一种多频段天线的制作方法
【专利摘要】一种多频段天线，涉及卫星定位导航天线。它包括多个不同频段的微带天线，还包括一个绝缘筒（5），各微带天线依次叠置；各微带天线的金属贴片（9、11、14）在水平方向上被所述绝缘筒（5）包围。本发明的多频段天线具有波束宽度宽，低仰角增益高，圆极化性能好、方向图对称的优点。
【专利说明】一种多频段天线
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种卫星定位导航天线，具体涉及多频段天线。
【背景技术】
[0002]GPS为全球定位系统，利用定位卫星为全球提供导航服务。GPS卫星信号的主要工作频点为L1:1575.42MHZ、L2:1228MHz，其中LI为开放的民用信号，信号为圆形极化，信号强度为_166dBm左右,属于较弱的信号。
[0003]北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统。北斗一代运用了 “有源定位”的方法，上行的L频段:1610?1626.5MHz用于发射，采用左旋圆极化；下行的S频段2483.5?2500MHz用于接收，采用右旋圆极化。北斗二代系统使用与GPS —样的“无源定位”，工作在L段和S段，其中L段包括三个频段B1:1559.052-1591.98MHz、B2:1166.22-1217.37MHz、B3:1250.618-1286.423MHz, S 段频率为 2483.5-2500MHz。
[0004]无论是GPS系统还是北斗导航系统，其下行链路电磁波极化方式均为右旋圆极化。
[0005]随着我国自主卫星导航系统的逐步完善，许多之前仅仅依靠GPS进行导航、定位、授时、测量等应用的产品将逐渐转变为以北斗二代为主，同时兼顾其他卫导系统。这种转变主要涉及的硬件变化包括接收机和终端接收天线。就天线而言，针对不同的系统应用，一方面需要由原来的单系统、单频点工作成为多系统、多频点工作，另一方面需要根据系统应用的不同而具有不同的特征，如圆极化、宽波束、小型化等。
[0006]随着微带天线在卫星导航、定位以及通信等军事和民用领域的广泛应用，对其覆盖范围也提出了越来越高的要求，如在雷达和电子战的应用中，通常要求天线可以进行大范围的扫描，以提高对空间内目标的搜索能力，这就意味着单个天线单元必须具有较大的波束宽度；为了快速捕捉到微弱的卫星信号，一般也要求天线具有很宽的波瓣宽度，并能保持一定的低仰角增益。特别是在我国的卫星导航系统中，由于空间卫星数目较少，宽波束的特性就显得尤为重要。同时，我国的双星定位系统和美国的GPS用户机天线、测控系统的飞行器载天线，都要求在上半平面具有近似半球形的方向图，即覆盖能力。另外，圆极化波可以接收和发射任意极化方向的辐射波，将其应用于导航系统，接收和发射到来自各个方向的卫星信号，不产生接收死角。因此，保证导航天线在各个方位角上均具有良好的圆极化性能，展宽天线的波束宽度，具有重大的意义。
[0007]天线为了减少体积会采用由高介电常数的材料制造，目前大部分小型化北斗天线采用陶瓷材料，但陶瓷材料固有的脆性在冲击震动要求高的使用场合，使天线的可靠性大大降低。本发明在未使用陶瓷材料，保证天线可靠性的情况下，使天线尺寸较小，结构紧凑。
[0008]由于单个微带天线无法覆盖较多频段，为了实现多频工作常采用多天线组合法，即将多个天线组合在一起。目前普遍采用堆叠的放置方式，但组合起来的导航天线很难以较少的天线覆盖较多的导航频段，并且同时保证每个频点均具有良好的性能，包括低轴比、方向图对称、较宽的波束宽度、较高的低仰角增益和较宽的圆极化波束宽度。而本发明完全满足了以上特性。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种具有波束宽度宽，低仰角增益高，圆极化性能好、方向图对称等优点的多频段天线。
[0010]技术方案:
[0011]一种多频段天线，包括多个不同频段的微带天线，它还包括一个绝缘筒，各微带天线依次叠置；各微带天线的金属贴片在水平方向上被所述绝缘筒包围。
