CN103474766B - 一种天线装置及接收系统 - Google Patents

Abstract

一种天线装置，包括：反射板，位于反射板一侧的顶部屏蔽盖、第一频段馈电网络、基板、第一频段辐射面、第一频段介质层、第二频段辐射面、第二频段介质层，至少各包括一根第一频段馈电探针和第二频段馈电探针，以及位于反射板另一侧的第二频段馈电网络，低噪声放大电路；其中，顶部屏蔽盖固定在基板上；第一频段辐射面通过第一频段馈电探针连接至第一频段馈电网络；第二频段辐射面大于第一频段辐射面，位于第二频段介质层上，通过第二频段馈电探针连接至第二频段馈电网络；第一频段馈电网络和第二频段馈电网络连接低噪声放大电路。本发明还提供一种接收系统。通过本发明可以解决各频点之间互相干扰，提高天线的相位稳定度，提高测量精度。

Description

一种天线装置及接收系统

技术领域

本发明涉及卫星天线领域，特别地涉及一种新型馈电天线装置及接收系统。

背景技术

随着卫星导航以及测量技术的不断发展，卫星定位系统也得到了日益广泛的应用。目前，全球已有多个国家建立了自己的卫星定位系统，如中国的北斗系统BDS、美国的GPS系统、俄罗斯的格洛纳斯GLONASS系统以及欧洲的伽利略GALILEO系统。

天线作为卫星信号接收的关键设备已慢慢成熟，随着这些卫星系统的不断成熟及民用化进程的深化，高性能已成为了消费者追求的对象。

中国专利公开号CN202503105U公开了一种测量型GNSS接收天线，可有效地提高波束带宽、轴比带宽及阻抗带宽，使天线的相位中心位稳定，提高低仰角信号接收能力和抗多路径干扰能力，有利于卫星型号的接收，实现高精度测量。

中国专利公开号CN101789538A公开了一种高精度、高稳定性、高增益多频贴片天线装置。

但是在以上方案中，均存在着各频点互相干扰的现象，并由此造成天线精度不高的问题。

所以，如何解决各频点之间互相干扰的现象造成高精度不高的问题，已经成为一个卫星天线领域必须要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种天线装置及接收系统，以解决各频点之间互相干扰，提高了天线的相位稳定度，提高测量精度。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种天线装置，该装置包括：反射板，位于所述反射板一侧排布的顶部屏蔽盖、第一频段馈电网络、基板、第一频段辐射面、第一频段介质层、第二频段辐射面、第二频段介质层，以及至少包括一根第一频段馈电探针，至少包括一根第二频段馈电探针，位于所述反射板另一侧排布的第二频段馈电网络，低噪声放大电路；其中，

所述顶部屏蔽盖固定在基板上，其尺寸小于第一频段辐射面的尺寸；

所述第一频段辐射面通过第一频段馈电探针连接至第一频段馈电网络；

所述第二频段辐射面大于第一频段辐射面，其位于第二频段介质层上，通过第二频段馈电探针连接至第二频段馈电网络；

所述第一频段馈电网络和第二频段馈电网络连接所述低噪声放大电路；

所述第一频段馈电探针从第二频段辐射面开始，先后经过第一频段介质层，第一频段辐射面，基板，然后与第一频段馈电网络相连，且所述第一频段馈电探针在物理上与第一频段辐射面不直接相连，而是通过耦合方式实现电气性能的连接。

进一步地，所述第一频段辐射面设有对称结构组成的微调谐振节，其数量是第一频段馈电探针的整数倍，且其与第一频段馈电探针呈水平分布。

进一步地，所述第一频段辐射面位于第一频段介质层和基板之间。

进一步地，所述第二频段辐射面设有对称结构组成的微调谐振节，其数量是第二频段馈电探针的整数倍，且其与第二频段馈电探针呈水平分布。

进一步地，所述第一频段馈电探针和第二频段馈电探针以所述反射板的几何中心轴成对称方式均匀分布，且各个探针之间成90度分布。

进一步地，所述装置还包括多个锁紧探针，所述锁紧探针与所述第一频段馈电探针和第二频段馈电探针成正对称方式均匀分布，且各个探针之间成45度分布。

进一步地，所述第一频段馈电网络位于基板和顶部屏蔽盖之间。

进一步地，所述第一频段馈电网络包括移相网络A、移相网络B、移相网络C及短微带线和长微带线，其中，所述长微带线比短微带线长四分之一波长，所述移相网络A的两输入端和移相网络B的两输入端分别与第一频段馈电探针相连接，移相网络A的输出端通过短微带线与移相网络C的输入端口相连，移相网络B的输出端通过长微带线与移相网络C的输入端口相连。

