一种新型北斗缝隙RDSS天线及刻蚀方法

一种新型北斗缝隙rdss天线及刻蚀方法
技术领域
1.本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种新型北斗缝隙rdss天线及刻蚀方法。


背景技术：

2.北斗导航天线负责接收北斗导航卫星的信号，是系统中的一个重要部件，其性能直接影响着北斗导航终端系统定位的速度与准确性。由于到达地面的卫星信号强度低，需要为导航接收模块准备专用的rdss天线来接收信号。
3.微带圆极化天线作为该天线最广泛的形式，具有剖面低、体积小、重量轻、易共形、易获得圆极化波、易与其它电路集成等多种优点，而圆极化波具有抗干扰、防雨雾、抗衰减等多种优势。现有导航接收机常见的天线是微带陶瓷平板天线，这种天线成本低，外部加有源放大电路，接收信号方向单一，增益比较高，所以采用最多，陶瓷片天线在实际使用时垂直向上放置时的效果最好。现有天线底座为法兰盘底座，有固定的形状、结构。
4.但是，现有的产品存在以下点缺点：（1）天线的体积较大，易受温度影响产生频率漂移；（2）如果把陶瓷面积做小，会影响接收增益；如果做薄，会影响接收天线接收带宽，还会受有源放大部分影响；（3）天线材料大多为陶瓷，可靠性较差，天线易受材料、工艺及外部环境的影响；加工误差敏感度高；（4）法兰盘天线底座长度不能变化，天线的安装容易受环境的影响，且一旦安装位置固定后，天线的增益、方向就随之确定。