[0012]更优的，它还包括第一金属贴片，所述第一金属贴片布置在绝缘筒的上表面或嵌于绝缘筒内部或布置在绝缘筒的侧边。
[0013]更优的，所述带有第一金属贴片的绝缘筒的横截面为旋转对称图形。
[0014]更优的，所述第一金属贴片均匀布置在绝缘筒的上表面或嵌于绝缘筒内部或布置在绝缘筒的侧边。
[0015]作为一种实施方式，它包括三个不同频段的微带天线，分别为下层微带天线、中层微带天线和上层微带天线；下层微带天线布置在多频段天线的最底部；中层微带天线布置在绝缘筒和下层微带天线之间；上层微带天线悬空布置在绝缘筒的筒壁上，其中:
[0016]下层微带天线由上至下依次包括第二金属贴片、第一天线介质板、第二天线介质板、第三金属贴片以及馈电部分，第二金属贴片放置于第一天线介质板的上方；第一天线介质板放置于第二天线介质板的上方，在所述第一天线介质板上开有一个方形槽，用于放置中层微带天线的馈电部分；第三金属贴片作为下层微带天线的金属地板置于第二天线介质板的下方；所述馈电部分利用3dB电桥进行双馈源馈电，馈电部分包括第一探针、第二探针和第一 3dB电桥,其中第一 3dB电桥包括微带线、介质板和金属地板,第一 3dB电桥的金属地板与所述第三金属贴片的背面焊接在一起；在第二天线介质板、第三金属贴片、第一 3dB电桥的介质板和金属地板上开设第一探针孔、第二探针孔，所述第一探针和第二探针放置其中，将第二金属贴片和第一 3dB电桥的微带线连接在一起实现双馈；
[0017]中层微带天线由上至下依次包括第四金属贴片、第三天线介质板、第二金属贴片和馈电部分，第二金属贴片作为中层微带天线的金属地板置于第三天线介质板的下表面，第四金属贴片置于第三天线介质板的上表面；所述馈电部分利用3dB电桥进行双馈源馈电，馈电部分包括第三探针、第四探针和第二 3dB电桥，其中第二 3dB电桥包括微带线、介质板和金属地板，第二 3dB电桥的金属地板与所述第二金属贴片的背面焊接在一起；在第三天线介质板、第二金属贴片、第二 3dB电桥的介质板和金属地板中开设第三探针孔和第四探针孔，第三探针和第四探针放置其中，将第四金属贴片和第二 3dB电桥的微带线连接在一起实现双馈；同时，第二 3dB电桥的介质板和金属地板中还开有第一探针孔、第二探针孔，供第一探针和第二探针放置其中；
[0018]上层微带天线由上至下依次包括第五金属贴片、第四天线介质板、第六金属贴片和馈电部分，第六金属贴片作为上层微带天线的金属地板置于第四天线介质板的下表面，第五金属贴片置于第四天线介质板的上表面；所述馈电部分采用同轴单馈源馈电方式，包括软同轴内芯和软同轴。在下层微带天线和中层微带天线上开设同轴孔，所述软同轴穿过同轴孔与第六金属贴片相连；在第四天线介质板上开设通孔，软同轴内芯穿过通孔与第五金属贴片相连。
[0019]更优的，所述第二天线介质板的横截面为圆形，第三、四天线介质板的横截面、第
二、三、六金属贴片为正方形，第二天线介质板的直径远大于第三金属贴片的边长；第三天线介质板的边长大于第二金属贴片的边长；第四天线介质板的边长大于第六金属贴片的边长。
[0020]更优的，所述第一金属贴片和绝缘筒的横截面为方环形，第一、三、四天线介质板的横截面、第二、三、四、六金属贴片和第五金属贴片的基本形状为正方形，第二天线介质板的横截面为圆形，第一金属贴片的宽度为O?0.5 λ、外边长为O?10 λ，绝缘筒的厚度为O?5 λ、高度为O?I λ ,外边长为O?15 λ ;第一金属贴片的内边缘在水平方向上距离绝缘筒内边缘O?1λ ;绝缘筒的外边缘在水平方向上距离各微带天线金属贴片外边缘-1 λ?6 λ ;各金属贴片在垂直方向上距离绝缘筒上表面O?3 λ ;第二天线介质板的直径大于第三金属贴片边长的V1.倍O?5 λ，第三天线介质板的边长大于第二金属贴片的边长O?5 λ，第四天线介质板的边长大于第六金属贴片的边长O?5 λ。
[0021]更优的，所述第五金属贴片在其对角线上切去两角。