进一步地，所述移相网络A的匹配端口、所述移相网络B的匹配端口，以及所述移相网络C的匹配端口分别接匹配负载。

进一步地，所述第二频段馈电网络与所述第一频段馈电网络分别分布在所述反射板的两表面上。

进一步地，所述第二频段馈电网络包括移相网络D、移相网络E、移相网络F及短微带线和长微带线，其中，所述长微带线比短微带线长四分之一波长，所述移相网络D的两输入端和移相网络E的两输入端分别与第二频段馈电探针相连接，移相网络D的输出端通过短微带线与移相网络F的输入端口相连，移相网络E的输出端通过长微带线与移相网络F的输入端口相连。

进一步地，所述移相网络D的匹配端口、移相网络E的匹配端口、以及移相网络F的匹配端口分别接匹配负载。

进一步地，所述低噪声放大电路包括第一频段第一级带通滤波器、第一频段低噪声放大器、第一频段第二级带通滤波器、第二频段第一级带通滤波器、第二频段低噪声放大器、第二频段第二级带通滤波器、合路网络、第一级合路低噪声放大器、合路输出端口，其中，由第一频段馈电网络中的移相网络C输出端口输出的第一频段的信号先后经过第一频段第一级带通滤波器、第一频段低噪声放大器、第一频段第二级带通滤波器后达到合路网络；由第二频段馈电网络中的移相网络F输出端口输出的第二频段的信号先后经过第二频段第一级滤波器，第二频段低噪声放大器，第二频段第二级带通滤波器后达到合路网络；合路网络分别将经过处理后的第一频段信号和第二频段信号合并后，经过第一级合路低噪声放大器放大后再从合路输出端口输出。

进一步地，所述低噪声放大电路还包括第二级合路低噪声放大器，连接在所述第一级合路低噪声放大器和合路输出端口之间，合路网络中合并后的信号经过所述第一级合路低噪声放大器和第二级合路低噪声放大器放大后再从合路输出端口输出。

进一步地，所述装置还包括多个集成安装孔，所述集成安装孔在所述反射板上均匀分布。

进一步地，所述装置还包括多个射频接头，所述射频接头分布在所述反射板的周围。

进一步地，所述装置还包括位于所述反射板另一侧排布的底部屏蔽盖。

为了解决以上技术问题，本发明还提供一种接收系统，其特征在于，包括接收机和天线装置，其中，所述天线装置与所述接收机连接。

与现有技术相比，本发明提供的一种天线装置采用第一频段从上馈电的特殊馈电方式，以及整个装置合理的布局结构，减小了各频点之间的影响，极大的提高了天线的相位稳定度，在拓展了天线带宽的同时，真正实现了高精度的要求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例提供的一种天线装置的俯视图；

图2是本发明实施例提供的一种天线装置的剖面图；

图3是本发明实施例提供的一种天线装置的仰视图；

图4是本发明实施例提供的一种第一频段馈电网络的结构图；

图5是本发明实施例提供的一种第二频段馈电网络的结构图；

图6是本发明实施例提供的一种放大电路的结构图；

图7是本发明实施例提供的一种接收系统的结构图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的实施例中，“上、下”指相对位置，并不表示绝对位置；“连接”表示直接连接，也可以表示间接连接。

