CN104505599A - 一种卫星导航定位天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卫星导航定位天线，主要包括无源天线模块，以及与所述无源天线模块连接的接收放大模块和发射放大模块，所述无源天线模块、接收放大模块和发射放大模块依次层叠设置并被封装于密闭结构内；采用该方法，通过各模块的叠层设计，及无源天线模块和接收放大模块共用于同一电路板的两面，实现了卫星导航定位天线的小型化，同时由于结构的改进，天线重量也得到了减轻。
Description
技术领域
本发明涉及卫星导航领域，更具体的涉及一种卫星导航定位天线。
背景技术
基于位置信息的应用和服务在进入21世纪之后获得了突飞猛进的发展，作为中国自主研发的导航系统包括了北斗一代(Radio Determination SatelliteService，RDSS)和北斗二代(Radio Navigation Satellite System，RNSS)，在军民市场具有重要的应用市场和推广。目前，在世界范围内将形成北斗卫星导航系统、GPS(Global Positioning System，全球定位系统)、GLONASS(GlobalNavigation Satellite System，全球卫星导航系统)和Galileo(Galileo satellitenavigation system，伽利略卫星导航系统)四大主流卫星导航系统并存的格局。
目前，同时具备使用北斗一代、北斗二代和GPS的手持导航设备正在我国部队大量部署使用。由于战时应用场景的多变以及卫星导航信号容易被遮挡的问题，目前手持导航设备都会提供外接端口用于连接外部收发天线。现有技术中，由于外接天线的直径可以达到110～120mm，高度50～60mm，所以在单兵使用和携带过程中，存在体积过大的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种卫星导航定位天线，用以解决现有技术中天线存在体积过大，影响单兵使用和携带的问题。
本发明实施例提供一种卫星导航定位天线，包括：无源天线模块，以及与所述无源天线模块连接的接收放大模块和发射放大模块，所述无源天线模块、接收放大模块和发射放大模块依次层叠设置并被封装于密闭结构内；
所述无源天线模块包括至少一个用于接收信号的介质基板微带天线以及至少一个用于发射信号的介质基板微带天线；
所述接收放大模块，用于对所述无源天线模块中用于接收信号的介质基板微带天线所接收到的信号进行滤波放大，其中，所述无源天线模块和所述接收放大模块设置于第一电路板的两面；
所述发射放大模块，用于对发射信号进行放大滤波后输出给所述无源天线模块中的用于发射信号的介质基板微带天线进行信号发射，其中，所述发射放大模块设置于第二电路板上。
较佳地，所述接收放大模块中包含至少一路放大电路，用于对一个用于接收信号的介质基板微带天线接收的信号进行滤波放大；
在信号接收方向上，所述接收放大模块中的放大电路包括第一滤波器，所述第一滤波器位于所述信号接收方向上的首位。
较佳地，所述接收放大模块中的放大电路在信号接收方向上依次连接所述第一滤波器、第一放大器、第二滤波器、第二放大器和第三放大器。
较佳地，所述发射放大模块中包含至少一路放大电路，用于对一个用于发射信号的介质基板微带天线接收的信号进行放大滤波；
在信号发射方向上，所述发射放大模块中的一路放大电路包括依次连接的第四放大器、第五放大器、第六放大器和第三滤波器。
较佳地，所述发射放大电路还包括功率检测器，以及与所述功率检测器连接的使能控制电路；
所述检测电路，用于检测待发射信号的功率，并在检测到待发射信号的功率大于设定的阈值时，开启所述使能控制电路；
所述使能控制电路，用于在开启后，启动所述发射放大模块，在所述待发射信号发射完成后，关闭所述发射放大模块。
较佳地，所述无源天线模块包括三个介质基板微带天线，其中，第一介质基板微带天线用于接收信号，第二介质基板微带天线用于发射信号，第三介质基板微带天线用于接收信号；