[0022]更优的，所述下层微带天线工作于北斗二代Β3频段，中层微带天线覆盖了 GPS的LI频段、北斗二代的BI频段、北斗一代的L频段，上层微带天线工作于北斗一代的S频段。
[0023]更优的，所述下层微带天线的带宽为44MHz，中层微带天线的带宽为167MHz，上层微带天线的带宽为91MHz。
[0024]本发明不同频段的微带天线数量还可以为两个或四个以上，其布置方式与所述三个不同频段的微带天线布置方式类似。
[0025]有益效果:
[0026]1、本发明由优选的三个微带天线和一块带有金属贴片的绝缘筒组成。其中，下层和中层微带天线具有非常宽的波束宽度和较高的低仰角增益。其中，下层微带天线OdB以上的波束宽度达到150°，3dB波束宽度为116°，方向图仰角10°处的增益达到-0.62dB ;中层微带天线OdB以上的波束宽度达到150°，3dB波束宽度为112°，方向图仰角10°处的增益达到-0.81dB。同时，展宽波束宽度和提高低仰角增益的方法简单。
[0027]2、本发明由优选的三个微带天线和一块带有金属贴片的绝缘筒组成。其中，下层微带天线的带宽为44MHz，与单个普通双馈微带天线相比，带宽展宽了 22MHz ;中层微带天线的带宽达到167MHz,将单个普通双馈微带天线的带宽展宽了 147MHz,使该层微带天线覆盖了 GPS的LI频段、北斗二代的BI频段和北斗一代的L频段。同时，利用单天线保证了 L频段和L1、B1频段间的收发隔离。
[0028]3、本发明由优选的三个微带天线和一块带有金属贴片的绝缘筒组成。其中，下层和中层微带天线都利用3dB电桥进行双馈源馈电，获得了良好的圆极化轴比和很宽的圆极化波束宽度。下层微带天线在仰角0°时的轴比为6.34dB，仰角90°时的轴比为0.38dB，轴比小于6dB的圆极化波束宽度达176.4° ;中层微带天线在仰角0°时的轴比为6.53dB，仰角90°时的轴比为0.68dB，轴比小于6dB的圆极化波束宽度达158°。
[0029]4、本发明由优选的三个微带天线和一块带有金属贴片的绝缘筒组成。其中，下层和中层微带天线的方向图几乎完全对称，利于导航系统。[0030]5、本发明在具有宽波束圆极化和对称方向图的同时，工作于北斗和GPS的多个频段，包括GPS的LI频段、北斗一代的L、S频段和北斗二代的B1、B3频段，并且保证了 L频段、S频段、B3频段、BI与LI频段之间的收发隔离。
[0031]6、多个微带天线采用堆叠的放置方式，使每个微带天线独立地工作在其谐振频点上，避免了各个辐射的相互影响。同时，堆叠的放置方式大范围的减小了该天线的尺寸，结构紧凑。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1为本发明的结构示意图；
[0034]图2为本发明的剖面示意图；
[0035]图3为下层微带天线的俯视及剖面图
[0036]图4为下层微带天线馈电部分的俯视图
[0037]图5为中层微带天线的俯视及剖面图
[0038]图6为中层微带天线馈电部分的俯视图
[0039]图7为上层微带天线的俯视及剖面图
[0040]图中标记说明:
[0041]1、下层微带天线；2、中层微带天线；3、上层微带天线；4、第一金属贴片；5、绝缘筒；6、第三金属贴片；7、第二天线介质板；8、第一天线介质板；9、第二金属贴片；10、第三天线介质板；11、第四金属贴片；12、第六金属贴片；13、第四天线介质板；14、第五金属贴片；
15、第一 3dB电桥；16、第一 3dB电桥微带线；17、第二 3dB电桥；18、第二 3dB电桥微带线；19、软同轴；20、第一探针；20-1、第一探针孔；21、第二探针；21-1、第二探针孔；22、第三探针；22-1、第三探针孔；23、第四探针；23-1、第四探针孔；24、软同轴内芯；24_1、通孔。
【具体实施方式】
[0042]下面结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明:
[0043]本发明主要由三个微带天线和绝缘筒5组成。图1为本发明的结构示意图，参见图1，下层微带天线1、中层微带天线2和上层微带天线3由下至上依次叠设，同时，绝缘筒5将微带天线部分包围。三个微带天线分别工作于三个不同的频带。
