的一种低损耗小型化卫星天线单元，其特征在于，所述天线辐射地面积与介质面积相同。
3.根据权利要求1所述的一种低损耗小型化卫星天线单元，其特征在于，所述天线介质层为高频板或陶瓷板层。
4.根据权利要求1或3所述的一种低损耗小型化卫星天线单元，其特征在于，天线介质层材料介电常数选取由天线的频率与天线尺寸决定，介电常数为6、10或15。
5.根据权利要求1所述的一种低损耗小型化卫星天线单元，其特征在于，所述天线辐射导电层呈正方形。
6.根据权利要求1或5所述的一种低损耗小型化卫星天线单元，其特征在于，所述天线短路親合线与天线导电层保留0.5-lmm的间隙。
7.根据权利要求1所述的一种低损耗小型化卫星天线单元，其特征在于，所述天线短路耦合线印刷在微带介质辐射体外壁，并延伸到天线导电层的侧边凹槽里。
8.根据权利要求1所述的一种低损耗小型化卫星天线单元，其特征在于，所述天线短路耦合线利用PCB制板工艺，在天线体边缘中间处进行金属化过孔处理，形成短路结构后，并延伸到天线导电层的侧边凹槽里。
【专利摘要】本实用新型公开了一种低损耗小型化卫星天线单元，其特征在于，它为微带介质辐射体，包括天线辐射地、天线介质层、天线辐射导电层、天线短路耦合线、天线馈针和金属化圆孔，天线辐射导电层侧边做开槽处理，天线辐射地与天线辐射导电层由金属化圆孔相连，天线馈针和金属化圆孔设置在天线的中部；天线介质层设置在天线辐射地与线辐射导电层之间，天线辐射地与天线短路耦合线相连，天线短路耦合线插进天线辐射导电层的侧边凹槽中，与天线导电层保留一定的间隙。本实用新型的天线在各系统中实现小型化低剖面高增益的性能指标，使得天线性能有明显改善，满足抗干扰阵列天线以及手持机天线低剖面增益的要求。
【IPC分类】H01Q1-38, H01Q1-36
【公开号】CN204303986
【申请号】CN201420611495
【发明人】陈智达, 廖林, 梁伟均
【申请人】广东盛路通信科技股份有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年10月18日