CN103094679A - 导航天线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种导航天线，属于卫星导航设备技术领域，所述导航天线，包括辐射装置和馈电电路，所述辐射装置包括上层贴片、中层贴片、下层贴片和地板，所述上层贴片和馈电电路之间由两个馈电探针相连接。本发明导航天线，辐射装置的辐射部分分为上中下三层，采用叠层耦合实现多频点工作，通过调整上、中、下三层贴片的尺寸和相互之间的耦合关系，可以使三层贴片分别工作在卫星导航所工作的频段，实现三个系统频段的天线复用。作为本发明进一步的改进，所述辐射装置的贴片四周开有凹槽，通过在辐射贴片上的开槽处理，可实现天线的小型化。
Description
技术领域
本发明属于卫星导航设备技术领域，尤其涉及一种卫星导航天线。
背景技术
随着我国自己卫星导航系统的逐步完善，许多之前仅仅依靠GPS或者GPS/GLONASS进行的导航、定位、授时、测量等应用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、单频点工作升级成为多系统、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特征，如抑制多径/宽波束/小型化/高精度等等。
导航定位终端接收天线主要为有源天线，包括无源定向部分和有源放大部分。无源部分根据不同的设计，能提供不同的接收方向性、工作频带宽度，同时它还和系统接收灵敏度密切相关；有源部分主要完成对卫星信号的低噪声放大、滤除频带外杂波等功能。
天线无源部分制作的主要工艺为印制板工艺，其介质基板主要分为陶瓷基板和微波基板。采用陶瓷基板时，电路部分采用LTCC或薄膜工艺实现；采用微波基板则可用一般PCB工艺制作。
目前，对于天线无源部分的工作频段，市场上比较多的产品只是涵盖了GPS频段或者GPS/GLONASS频段，或者北斗二代与GPS结合的频段。但近年来随着我国卫星导航系统的完善，能够兼顾多种卫星导航系统，实现多频点共用的通用无源定向天线成为必然需求。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可以同时覆盖北斗二代、GPS、GLONASS卫星导航系统工作频率的导航天线。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为，一种导航天线，包括辐射装置和馈电电路，所述辐射装置包括上层贴片、中层贴片、下层贴片和地板，所述上层贴片和馈电电路之间由两个馈电探针相连接。
本发明导航天线，辐射装置的辐射部分分为上中下三层，采用叠层耦合实现多频点工作，通过调整上、中、下三层贴片的尺寸和相互之间的耦合关系，可以使三层贴片分别工作在卫星导航所工作的频段，实现三个系统频段的天线复用。
作为本发明进一步的改进，所述辐射装置的贴片四周开有凹槽，通过在辐射贴片上的开槽处理，可实现天线的小型化。
附图说明
图1为本发明导航天线平面结构示意图；
图2为本发明导航天线外形结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做出进一步说明。
如图所示，本发明导航天线包括上层贴片1、中层贴片2、下层贴片3、地板4、馈电电路5和馈电探针6，上层贴片1和馈电电路5之间由两个馈电探针6相连接。
无源定向天线主要由微带天线辐射部分和微带宽带馈电电路两个部分组成，其中在微带贴片天线辐射部分采用介电常数相对较高的印制板基材可以在小体积内实现天线谐振。因此介质7采用的材料为陶瓷基板。介质片辐射部分共分为上中下三层，通过叠层耦合实现多频点工作。贴片通过开槽处理可以在一定的尺寸内降低其工作频段，达到了天线小型化的目的。天线只用一个馈电探针穿过三层层基板的通孔馈接到上层贴片上，而中下层贴片为上层贴片的寄生单元。最上面一层工作在1.6GHz，由馈电探针直接馈电，中间一层工作在1.27GHz，为第一被动单元，由上层贴片的电磁耦合进行馈电，同时也可以作为上层贴片的地；最下面一层工作在1.2GHz为第二被动单元，同样是由中层贴片的电磁耦合形成馈电。考虑到1.6GHz的带宽要求，设置其介质板厚度为5mm，下面两层贴片的介质板厚度分别为2mm和3mm，总厚度为10mm。通过调整上、中、下三层贴片的尺寸和相互之间的耦合关系，可以使三层贴片分别工作在卫星导航所工作的频段，实现三个系统频段的天线复用。整体天线贴片尺寸小于66mm×66mm×10mm。
为了实现卫星导航天线无源部分的功能，还需要对天线进行适当的馈电，使其能够形成相应的圆极化功能。该天线的馈电电路由3dB电桥和宽带功分90°移相器组成。3dB电桥两个输出端口的信号幅度相等，相位相差90°，通过两个由馈电电路到上层贴片的探针用来实现所需频段的馈电。宽带功分90°移相器的功能与3dB电桥一样，只不过工作频带得到展宽。即1. 1 ~ 1. 6GHz。宽带功分90°移相器用来实现三个频段圆极化馈电。
本发明基于贴片表面开槽技术和使用高介电常数基板的方法设计了一款具有叠层贴片结构的小型化圆极化三频微带天线。从而在有限的尺寸内实现了单个天线同时可以接收北斗二代、GPS和GLONASS三种卫星导航系统的卫星信号。本发明实现了卫星导航天线的复用，可以有效降低小型化导航天线的使用成本、也提高了终端设备的适应性和兼容性。
以上实施例的描述较为具体、详细，但并不能因此而理解为对本专利范围的限制，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种导航天线，包括辐射装置和馈电电路，其特征在于：所述辐射装置包括上层贴片、中层贴片、下层贴片和地板，所述上层贴片和馈电电路之间由两个馈电探针相连接。
2.根据权利要求1所述导航天线，其特征在于：所述辐射装置的贴片四周开有凹槽。
3.根据权利要求1或2所述导航天线，其特征在于：所述馈电电路包括3dB电桥和宽带功分90°移相器。
4.根据权利要求3所述导航天线，其特征在于：所述辐射装置采用的介质材料为陶瓷基板。
5.根据权利要求4所述导航天线，其特征在于：所述辐射装置的上层贴片、中层贴片和下层贴片的介质板厚度分为5mm、2mm和3mm。
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