[0044]更优的实施方式中，本发明还带有第一金属贴片4，第一金属贴片4均匀布置在绝缘筒5的上表面，各微带天线(1、2、3)依次叠置，各微带天线(1、2、3)的金属贴片(9、11、14)在水平方向上被所述绝缘筒5包围。带有第一金属贴片4的绝缘筒5的横截面为正方形。
[0045]图2为本发明的剖面示意图，参见图2。下层微带天线I由第三金属贴片6、第二天线介质板7、第一天线介质板8、第二金属贴片9以及馈电部分构成。中层微带天线2由第二金属贴片9、第三天线介质板10、第四金属贴片11和馈电部分构成，第二金属贴片9充当中层微带天线2的地板。上层微带天线3由第六金属贴片12、第四天线介质板13、第五金属贴片14和馈电部分构成。下层微带天线I的馈电部分位于第三金属贴片6的背面，中层微带天线2的馈电部分位于第二金属贴片9的背面，上层微带天线3利用软同轴19，穿过下面两个天线上开设的通孔19-1进行同轴馈电。第三金属贴片6、第二天线介质板7、第二金属贴片9、第三天线介质板10、第六金属贴片12、第四天线介质板13中分别开设探针孔和通孔(20-1,21-1 ;22-1、23-1 ;24_1 )，用于放置探针和同轴线内芯(20、21 ;22、23 ;24)，实现三个微带天线馈电部分与其贴片的连接，完成馈电。
[0046]本实施例中，第一金属贴片4和绝缘筒5的横截面为方环形，第一、三、四天线介质板(8、10、13)的横截面、第二、三、四、六金属贴片(9、6、11、12)和第五金属贴片14的基本形状为正方形，第二天线介质板7的横截面为圆形。
[0047]下层微带天线I的低仰角增益高、波束宽度宽是由于绝缘筒5在下层微带天线I上方较近距离将下层微带天线I的第二金属贴片9包围。对于下层微带天线I来说，第一金属贴片4的宽度为0.0211 λ、外边长0.317 λ，绝缘筒5的厚度为0.0465 λ、高度为
0.173 λ、外边长为0.338 λ。第一金属贴片4的内边缘距离绝缘筒5内边缘0.0148 λ。绝缘筒5的内边缘在水平方向距离第二金属贴片9的外边缘0.0158 λ。第二金属贴片9在垂直方向距离绝缘筒5上表面0.182λ。另外，第二天线介质板7的直径远大于第三金属贴片6也起到了提高该层天线低仰角增益、展宽波束宽度的作用。本实施例中，第二天线介质板7的直径大于第三金属贴片6的边长0.381 λ。
[0048]中层微带天线2的低仰角增益高、波束宽度宽是由于绝缘筒5将中层微带天线2的第四金属贴片11包围。对于中层微带天线2来说，绝缘筒5的内边缘在水平方向距离第四金属贴片11的外边缘0.0549 λ。第四金属贴片11在垂直方向距离绝缘筒5上表面
0.214 λ。另外，第三天线介质板10的边长大于第二金属贴片9的边长也起到了提高该层天线低仰角增益、展宽波束宽度的作用。本实施例中第三天线介质板10的边长大于第二金属贴片9的边长0.154 λ。
[0049]对于上层微带天线3，绝缘筒5的内边缘在水平方向距离第五金属贴片14的外边缘0.165 λ。第五金属贴片14距离绝缘筒5上表面0.1λ。第四天线介质板13的边长大于第六金属贴片12的边长起到了提高该层天线低仰角增益、展宽波束宽度的作用。本实施例中第四天线介质板13的边长大于第六金属贴片12的边长0.417 λ。
[0050]改变以上尺寸可改变三层微带天线的低仰角增益和波束宽度。具体来讲，第一金属贴片4的宽度为O?0.5 λ、外边长为O?10 λ，绝缘筒5的厚度为O?5 λ、高度为O?I入，外边长为O?15 λ ;第一金属贴片4的内边缘在水平方向上距离绝缘筒5内边缘O?1入；绝缘筒5的外边缘在水平方向上距离各微带天线金属贴片(9、11、14)外边缘-1λ?6入；各金属贴片(4、6、9、11、12、14)在垂直方向上距离绝缘筒5上表面O?3λ ;第二天线介质板7的直径大于第三金属贴片6边长的力倍O?5 λ，第三天线介质板10的边长大于第二金属贴片9的边长O?5λ，第四天线介质板13的边长大于第六金属贴片12的边长O?5λ，均可达到和本实施例中差不多的微带天线的低仰角增益和波束宽度，下面进一步详细介绍本实施例中的单个微带天线。