在信号接收方向上，所述接收放大模块中至少包含两路放大电路；
在信号发射方向上，所述发射放大模块中至少包含一路放大电路。
较佳地，所述第一介质基板微带天线用于接收北斗一代S频段信号；
所述第二介质基板微带天线用于发射北斗一代L频段信号；
所述第三介质基板微带天线用于接收GPS L1频段信号，以及北斗二代B3频段或北斗二代B1频段信号。
较佳地，所述无源天线模块的介质基板为高介电常数的复合基板或陶瓷基板。
较佳地，所述设置于第一电路板的接收放大模块上设置有金属屏蔽罩，所述设置于第二电路板的发射放大模块上设置有金属屏蔽罩；或
所述第一电路板和所述第二电路板之间设置有金属垫圈。
较佳地，所述密闭结构包括金属底壳和天线罩；
所述无源天线模块、接收放大模块和发射放大模块固定于所述金属底壳内部；
所述金属底壳设置有TNC接头，所述TNC接头与所述发射放大模块和所述接收放大模块电连接；
所述天线罩与所述金属底壳密封。
本发明实施例提供一种卫星导航定位天线，包括无源天线模块，以及与所述无源天线模块连接的接收放大模块和发射放大模块，所述无源天线模块、接收放大模块和发射放大模块依次层叠设置并被封装于密闭结构内；与现有技术相比，对天线的结构进行了改进，减少了天线的体积。所述无源天线模块包括至少一个用于接收信号的介质基板微带天线以及至少一个用于发射信号的介质基板微带天线；所述接收放大模块，用于对所述无源天线模块中用于接收信号的介质基板微带天线所接收到的信号进行滤波放大，其中，所述无源天线模块和所述接收放大模块设置于第一电路板的两面；所述发射放大模块，用于对发射信号进行放大滤波后输出给所述无源天线模块中的用于发射信号的介质基板微带天线进行信号发射，其中，所述发射放大模块设置于第二电路板上。采用该方法，通过各模块的叠层设计，及无源天线模块和接收放大模块共用于同一电路板的两面，实现了卫星导航定位天线的小型化。
附图说明
图1为本发明实施例提供的卫星导航定位天线结构示意图；
图2为本发明实施例提供的卫星导航定位天线堆叠示意图；
图3为本发明实施例提供的发射放大模块所处位置示意图；
图4为本发明实施例提供的无源天线模块示意图；
图5为本发明实施例提供的接收放大模块和发射放大模块电路原理框图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种卫星导航定位天线，包括无源天线模块，以及与所述无源天线模块连接的接收放大模块和发射放大模块，所述无源天线模块、接收放大模块和发射放大模块依次层叠设置并被封装于密闭结构内；与现有技术相比，对天线的结构进行了改进，减少了天线的体积。所述无源天线模块包括至少一个用于接收信号的介质基板微带天线以及至少一个用于发射信号的介质基板微带天线；所述接收放大模块，用于对所述无源天线模块中用于接收信号的介质基板微带天线所接收到的信号进行滤波放大，其中，所述无源天线模块和所述接收放大模块设置于第一电路板的两面；所述发射放大模块，用于对发射信号进行放大滤波后输出给所述无源天线模块中的用于发射信号的介质基板微带天线进行信号发射，其中，所述发射放大模块设置于第二电路板上。采用该方法，通过各模块的叠层设计，及无源天线模块和接收放大模块共用于同一电路板的两面，实现了卫星导航定位天线的小型化，同时由于结构的改进，天线重量也得到了减轻。
以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1～图3所示，本发明实施例卫星导航定位天线包括无源天线模块104、以及与所述无源天线模块104连接的接收放大模块105和发射放大模块106，所述无源天线模块104、接收放大模块105和发射放大模块106依次层叠设置并被封装于密闭结构内。
所述无源天线模块104包括至少一个用于接收信号的介质基板微带天线以及至少一个用于发射信号的介质基板微带天线。