技术实现要素：

5.本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种新型北斗缝隙rdss天线及刻蚀方法，本发明能够引入干扰结构获得圆极化波，电容电感的接入，可以自适应的调整圆极化特性和阻抗特性。
6.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种新型北斗缝隙rdss天线，包括天线和天线底座，所述的天线包括接地板、介质基板和辐射贴片，所述的接地板上开设环形缝隙，所述的环形缝隙处开设弯曲结构，所述的弯曲结构内设有电容和电感。
7.进一步的，所述的天线的谐振频率为。
8.进一步的，所述的天线底座包括安装架，所述的安装架一端设有可移动的圆柱，所述的安装架一端设有可转动的圆环一，所述的圆环一内壁设有圆块，所述的圆柱上设有与圆块相配合的滑槽，所述的圆柱一端与圆环一上分别设有天线。
9.进一步的，所述的安装架包括底板、竖杆和圆环二，所述的底板一侧安装竖杆，所述的竖杆一端安装圆环二，所述的圆环二内安装圆环一。
10.进一步的，所述的竖杆中部安装l型板，所述的l型板一侧设有电机支架和电机，其另一侧设有卡槽；所述的电机输出轴安装齿轮，所述的卡槽内安装与齿轮相啮合的齿条，所述的齿条一端连接圆柱。
11.进一步的，所述的滑槽包括对称设置在圆柱上的竖槽，所述的竖槽一端设有与其
相通的斜槽，所述的圆块与竖槽、斜槽均配合。
12.进一步的，所述的圆柱一端安装天线安装座一，所述的圆环一上安装对称的天线安装座二，所述的天线安装座一、天线安装座二上分别安装天线。
13.一种新型北斗缝隙rdss天线的刻蚀方法，包括前述的天线，还包括以下步骤：步骤一、所述的接地板上刻蚀两个同心的环形缝隙；步骤二、所述的环形缝隙在x轴-45
°
引入弯曲结构以破坏环形缝隙的对称性；步骤三、激励出两个正交模出来，获得圆极化的特性。
14.进一步的，所述的弯曲结构为矩形缝隙，所述的矩形缝隙的宽度与环形缝隙的宽度相同。
15.本发明具有的有益效果：1、本发明能够覆盖北斗rdss l频段及s波段，采用了比较简单的圆形缝隙天线结构，不需要足够的净空区域且带宽更宽，实质具有较强的兼容性和通用性。本装置的辐射贴片采用了金属材料制成，使得天线的可靠性能增加。
16.通过引入干扰结构（即弯曲结构）获得圆极化波，并在弯曲结构内接入电容和电感，以此自适应的调整圆极化特性和阻抗特性，大大降低了天线对结构及尺寸的依赖程度。
17.2、本发明通过移动圆柱，使得天线安装座一的使用高度以及天线安装座二的水平使用位置能够得到调整，天线安装座的可调节性方便接收卫星信号，提高了产品在不同环境下的适应性以及产品竞争力。
附图说明
18.图1为本发明的圆极化实现形式。
19.图2为本发明的rdss微带缝隙天线基本示意图。
20.图3为图2的右视图。
21.图4为本发明的坐标系中的环形缝隙。
22.图5为本发明的支撑机构立体机构示意图一。
23.图6为本发明的支撑机构局部立体机构示意图一。
24.图7为本发明的支撑机构局部立体机构示意图二。
25.图8为本发明的支撑机构局部立体机构示意图三。
26.图9为本发明的支撑机构局部立体机构示意图四。
27.图10为本发明的支撑机构立体机构示意图二。
28.附图标记说明：1-天线安装座一，2-圆柱，3-圆环一，4-天线安装座二，5-竖杆，6-电机支架，7-电机，8-底板，9-圆环二，10-卡槽，11-l型板，12-齿条，13-齿轮，14-圆块，15-竖槽，16-斜槽，17-接地板，18-介质基板，19-辐射贴片，20-环形缝隙，21-弯曲结构。
具体实施方式
29.为了更好地理解本发明，下面结合附图对本发明进行进一步的阐述。值得注意的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简
化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
30.实施例一一种新型北斗缝隙rdss天线，如图1-图3所示，包括天线和天线底座，所述的天线包括接地板17、介质基板18和辐射贴片19，所述的介质基板18为fr4介质基板，所述的辐射贴片19为微带馈电部分。所述的接地板17上开设环形缝隙20，所述的环形缝隙20处开设弯曲结构21，所述的弯曲结构21为矩形缝隙，所述的弯曲结构21激励起两个正交模，以此来获得圆极化。
31.所述的弯曲结构21内设有电容和电感,电容和电感调节相位、轴比和阻抗匹配，增加产品的实用性和可移植性，提高天线的可靠性以及环境适应性。
32.所述的弯曲结构21大大增加了环形缝隙20的总体周长，弯曲结构21尺寸的变化不仅影响圆极化性能，对于天线的阻抗匹配也有着较强的影响。
33.为了同心的环形缝隙20组成的双频圆极化微带缝隙天线能够具有良好的性能，选择在弯曲结构21处并入电容或者电感，来调整环形缝隙20的相位、阻抗及轴比，具体参数大小通过仿真工具hfss优化得到。
34.rdss微带缝隙天线馈电方式为微带线馈电，宽度并不固定。其中，第一部分对缝隙天线直接耦合馈电的部分宽度为ws，终端开路短截线长度为ls，另一端连接到外环形缝隙的外边缘处，其特征阻抗为50ω，其阻抗匹配具体参考史密斯圆图，宽度具体数值由hfss仿真优化得到。宽度的优化使得阻抗匹配最佳，此时的回波损耗（s11）无限趋近于0，从而使反射功率达到最小。
35.另一馈线部分的尺寸为lt*wt，即自介质基板18边缘的馈电处至外环形缝隙边缘处，该馈线部分实质上是四分之一波长阻抗变换器，将天线的并联阻抗变换至50ω。宽度wt的确定由λ/4长度传输线的阻抗变换特性得到，其中λ为波长。
36.所述的天线的谐振频率为。其中：为光速；为介质基板的介电常数；r1为外环形缝隙的外径；r2为内环形缝隙的外径。
37.实施例二在实施例一的基础上，如图5-图10所示，所述的天线底座包括安装架，所述的安装架包括底板8、竖杆5和圆环二9，所述的底板8一侧安装竖杆5，所述的竖杆5一端安装圆环二9，所述的圆环二9内安装圆环一3。
38.所述的安装架一端设有可移动的圆柱2，所述的竖杆5中部安装l型板11，所述的l型板11一侧设有电机支架6和电机7，其另一侧设有卡槽10；所述的电机7输出轴安装齿轮13，所述的卡槽10内安装与齿轮13相啮合的齿条12，所述的齿条12一端连接圆柱2。
39.所述的安装架一端设有可转动的圆环一3，所述的圆环一3内壁设有圆块14，所述的圆柱2上设有与圆块14相配合的滑槽。所述的滑槽包括对称设置在圆柱2上的竖槽15，所述的竖槽15一端设有与其相通的斜槽16，所述的圆块14与竖槽15、斜槽16均配合。
40.当圆块14处于竖槽15内时，圆柱2移动只带动天线安装座一1向上移动；当圆块14处于斜槽16内时，圆柱2移动带动圆块14转动，圆块14带动圆环一3在圆环二9内转动。
41.所述的圆柱2一端与圆环一3上分别设有天线。所述的圆柱2一端安装天线安装座
一1，所述的圆环一3上安装对称的天线安装座二4，所述的天线安装座一1、天线安装座二4上分别安装天线。
42.调整rdss微带缝隙天线位置时，打开电机7，电机7输出轴转动带动齿轮13转动，齿轮13转动带动齿条12沿卡槽10移动，齿条12移动带动圆柱2移动。
43.当圆块14处于竖槽15内时，圆柱2移动只带动天线安装座一1向上移动；当圆块14处于斜槽16内时，圆柱2移动带动圆块14转动，圆块14带动圆环一3在圆环二9内转动，也就是说，圆环一3转动会带动天线安装座二4转动，天线安装座二4转动会带动相应的rdss微带缝隙天线运动，实现rdss微带缝隙天线位置调整，方便接收信号。
44.实施例三在实施例一和实施例二的基础上，一种新型北斗缝隙rdss天线的刻蚀方法，包括以下步骤：步骤一、所述的接地板17上刻蚀两个同心的环形缝隙20；步骤二、所述的环形缝隙20在x轴-45
°
引入弯曲结构21以破坏环形缝隙20的对称性，所述的弯曲结构21为矩形缝隙，所述的矩形缝隙的宽度与环形缝隙20的宽度相同；步骤三、激励出两个正交模出来，获得圆极化的特性。
45.两个环形缝隙20由微带馈线从介质基板18的另一侧实现缝隙耦合馈电，其中，正向和反向各辐射右旋圆极化波和左旋圆极化波。
46.如图3所示，环形缝隙20在一个坐标系中的几何示意图，一个无线大导电平板上的环形缝隙20可等效为面磁流的环形分布：。其中：是口面电场；是垂直于口面的单位矢量。