[0051]图3为下层微带天线I的俯视及剖面图。参见图3，下层微带天线I由上至下依次包括第二金属贴片9、第一天线介质板8、第二天线介质板7、第三金属贴片6以及馈电部分，第二金属贴片9放置于第一天线介质板8的上方；第一天线介质板8放置于第二天线介质板7的上方，在第一天线介质板8上开有一个方形槽，用于放置中层微带天线2的馈电部分；第三金属贴片6作为下层微带天线的金属地板置于第二天线介质板7的下方，第二天线介质板7的直径远大于第三金属贴片6的边长,且介质板7超出绝缘筒5的截面向外伸出；结合图4，所述馈电部分利用3dB电桥进行双馈源馈电，馈电部分包括第一探针20、第二探针21和第一 3dB电桥15,第一 3dB电桥15的地板与所述第三金属贴片6的背面焊接在一起；在第二天线介质板7、第三金属贴片6、3dB电桥17的介质板和地板、3dB电桥15的介质板和地板中开第一探针孔20-1和第二探针孔21-1,第一探针20和第二探针21放置其中，将第二金属贴片9和3dB电桥15的微带线16连接在一起实现双馈。本实施例中，下层微带天线I工作于北斗二代B3频段。
[0052]图5为中层微带天线2的俯视及剖面图。中层微带天线2由上至下依次包括第四金属贴片11、第三天线介质板10、第二金属贴片9和馈电部分，第二金属贴片9作为中层微带天线2的金属地板置于第三天线介质板10的下表面，第四金属贴片11置于第三天线介质板10的上表面，第三天线介质板10的边长大于第二金属贴片9的边长；结合图6，所述馈电部分利用3dB电桥进行双馈源馈电，馈电部分包括第三探针22、第四探针23和第二 3dB电桥17，第二 3dB电桥17的地板与所述第二金属贴片9的背面焊接在一起；在第三天线介质板10、第二金属贴片9和3dB电桥17的介质板与地板中开第三探针孔22-1和第四探针孔23-1，第三探针22和第四探针23放置其中，将第四金属贴片11和3dB电桥17的微带线18连接在一起，实现双馈。本实施例中，中层微带天线2具有非常宽的频带，覆盖了 GPS的LI频段、北斗二代的BI频段，以及北斗一代的L频段。同时，3dB电桥不仅实现了该单个天线的双馈圆极化，还保证了天线L频段和B1、L1频段的收发隔离。
[0053]如图4和图6所示。下层微带天线I和中层微带天线2都利用3dB电桥进行双馈源馈电，目的是获得良好的圆极化轴比。本实施例中，下层微带天线I在仰角0°时的轴比为6.34dB,90°时的轴比为0.38dB，轴比小于6dB的圆极化波束宽度达176.4° ;中层微带天线2在仰角0°时的轴比为6.53dB,90°时的轴比为0.68dB，轴比小于6dB的圆极化波束宽度达158°。
[0054]图7为上层微带天线3的俯视及剖面图。上层微带天线3由上至下依次包括第五金属贴片14、第四天线介质板13、第六金属贴片12和馈电部分，第六金属贴片12作为上层微带天线的金属地板置于第四天线介质板13的下表面，第五金属贴片14置于第四天线介质板13的上表面，第四天线介质板13的边长大于第六金属贴片12的边长；所述馈电部分采用同轴单馈源馈电方式，包括软同轴内芯24和软同轴19，在下层微带天线和中层微带天线上开设同轴孔19-1，所述软同轴19穿过同轴孔19-1与第六金属贴片12相连；在第四天线介质板13上开设通孔24-1，软同轴内芯24穿过通孔24-1与第五金属贴片14相连。本实施例中，上层微带天线3工作于北斗一代的S频段。
[0055]三个微带天线采用堆叠的放置方式，使每个微带天线独立的工作在其谐振频点上，避免了三者辐射的相互影响。本实施例中，中层微带天线2堆叠在下层微带天线I上，上层微带天线3的第四天线介质板13嵌于绝缘筒5中，与中层微带天线2相隔一段距离。