请参考图1、图2、图3、图4所示。本发明提供了一种天线装置，该天线装置包括：

反射板1，位于反射板1之上从上到下依次排布的顶部屏蔽盖11、第一频段馈电网络、基板4、第一频段辐射面8、第一频段介质层3、第二频段辐射面9、第二频段介质层6，以及第一频段馈电探针2、第二频段馈电探针7；位于反射板1下从上到下排布的第二频段馈电网络、低噪声放大电路、底部屏蔽盖48。其中，所述第一频段辐射面8位于第一频段介质层3和基板4之间，或者在第一频段介质3上，或者在基板4上。第二频段辐射面9位于第二频段介质层6上；所述顶部屏蔽盖11的尺寸小于第一频段辐射面8的尺寸；所述第二频段辐射面9大于第一频段辐射面8；所述顶部屏蔽盖11直接固定在基板4上；所述第一频段辐射面8通过第一频段馈电探针2连接至第一频段馈电网络；所述第二频段辐射面9通过第二频段馈电探针7连接至第二频段馈电网络；所述第一频段馈电网络和第二频段馈电网络连接低噪声放大电路。

所述第一频段馈电网络位于基板4和顶部屏蔽盖11之间。

所述第二频段馈电网络位于反射板1和底部屏蔽盖48之间，即所述第二频段馈电网络与所述第一频段馈电网络分别分布在所述反射板的两表面上。

所述第一频段馈电探针2从第二频段辐射面9开始，先后经过第一频段介质层3，第一频段辐射面8，基板4，然后与第一频段馈电网络相连。第一频段馈电探针2在物理上与第一频段辐射面8不直接相连，而是通过耦合方式实现电气性能的连接。

所述第一频段馈电探针2和第二频段馈电探针7，其数量为一根，可以为多根，在本发明实施例中，以四根为例进行说明。

所述第一频段辐射面8在第一频段介质层3和基板4之间，其尺寸大于顶部屏蔽盖11。

所述第一频段辐射面8的形状为圆形或正方形，所述第一频段辐射面8上有微调谐振节50，谐振节50由对称结构组成，其数量可以是第一频段馈电探针2的整数倍数，且其与第一频段馈电探针2呈水平分布。

所述第二频段辐射面9在第一频段介质层3下方，在第二频段介质层6上方，其形状为圆形或正方形；所述第二频段辐射面9上有微调谐振节49，谐振节49由对称结构组成，其数量可以是第二频段四颗馈电探针7的整数倍数，且其与第二频段馈电探针7呈水平分布。

如图4所示，所述第一频段馈电网络的移相网络C12的输出端口13输出的信号通过连接器5直接与低噪声放大电路中第一频段第一级带通滤波器36相连。

所述第二频段馈电网络的移相网络F27的输出端口25输出的信号直接与放大电路中第二频段第一级带通滤波器42相连。

所述的第一频段馈电探针2和第二频段馈电探针7均为导电良好的金属探针。如图1所示，第一频段馈电探针2和第二频段馈电探针7以反射板1的几何中心轴成对称方式均匀分布，且各个探针之间成90度分布。其连接器5在整个天线的正中央。

如图1所示，所述第一频段馈电探针2和第二频段馈电探针7与四颗锁紧探针10成正对称方式均匀分布，且各个探针之间成45度分布，其中四颗锁紧探针10可为金属或非金属。

如图1和图3所示，在反射板1的周围有集成安装孔46，其在反射板上均匀分布，便于天线与接收机的集成。

如图2和图3所示，在反射板1的周围有射频接头47，便于天线与接收机的无干扰连接。

如图1所示，所述反射板1可以为圆形、正方形等规则的几何图形。

如图4所示，第一频段馈电网络包括移相网络A22、移相网络B17、移相网络C12及短微带线14和长微带线15，其中，所述长微带线15比短微带线14长四分之一波长(相对于第一频段)，所述移相网络A22的两输入端16和移相网络B17的两输入端18分别与所述第一频段馈电探针2相连接，移相网络A22的输出端通过短微带线14与移相网络C12的输入端口23相连，移相网络B17的输出端通过长微带线15与移相网络C12的输入端口23相连。

在实际工作中，四根所述第一频段馈电探针2分别与移相网络A22的两输入端口16及移相网络B17的两输入端口18相连接后，将馈电信号分别输入到移相网络A22和移相网络B17中，所述移相网络A22的输出端和移相网络B17的输出端分别通过短微带线14和长微带线15连接至移相网络C12的输入端口23，将移相网络B17和移相网络A22的输出信号输入到移相网络C12中，然后通过移相网络C12输出端口13输出。