所述接收放大模块105，用于对所述无源天线模块104中用于接收信号的介质基板微带天线所接收到的信号进行滤波放大。
所述发射放大模块106，用于对发射信号进行放大滤波后输出给所述无源天线模块104中的用于发射信号的介质基板微带天线进行信号发射。
进一步地，所述无源天线模块104包括三个介质基板微带天线，如图4所示，分别是第一介质基板微带天线201、第二介质基板微带天线202和第三介质基板微带天线203。其中，第一介质基板微带天线201用于接收北斗一代S频段信号，实现右旋圆极化；第二介质基板微带天线202用于发射北斗一代L频段信号，实现左旋圆极化；第三介质基板微带天线203用于接收GPS L1频段信号，以及北斗二代B3频段或北斗二代B1频段信号，实现右旋圆极化；每个介质基板微带天线对应于一个工作频段，形成三个频率的接收发射频段组合。
其中，所述无源天线模块104包括的三片介质基板微带天线分别通过金属探针204与所述接收放大模块105的信号输入端子301和信号输入端子307相连接，与发射放大模块106的信号输出端子320相连接，从而实现卫星导航定位天线信号的接收和发射。
进一步的，所述无源天线模块104的三片介质基板为高介电常数的复合基板或陶瓷基板等板才，采用该方法，充分缩小了卫星导航定位天线的体积。
进一步地，所述卫星导航定位天线包括无源天线模块104在信号接收方向上，所对应的接收放大模块中至少包含两路放大电路，用于对一个用于接收信号的介质基板微带天线接收的信号进行滤波放大。
如图5所示，接收放大模块105包括两个接收频段的低噪声放大器电路；其中，在一个接收频段的低噪声放大器电路中，信号输入端子301接收的信号先经过第一滤波器302滤波，再经过第一放大器303放大，再经过第二滤波器304滤波，通过第二放大器305和第三放大器306放大；在另外一个接收频段的低噪声放大器电路中，信号输入端子307接收的信号先经过第一滤波器308滤波，再经过第一放大器309放大，再经过第二滤波器310滤波，通过第二放大器311和第三放大器312放大；以上两个接收频段的低噪声放大器电路将第一滤波器位于所述信号接收方向的首位，可以增加各个接收频段之间的隔离度，提高天线整体的抗干扰能力。
进一步地，本发明实施例中，在信号接收方向上的放大电路中，采用二级滤波三级放大结构，能够确保天线的增益以及带外抑制度能够达到设计值。
进一步地，所述无源天线模块104和所述接收放大模块105设置于第一电路板的两面，具体如图2和图3所示，本发明实施例中采用无源天线模块104包括的三片介质基板微带天线和接收放大模块105共用一块电路板的结构，提高了空间利用的效率，减小了卫星导航定位天线的体积。
进一步地，所述卫星导航定位天线包括无源天线模块104在信号发射方向上，所对应的发射放大模块中至少包含一路放大电路，用于对一个用于发射信号的介质基板微带天线接收的信号进行放大滤波。
如图5所示，发射放大模块106包括一个发射频段的放大电路，在信号发射方向上，放大电路依次连接的第四放大器315，第五放大器317，第六放大器318和第三滤波器319，其中，发射信号逐级放大达到所需要的功率值，最后经过滤波器，从信号输出端子320输出，通过天线发射。
进一步地，所述发射放大模块106还包括功率检测器316，以及与所述功率检测器316连接的使能控制电路(图中未示出所述使能控制电路)；
所述功率检测器316，用于检测经过放大电路待发射信号的功率，其中，发射信号经过放大电路后，能确保功率检测电路可以在一个宽功率范围内检测相应功率的大小，功率检测器316通过检测发射功率值的大小来判断是否有发射信号存在，如果发射信号存在且大于达到功率检测设定的阈值时，开启所述使能控制电路；
所述使能控制电路，用于在开启后，启动所述发射放大模块106，在所述待发射信号发射完成后，关闭所述发射放大模块106。
其中，发射放大模块106包括功率检测器316和功率放大电路，这两路信号通过功分器314实现分路。
进一步地，所述密闭结构包括金属底壳102和天线罩101。