[0056]带有第一金属贴片4的绝缘筒5将三个微带天线部分包围，同时展宽三个天线的波束宽度。分别在水平和垂直方向上改变各微带天线与绝缘筒5的相对位置，在水平和垂直方向上调整绝缘筒5与第一金属贴片4的相对位置，分别改变绝缘筒5和第一金属贴片4的尺寸和形状，改变绝缘筒5的材料，可以改善每个微带天线的波束宽度，使三者同时具有较宽的波束宽度。本实施例中，绝缘筒5采用介电常数为6.15的高频基板材料(Rogers、TP-2等)。第一金属贴片4位于绝缘筒5的上表面，优选的两者均呈方环形；绝缘筒5放置在第三天线介质板10上。下层和中层微带天线OdB以上的波束宽度达到150°。下层微带天线的3dB波束宽度为116°，方向图仰角10°处的增益达到-0.62dB;中层微带天线的3dB波束宽度为112°，方向图仰角10°处的增益达到_0.81dB。
[0057]本实施例中，各天线介质板(7、8、10、13)、各金属贴片(4、6、9、11、12、14)、第一天线介质板8中的方形槽以及绝缘筒5均为旋转对称图形，且其旋转对称中心在一条垂直线上。两个3dB电桥也放置在地板的中部，利于天线具有良好的圆极化性能和几乎对称的方向图。
[0058]在本实施例中，去掉第一金属贴片4，保留绝缘筒5和各微带天线(1、2、3)，本发明能够达到相近的有益效果。同时，各金属贴片(6、9、11、12、14)及各天线介质板(7、8、10、13)选用本领域常用形状，均可达到本发明的有益效果，文中所涉及形状描述是为了提供较佳的实施方式而进行说明，不应视为对本发明的限制。
[0059]本发明实施例给出了包含三个不同频段微带天线的多频段天线，结合说明书中的实施例，本领域技术人员在不付出创造性劳动的前提下可以得出包含两个或四个以上不同频段微带天线的多频段天线，在此不再一一赘述，皆应落入本专利的保护范围之内。
[0060]本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
【权利要求】
1.一种多频段天线，包括多个不同频段的微带天线，其特征在于它还包括一个绝缘筒(5)，各微带天线依次叠置；各微带天线的金属贴片(9、11、14)在水平方向上被所述绝缘筒(5)包围。
2.根据权利要求1所述的一种多频段天线，其特征在于它还包括第一金属贴片(4)，所述第一金属贴片(4)布置在绝缘筒(5)的上表面或嵌于绝缘筒(5)内部或布置在绝缘筒(5)的侧边。
3.根据权利要求2所述的一种多频段天线，其特征在于所述带有第一金属贴片(4)的绝缘筒(5)的横截面为旋转对称图形。
4.根据权利要求2所述的一种多频段天线，其特征在于所述第一金属贴片(4)均匀布置在绝缘筒(5)的上表面或嵌于绝缘筒(5)内部或布置在绝缘筒(5)的侧边。
5.根据权利要求1至4所述的任一种多频段天线，其特征在于它包括三个不同频段的微带天线，分别为下层微带天线(I)、中层微带天线(2)和上层微带天线(3);下层微带天线(I)布置在多频段天线的最底部；中层微带天线(2 )布置在绝缘筒(5 )和下层微带天线(I)之间；上层微带天线(3)悬空布置在绝缘筒(5)的筒壁上，其中: 下层微带天线(I)由上至下依次包括第二金属贴片(9)、第一天线介质板(8)、第二天线介质板(7)、第三金属贴片(6)以及馈电部分，第二金属贴片(9)放置于第一天线介质板(8)的上方；第一天线介质 板(8)放置于第二天线介质板(7)的上方，在所述第一天线介质板(8)上开有一个方形槽，用于放置中层微带天线(2)的馈电部分；第三金属贴片(6)作为下层微带天线的金属地板置于第二天线介质板(7)的下方；所述馈电部分利用3dB电桥进行双馈源馈电，馈电部分包括第一探针(20)、第二探针(21)和第一 3dB电桥(15)，其中第一 3dB电桥(15)包括微带线、介质板和金属地板,第一 3dB电桥(15)的金属地板与所述第三金属贴片(6)的背面焊接在一起；在第二天线介质板(7)、第三金属贴片(6)、第一 3dB电桥(15)的介质板和金属地板上开设第一探针孔(20-1)、第二探针孔(21-1)，所述第一探针(20)和第二探针(21)放置其中，将第二金属贴片(9)和第一 3dB电桥(15)的微带线连接在一起实现双馈； 