此外，移相网络A22的匹配端口20、移相网络B17的匹配端口19、移相网络C12的匹配端口21分别接匹配负载。

通过第一频段馈电网络不仅轻易的使天线在第一频段实现右旋圆极化，而且使馈电简单化，并且结构简单。

如图5所示，第二频段馈电网络的结构与第一频段馈电网格的结构相同，在此不再详细描述。第二频段馈电网络包括移相网络D30、移相网络E34、移相网络F27及短微带线28和长微带线29，所述四根第二频段馈电探针7分别从移相网络D30的输入端口32及移相网络E34的输入端口33输入，从移相网络D30和移相网络E34输出的信号分别接长微带线29与短微带线28，长微带线29比短微带线28长四分之一波长(相对于第二频段)，然后分别与移相网络F27的两输入端口24相连，最后由移相网络F27输出端口25输出，移相网络D30匹配端口31、移相网络E34匹配端口35、移相网络F27匹配端口26分别接匹配负载。通过第二频段馈电网络，使天线在第二频段实现右旋圆极化。

如图6所示，低噪声放大电路包括第一频段第一级带通滤波器36、第一频段低噪声放大器37、第一频段第二级带通滤波器38、第二频段第一级带通滤波器42、第二频段低噪声放大器43、第二频段第二级带通滤波器44、合路网络39、第一级合路低噪声放大器40、第二级合路低噪声放大器41(此低噪声放大器可要，也可以不要，要根据放大倍数的要求而定)、合路输出端口45。通过合路匹配网络19，减少了低噪声放大器的个数，降低了功耗。由移相网络C12输出端口13输出的第一频段的信号先后经过第一频段第一级带通滤波器36、第一频段低噪声放大器37、第一频段第二级带通滤波器38、然后达到合路网络39。与此类似，第二频段馈电网络输出的信号先后经过第二频段第一级滤波器42，第二频段低噪声放大器43，第二频段第二级滤波器44，在合路网络39中与第一频段来的信号合并后，经过第一级合路低噪声放大器40、第二级合路低噪声放大器41放大后再从合路输出端口45输出，再通过射频接头47和接收机相连。

本发明的整体连接流程为：第一频段的信号经第一频段辐射面8由四根所述第一频段馈电探针2与第一频段馈电网络中移相网络A22的输入端口16和移相网络B17的输入端口18相连，然后经过所述移相网络C12的两输入端口23，再到达所述移相网络C12输出端口13，在所述低噪声放大电路中，从所述移相网络C12输出端口13来的信号经由所述第一频段第一级带通滤波器36、第一频段低噪声放大器37、第一频段第二级带通滤波器38后达到合路网络39。同理，第二频段的信号经第二频段辐射面9由四根所述第二频段馈电探针7与所述第二频段馈电网络相连后，信号由所述移相网络F27的输出端口25输出，然后先后通过第二频段第一级滤波器42，第二频段低噪声放大器43，第二频段第二级带通滤波器44，在合路网络39中与第一频段来的信号合并后，经过第一级合路低噪声放大器40、第二级合路低噪声放大器41放大后再从合路输出端口45输出。其中第二级合路低噪声放大器41可根据产品的实际要求可要，也可以不要。

如图7所示，本发明还提供一种接收系统，包括接收机200和以上所述的天线装置100，其中，所述天线装置100通过射频接头47和接收机200相连。

本发明提供的天线装置，由于采用第一频段从上馈电的特殊馈电方式，及整个装置合理的布局结构，减小了各频点之间的影响，极大的提高了天线的相位稳定度，在拓展了天线带宽的同时，真正实现了高精度的要求。

上述说明示出并描述了本发明的一个优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (18)

1.一种天线装置，其特征在于，包括：反射板，位于所述反射板一侧的顶部屏蔽盖、第一频段馈电网络、基板、第一频段辐射面、第一频段介质层、第二频段辐射面、第二频段介质层，以及至少包括一根第一频段馈电探针，至少包括一根第二频段馈电探针，位于所述反射板另一侧的第二频段馈电网络，低噪声放大电路；其中，

