本發(fā)明涉及天線技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種天線及通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，由于天線是衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)中最關(guān)鍵的重要部件之一，起到了舉足輕重的作用，因此通信系統(tǒng)及其天線也得到了迅速發(fā)展。

由于天線需要接收多顆導(dǎo)航定位衛(wèi)星的信號(hào)才能進(jìn)行導(dǎo)航和定位的計(jì)算，且衛(wèi)星信號(hào)比較弱，所以，為了能夠接收到盡量多的衛(wèi)星信號(hào)及獲得良好的信噪比，要求在可看到衛(wèi)星的整個(gè)上半球上，天線能對(duì)所有衛(wèi)星信號(hào)具有均勻的幅度響應(yīng)，及寬波束特性的方向圖。同時(shí)由于導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射右旋圓極化的導(dǎo)航信號(hào)，因此要求天線具有良好的右旋圓極化特性。

現(xiàn)有技術(shù)中的天線基本上都是針對(duì)GPS系統(tǒng)的微帶天線，或者四臂螺旋天線，不能完全覆蓋上半球的所有頻段的衛(wèi)星，且圓極化性能差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種天線及通信系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中不能完全覆蓋上半球的所有頻段的衛(wèi)星且圓極化性能差的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┑募夹g(shù)方案如下：

一種天線，包括：反射板、上輻射面、下輻射面及饋電網(wǎng)絡(luò)；其中：

所述上輻射面及所述下輻射面均中心對(duì)稱，且所述上輻射面及所述下輻射面的中心點(diǎn)分別通過(guò)結(jié)構(gòu)件與所述反射板固定連接，并且所述上輻射面及所述下輻射面位于所述反射板的同一面；所述上輻射面與所述反射板之間的距離大于所述下輻射面與所述反射板之間的距離；

所述饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)置于所述反射板上，所述饋電網(wǎng)絡(luò)的四個(gè)輸出端均為型探針、設(shè)置于所述下輻射面與所述反射板之間、輸出四路幅度相等且相位依次相差90°的輸出信號(hào)；

四路所述輸出信號(hào)均先通過(guò)空氣耦合至所述下輻射面，再通過(guò)空氣由所述下輻射面耦合至所述上輻射面。

優(yōu)選的，還包括：底板及至少一個(gè)扼流圈；所述扼流圈固定于所述底板上；

若所述扼流圈的個(gè)數(shù)大于1，則各個(gè)扼流圈同軸布置，且各個(gè)扼流圈的高度由內(nèi)層至外層逐漸縮短；

所述反射板設(shè)置于最內(nèi)層的扼流圈的卡槽上，所述反射板、所述上輻射面及所述下輻射面均位于所述最內(nèi)層的扼流圈及所述底板圍成的空間內(nèi)部。

優(yōu)選的，所述扼流圈的個(gè)數(shù)為4個(gè)。

優(yōu)選的，所述饋電網(wǎng)絡(luò)包括：一個(gè)180°寬帶移相器、兩個(gè)90°寬帶移相器及三個(gè)四分之一波長(zhǎng)的阻抗轉(zhuǎn)換器；其中：所述兩個(gè)90°寬帶移相器分別為第一90°寬帶移相器與第二90°寬帶移相器；所述三個(gè)四分之一波長(zhǎng)的阻抗轉(zhuǎn)換器分別為第一阻抗轉(zhuǎn)換器、第二阻抗轉(zhuǎn)換器及第三阻抗轉(zhuǎn)換器；

所述第一阻抗轉(zhuǎn)換器的輸入端為所述饋電網(wǎng)絡(luò)的輸入端；所述第一阻抗轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述180°寬帶移相器的輸入端相連；

所述180°寬帶移相器的兩個(gè)輸出端分別與所述第二阻抗轉(zhuǎn)換器的輸入端及所述第三阻抗轉(zhuǎn)換器的輸入端相連；

所述第二阻抗轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述第一90°寬帶移相器的輸入端相連；

所述第三阻抗轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述第二90°寬帶移相器的輸入端相連；

所述第一90°寬帶移相器的兩個(gè)輸出端與所述第二90°寬帶移相器的兩個(gè)輸出端為所述饋電網(wǎng)絡(luò)的四個(gè)輸出端。

優(yōu)選的，所述反射板、所述上輻射面及所述下輻射面均為圓形。

一種通信系統(tǒng)，包括上述任一所述的天線。

本發(fā)明提供的天線，其饋電網(wǎng)絡(luò)的四路輸出信號(hào)均先通過(guò)空氣耦合至下輻射面，再通過(guò)空氣由所述下輻射面耦合至上輻射面，使得該天線具有良好的阻抗帶寬，滿足了全頻段覆蓋衛(wèi)星的要求；且通過(guò)饋電網(wǎng)絡(luò)四個(gè)型探針的輸出端輸出的四路輸出信號(hào)，其幅度相等且相位依次相差90°，使得該天線具有良好的圓極化特性。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述內(nèi)的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的天線的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的天線的另一結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的饋電網(wǎng)絡(luò)的電路圖；

圖4是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的饋電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的饋電網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)仿真圖；