技术特征：
1.一种新型北斗缝隙rdss天线，包括天线和天线底座，所述的天线包括接地板、介质基板和辐射贴片，其特征在于，所述的接地板上开设环形缝隙，所述的环形缝隙处开设弯曲结构，所述的弯曲结构内设有电容和电感。2.根据权利要求1所述的一种新型北斗缝隙rdss天线，其特征在于，所述的天线的谐振频率为。3.根据权利要求2所述的一种新型北斗缝隙rdss天线，其特征在于，所述的天线底座包括安装架，所述的安装架一端设有可移动的圆柱，所述的安装架一端设有可转动的圆环一，所述的圆环一内壁设有圆块，所述的圆柱上设有与圆块相配合的滑槽，所述的圆柱一端与圆环一上分别设有天线。4.根据权利要求3所述的一种新型北斗缝隙rdss天线，其特征在于，所述的安装架包括底板、竖杆和圆环二，所述的底板一侧安装竖杆，所述的竖杆一端安装圆环二，所述的圆环二内安装圆环一。5.根据权利要求4所述的一种新型北斗缝隙rdss天线，其特征在于，所述的竖杆中部安装l型板，所述的l型板一侧设有电机支架和电机，其另一侧设有卡槽；所述的电机输出轴安装齿轮，所述的卡槽内安装与齿轮相啮合的齿条，所述的齿条一端连接圆柱。6.根据权利要求5所述的一种新型北斗缝隙rdss天线，其特征在于，所述的滑槽包括对称设置在圆柱上的竖槽，所述的竖槽一端设有与其相通的斜槽，所述的圆块与竖槽、斜槽均配合。7.根据权利要求6所述的一种新型北斗缝隙rdss天线，其特征在于，所述的圆柱一端安装天线安装座一，所述的圆环一上安装对称的天线安装座二，所述的天线安装座一、天线安装座二上分别安装天线。8.一种新型北斗缝隙rdss天线的刻蚀方法，包括权利要求1-7任一项所述的天线，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、所述的接地板上刻蚀两个同心的环形缝隙；步骤二、所述的环形缝隙在x轴-45
°
引入弯曲结构以破坏环形缝隙的对称性；步骤三、激励出两个正交模出来，获得圆极化的特性。9.根据权利要求8所述的一种新型北斗缝隙rdss天线刻蚀方法，其特征在于，所述的弯曲结构为矩形缝隙，所述的矩形缝隙的宽度与环形缝隙的宽度相同。

技术总结
本发明公开了一种新型北斗缝隙RDSS天线及刻蚀方法，包括天线和天线底座，所述的天线包括接地板、介质基板和辐射贴片，所述的接地板上开设环形缝隙，所述的环形缝隙处开设弯曲结构，所述的弯曲结构内设有电容和电感。刻蚀方法包括以下步骤：步骤一、所述的接地板上刻蚀两个同心的环形缝隙；步骤二、所述的环形缝隙在X轴-45


技术研发人员：孙静 刘晓慧 李以磊 杨东清
受保护的技术使用者：北京理工大学前沿技术研究院
技术研发日：2022.02.10
技术公布日：2022/3/8