所述顶部屏蔽盖固定在基板上，其尺寸小于第一频段辐射面的尺寸；

所述第一频段辐射面通过第一频段馈电探针连接至第一频段馈电网络；

所述第二频段辐射面大于第一频段辐射面，其位于第二频段介质层上，通过第二频段馈电探针连接至第二频段馈电网络；

所述第一频段馈电网络和第二频段馈电网络连接所述低噪声放大电路；

所述第一频段馈电探针从第二频段辐射面开始，先后经过第一频段介质层，第一频段辐射面，基板，然后与第一频段馈电网络相连，且所述第一频段馈电探针在物理上与第一频段辐射面不直接相连，而是通过耦合方式实现电气性能的连接。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第一频段辐射面设有对称结构组成的微调谐振节，其数量是第一频段馈电探针的整数倍，且其与第一频段馈电探针呈水平分布。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第一频段辐射面位于第一频段介质层和基板之间。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第二频段辐射面设有对称结构组成的微调谐振节，其数量是第二频段馈电探针的整数倍，且其与第二频段馈电探针呈水平分布。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第一频段馈电探针和第二频段馈电探针以所述反射板的几何中心轴成对称方式均匀分布，且各个探针之间成90度分布。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置还包括多个锁紧探针，所述锁紧探针与所述第一频段馈电探针和第二频段馈电探针成正对称方式均匀分布，且各个探针之间成45度分布。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第一频段馈电网络位于所述基板和所述顶部屏蔽盖之间。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第一频段馈电网络包括移相网络A、移相网络B、移相网络C及短微带线和长微带线，其中，所述长微带线比短微带线长四分之一波长，所述移相网络A的两输入端和移相网络B的两输入端分别与所述第一频段馈电探针相连接，移相网络A的输出端通过短微带线与移相网络C的输入端口相连，移相网络B的输出端通过长微带线与移相网络C的输入端口相连。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于：所述移相网络A的匹配端口、所述移相网络B的匹配端口，以及所述移相网络C的匹配端口分别接匹配负载。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第二频段馈电网络与所述第一频段馈电网络分别分布在所述反射板的两表面上。

11.如权利要求8所述的装置，其特征在于：所述第二频段馈电网络包括移相网络D、移相网络E、移相网络F及短微带线和长微带线，其中，所述长微带线比短微带线长四分之一波长，所述移相网络D的两输入端和移相网络E的两输入端分别与所述第二频段馈电探针相连接，移相网络D的输出端通过短微带线与移相网络F的输入端口相连，移相网络E的输出端通过长微带线与移相网络F的输入端口相连。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于：所述移相网络D的匹配端口、移相网络E的匹配端口、以及移相网络F的匹配端口分别接匹配负载。

13.如权利要求11所述的装置，其特征在于：所述低噪声放大电路包括第一频段第一级带通滤波器、第一频段低噪声放大器、第一频段第二级带通滤波器、第二频段第一级带通滤波器、第二频段低噪声放大器、第二频段第二级带通滤波器、合路网络、第一级合路低噪声放大器、合路输出端口，其中，由第一频段馈电网络中的移相网络C输出端口输出的第一频段的信号先后经过第一频段第一级带通滤波器、第一频段低噪声放大器、第一频段第二级带通滤波器后达到合路网络；由第二频段馈电网络中的移相网络F输出端口输出的第二频段的信号先后经过第二频段第一级滤波器，第二频段低噪声放大器，第二频段第二级带通滤波器后达到合路网络；合路网络分别将经过处理后的第一频段信号和第二频段信号合并后，经过第一级合路低噪声放大器放大后再从合路输出端口输出。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于：所述低噪声放大电路还包括第二级合路低噪声放大器，连接在所述第一级合路低噪声放大器和合路输出端口之间，合路网络中合并后的信号经过所述第一级合路低噪声放大器和第二级合路低噪声放大器放大后再从合路输出端口输出。

15.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置还包括多个集成安装孔，所述集成安装孔在所述反射板上均匀分布。

16.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置还包括多个射频接头，所述射频接头分布在所述反射板的周围。

17.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置还包括位于所述反射板另一侧排布的底部屏蔽盖。

18.一种接收系统，其特征在于，包括接收机和如权利要求1至17所述的天线装置，其中，所述天线装置与所述接收机连接。