圖6是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的饋電網(wǎng)絡(luò)的輸出信號(hào)相位圖；

圖7是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的天線的整體S參數(shù)仿真圖；

圖8是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的天線的整體仿真增益圖；

圖9是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的天線的整體仿真軸比圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說(shuō)明。

本發(fā)明提供一種天線，以解決現(xiàn)有技術(shù)中不能完全覆蓋上半球的所有頻段的衛(wèi)星且圓極化性能差的問(wèn)題。

具體的，所述天線，如圖1所示，包括：反射板101、上輻射面102、下輻射面103及饋電網(wǎng)絡(luò)104；其中：

上輻射面102及下輻射面103均中心對(duì)稱，且上輻射面102及下輻射面103的中心點(diǎn)分別通過(guò)結(jié)構(gòu)件與反射板101固定連接，并且上輻射面102及下輻射面103位于反射板101的同一面；上輻射面102與反射板101之間的距離大于下輻射面103與反射板101之間的距離；

饋電網(wǎng)絡(luò)104設(shè)置于反射板101上，饋電網(wǎng)絡(luò)104的四個(gè)輸出端均為型探針、設(shè)置于下輻射面103與反射板101之間、輸出四路幅度相等且相位依次相差90°的輸出信號(hào)；

四路所述輸出信號(hào)均先通過(guò)空氣耦合至下輻射面103，再通過(guò)空氣由下輻射面103耦合至上輻射面102。

具體的工作原理為：

饋電網(wǎng)絡(luò)104的四路所述輸出信號(hào)均先通過(guò)空氣耦合至下輻射面103，再通過(guò)空氣由下輻射面103耦合至上輻射面102，由于空氣的介電常數(shù)為1，使得該天線具有良好的阻抗帶寬，滿足了全頻段覆蓋衛(wèi)星的要求；且通過(guò)饋電網(wǎng)絡(luò)104四個(gè)型探針的輸出端輸出的四路輸出信號(hào)，其幅度相等且相位依次相差90°，使得該天線具有良好的圓極化特性。

本實(shí)施例提供的該天線，不僅滿足了全頻段覆蓋衛(wèi)星的要求，且具有良好的圓極化特性，解決了現(xiàn)有技術(shù)中不能完全覆蓋上半球的所有頻段的衛(wèi)星且圓極化性能差的問(wèn)題。

本發(fā)明另一實(shí)施例還提供了另外一種天線，包括圖1所示的：反射板101、上輻射面102、下輻射面103、饋電網(wǎng)絡(luò)104，以及圖2所示的底板202及至少一個(gè)扼流圈201；其中：

上輻射面102及下輻射面103均中心對(duì)稱，且上輻射面102及下輻射面103的中心點(diǎn)分別通過(guò)結(jié)構(gòu)件與反射板101固定連接，并且上輻射面102及下輻射面103；上輻射面102與反射板101之間的距離大于下輻射面103與反射板101之間的距離；

饋電網(wǎng)絡(luò)104設(shè)置于反射板101上，饋電網(wǎng)絡(luò)104的四個(gè)輸出端均為型探針、設(shè)置于下輻射面103與反射板101之間、輸出四路幅度相等且相位依次相差90°的輸出信號(hào)；

四路所述輸出信號(hào)均先通過(guò)空氣耦合至下輻射面103，再通過(guò)空氣由下輻射面103耦合至上輻射面102。

扼流圈201固定于底板202上；

若扼流圈201的個(gè)數(shù)大于1，則各個(gè)扼流圈201同軸布置，且各個(gè)扼流圈201的高度由內(nèi)層至外層逐漸縮短；

反射板101設(shè)置于最內(nèi)層的扼流圈201的卡槽200上，反射板101、上輻射面102及下輻射面103均位于最內(nèi)層的扼流圈201及底板202圍成的空間內(nèi)部。

優(yōu)選的，參見圖2，扼流圈201的個(gè)數(shù)為4個(gè)。

優(yōu)選的，所述反射板、所述上輻射面及所述下輻射面均為圓形。

本實(shí)施例提供的該天線，不僅滿足了全頻段覆蓋衛(wèi)星的要求，且具有良好的圓極化特性，解決了現(xiàn)有技術(shù)中不能完全覆蓋上半球的所有頻段的衛(wèi)星且圓極化性能差的問(wèn)題。另外，通過(guò)加載高度分別為寬帶范圍內(nèi)1/4波長(zhǎng)的扼流圈201，抑制了反射信號(hào)的傳播，使得該天線具有了抗多徑效應(yīng)的能力，提高了定位精度。

在具體的實(shí)際應(yīng)用中，扼流圈201的個(gè)數(shù)可以多于4個(gè)，以抑制更多不同波長(zhǎng)反射信號(hào)的傳播；此處并不做具體限定，可以視其具體應(yīng)用環(huán)境而定，均在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍內(nèi)。

本發(fā)明另一實(shí)施例還提供了另外一種天線，參見圖1，包括：反射板101、上輻射面102、下輻射面103及饋電網(wǎng)絡(luò)104；其中：