中层微带天线(2)由上至下依次包括第四金属贴片(11)、第三天线介质板(10)、第二金属贴片(9)和馈电部分，第二金属贴片(9)作为中层微带天线的金属地板置于第三天线介质板(10)的下表面，第四金属贴片(11)置于第三天线介质板(10)的上表面；所述馈电部分利用3dB电桥进行双馈源馈电，馈电部分包括第三探针(22)、第四探针(23)和第二 3dB电桥(17)，其中第二 3dB电桥(17)包括微带线、介质板和金属地板，第二 3dB电桥(17)的金属地板与所述第二金属贴片(9)的背面焊接在一起；在第三天线介质板(10)、第二金属贴片(9)、第二 3dB电桥(17)的介质板和金属地板中开设第三探针孔(22-1)和第四探针孔(23-1)，第三探针(22)和第四探针(23)放置其中，将第四金属贴片(11)和第二 3dB电桥(17)的微带线连接在一起实现双馈；同时，第二 3dB电桥(17)的介质板和金属地板中还开有第一探针孔(20-1)、第二探针孔(21-1)，供第一探针(20)和第二探针(21)放置其中； 上层微带天线(3)由上至下依次包括第五金属贴片(14)、第四天线介质板(13)、第六金属贴片(12)和馈电部分，第六金属贴片(12)作为上层微带天线的金属地板置于第四天线介质板(13)的下表面，第五金属贴片(14)置于第四天线介质板(13)的上表面；所述馈电部分采用同轴单馈源馈电方式，包括软同轴内芯(24)和软同轴(19)。在下层微带天线和中层微带天线上开设同轴孔(19-1)，所述软同轴(19)穿过同轴孔(19-1)与第六金属贴片(12)相连；在第四天线介质板(13)上开设通孔(24-1)，软同轴内芯(24)穿过通孔(24_1)与第五金属贴片(14)相连。
6.根据权利要求5所述的一种多频段天线，其特征在于所述第二天线介质板(7)的横截面为圆形，第三、四天线介质板(10、13)的横截面、第二、三、六金属贴片(9、6、12)为正方形，第二天线介质板(7)的直径远大于第三金属贴片(6)的边长；第三天线介质板(10)的边长大于第二金属贴片(9)的边长；第四天线介质板(13)的边长大于第六金属贴片(12)的边长。
7.根据权利要求6所述的一种多频段天线，其特征在于所述第一金属贴片(4)和绝缘筒(5)的横截面为方环形，第一、三、四天线介质板(8、10、13)的横截面、第二、三、四、六金属贴片(9、6、11、12)和第五金属贴片(14)的基本形状为正方形，第二天线介质板(7)的横截面为圆形，第一金属贴片(4)的宽度为O~0.5 λ、外边长为O~10 λ，绝缘筒(5)的厚度为O~5 λ、高度为O~I λ ,外边长为O~15 λ ;第一金属贴片(4)的内边缘在水平方向上距离绝缘筒(5)内边缘O~I λ ;绝缘筒(5)的外边缘在水平方向上距离各微带天线金属贴片(9、11、14)外边缘-1 λ~6λ ;各金属贴片(4、6、9、11、12、14)在垂直方向上距离绝缘筒(5)上表面O~3 λ ; 第二天线介质板(7)的直径大于第三金属贴片(6)边长的VI.倍O~5 λ，第三天线介质板(10)的边长大于第二金属贴片(9)的边长O~5λ，第四天线介质板(13)的边长大于第六金属贴片(12)的边长O~5λ。
8.根据权利要求7所述的一种多频段天线，其特征在于所述第五金属贴片(14)在其对角线上切去两角。
9.根据权利要求6-8所述的一种多频段天线，其特征在于所述下层微带天线工作于北斗二代Β3频段，中层微带天线覆盖了 GPS的LI频段、北斗二代的BI频段、北斗一代的L频段，上层微带天线工作于北斗一代的S频段。
10.根据权利要求9所述的一种多频段天线，其特征在于所述下层微带天线的带宽为44MHz,中层微带天线的带宽为167MHz，上层微带天线的带宽为91MHz。
【文档编号】H01Q1/48GK103779672SQ201410039577
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月27日
【发明者】谈田爽, 夏雨龙, 朱旗 申请人:镇江中安通信科技有限公司