上輻射面102及下輻射面103均中心對(duì)稱，且上輻射面102及下輻射面103的中心點(diǎn)分別通過(guò)結(jié)構(gòu)件與反射板101固定連接，并且上輻射面102及下輻射面103位于反射板101的同一面；上輻射面102與反射板101之間的距離大于下輻射面103與反射板101之間的距離；

饋電網(wǎng)絡(luò)104設(shè)置于反射板101上，饋電網(wǎng)絡(luò)104的四個(gè)輸出端均為型探針、設(shè)置于下輻射面103與反射板101之間、輸出四路幅度相等且相位依次相差90°的輸出信號(hào)；

四路所述輸出信號(hào)均先通過(guò)空氣耦合至下輻射面103，再通過(guò)空氣由下輻射面103耦合至上輻射面102。

優(yōu)選的，如圖2所示，該天線還包括：底板202及至少一個(gè)扼流圈201；扼流圈201固定于底板202上；

若扼流圈201的個(gè)數(shù)大于1，則各個(gè)扼流圈201同軸布置，且各個(gè)扼流圈201的高度由內(nèi)層至外層逐漸縮短；

反射板101設(shè)置于最內(nèi)層的扼流圈201的卡槽200上，反射板101、上輻射面102及下輻射面103均位于最內(nèi)層的扼流圈201及底板202圍成的空間內(nèi)部。

優(yōu)選的，饋電網(wǎng)絡(luò)的電路圖如圖3所示，包括：一個(gè)180°寬帶移相器301、兩個(gè)90°寬帶移相器及三個(gè)四分之一波長(zhǎng)的阻抗轉(zhuǎn)換器；其中：

所述兩個(gè)90°寬帶移相器分別為：第一90°寬帶移相器302與第二90°寬帶移相器303；

所述三個(gè)四分之一波長(zhǎng)的阻抗轉(zhuǎn)換器分別為：第一阻抗轉(zhuǎn)換器304、第二阻抗轉(zhuǎn)換器305及第三阻抗轉(zhuǎn)換器306；

第一阻抗轉(zhuǎn)換器304的輸入端為饋電網(wǎng)絡(luò)104的輸入端；第一阻抗轉(zhuǎn)換器304的輸出端與所述180°寬帶移相器的輸入端相連；

180°寬帶移相器301的兩個(gè)輸出端分別與第二阻抗轉(zhuǎn)換器305的輸入端及第三阻抗轉(zhuǎn)換器306的輸入端相連；

第二阻抗轉(zhuǎn)換器305的輸出端與第一90°寬帶移相器302的輸入端相連；

第三阻抗轉(zhuǎn)換器306的輸出端與第二90°寬帶移相器303的輸入端相連；

第一90°寬帶移相器302的兩個(gè)輸出端與第二90°寬帶移相器303的兩個(gè)輸出端為饋電網(wǎng)絡(luò)104的四個(gè)輸出端。

具體的工作原理為：

輸入信號(hào)由輸入端1通過(guò)第一阻抗轉(zhuǎn)換器304，再經(jīng)過(guò)180°寬帶移相器301后分成兩路分別輸出到第一90°寬帶移相器302與第二90°寬帶移相器303。其中一路沒有經(jīng)過(guò)延遲，直接輸入第一90°寬帶移相器302后，從輸出端2和輸出端3輸出幅度相等、相對(duì)相位為0°和90°的輸出信號(hào)；另一路經(jīng)過(guò)了180°的相位延遲，再輸入第二90°寬帶移相器303后，從輸出端4和輸出端5輸出幅度相等、相對(duì)相位為180°和270°的輸出信號(hào)。

因此，一個(gè)輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)饋電網(wǎng)絡(luò)104后，成功地變成四路幅度相等、相位依次相差90°的輸出信號(hào)。

在具體的實(shí)際應(yīng)用中，饋電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)圖可以參見圖4，僅為一種示例，此處不做具體限定，均在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍內(nèi)。

饋電網(wǎng)絡(luò)104的仿真結(jié)果如圖5、圖6所示。

當(dāng)天線包括圖2所示的4個(gè)扼流圈時(shí)，該天線的整體仿真結(jié)構(gòu)參見圖7、圖8及圖9。

值得說(shuō)明的是，現(xiàn)有技術(shù)中的天線，一般難以實(shí)現(xiàn)寬波束，而本實(shí)施例所述的天線，通過(guò)仿真結(jié)果可以看出，其具有較好的寬波束特性，且軸比低，能夠覆蓋全頻段衛(wèi)星，具有圓極化、寬波束、低軸比抗多徑的多種特性，更為利于應(yīng)用。

具體的工作原理與上述實(shí)施例相同，此處不再一一贅述。

本發(fā)明另一實(shí)施例還提供了一種通信系統(tǒng)，包括上述實(shí)施例任一所述的天線。

具體的連接關(guān)系及工作原理與上述實(shí)施例相同，此處不再一一贅述。

本發(fā)明中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對(duì)于實(shí)施例公開的裝置而言，由于其與實(shí)施例公開的方法相對(duì)應(yīng)，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見方法部分說(shuō)明即可。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。