所述的金属底壳102具有环形凹槽，用于安放防水密封圈；天线通过带有防水密封圈的TNC(Threaded Neill-Concelman，接头螺纹)接头103和外部线缆进行连接，TNC接头103通过螺丝固定到金属底壳102上，所用的螺丝涂有防水胶。其中，所述TNC接头103可以是TNC公头，也可以是TNC母头。
所述天线罩101和金属底壳102通过防水密封圈及自攻螺丝加固。
进一步地，所述发射放大模块106设置于第二电路板上，所述第二电路板通过螺丝固定在金属底壳102内部，采用该方法，能够有效形成散热途径，将发射放大模块106的热量通过金属底壳102释放到外界环境中。
所述设置于第一电路板的两面的无源天线模块104和所述接收放大模块105通过螺丝固定在金属底壳102内部，且所述设置于第一电路板的接收放大模块上设置有金属屏蔽罩，所述设置于第二电路板的发射放大模块上设置有金属屏蔽罩；或所述设置于第一电路板的接收放大模块和上述设置于第二电路板的发射放大模块之间设置有金属垫圈。
进一步地，无源天线模块104包括的三片介质基板微带天线分别通过金属探针204与所述接收放大模块105和发射放大模块106点连接，两路接收信号和一路发射信号最终通过合路器313实现合路，合路器313和带有防水密封圈的TNC接头103相连接。
进一步地，所述包括天线罩101、金属底壳102、带有防水密封圈的TNC接头103、无源天线模块104、接收放大模块105和发射放大模块106的卫星导航定位天线的直径85mm，整体高度38mm。
本发明实施例提供一种卫星导航定位天线，包括无源天线模块，以及与所述无源天线模块连接的接收放大模块和发射放大模块，所述无源天线模块、接收放大模块和发射放大模块依次层叠设置并被封装于密闭结构内；与现有技术相比，对天线的结构进行了改进，减少了天线的体积。所述无源天线模块包括至少一个用于接收信号的介质基板微带天线以及至少一个用于发射信号的介质基板微带天线；所述接收放大模块，用于对所述无源天线模块中用于接收信号的介质基板微带天线所接收到的信号进行滤波放大，其中，所述无源天线模块和所述接收放大模块设置于第一电路板的两面；所述发射放大模块，用于对发射信号进行放大滤波后输出给所述无源天线模块中的用于发射信号的介质基板微带天线进行信号发射，其中，所述发射放大模块设置于第二电路板上。采用该方法，通过各模块的叠层设计，及无源天线模块和接收放大模块共用于同一电路板的两面，实现了卫星导航定位天线的小型化，同时由于结构的改进，天线重量也得到了减轻。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种卫星导航定位天线，其特征在于，包括：无源天线模块，以及与所述无源天线模块连接的接收放大模块和发射放大模块，所述无源天线模块、接收放大模块和发射放大模块依次层叠设置并被封装于密闭结构内；
所述无源天线模块包括至少一个用于接收信号的介质基板微带天线以及至少一个用于发射信号的介质基板微带天线；
所述接收放大模块，用于对所述无源天线模块中用于接收信号的介质基板微带天线所接收到的信号进行滤波放大，其中，所述无源天线模块和所述接收放大模块设置于第一电路板的两面；
所述发射放大模块，用于对发射信号进行放大滤波后输出给所述无源天线模块中的用于发射信号的介质基板微带天线进行信号发射，其中，所述发射放大模块设置于第二电路板上。
2.如权利要求1所述卫星导航定位天线，其特征在于，所述接收放大模块中包含至少一路放大电路，用于对一个用于接收信号的介质基板微带天线接收的信号进行滤波放大；
在信号接收方向上，所述接收放大模块中的放大电路包括第一滤波器，所述第一滤波器位于所述信号接收方向上的首位。
3.如权利要求2所述卫星导航定位天线，其特征在于，所述接收放大模块中的放大电路在信号接收方向上依次连接所述第一滤波器、第一放大器、第二滤波器、第二放大器和第三放大器。
4.如权利要求1所述卫星导航定位天线，其特征在于，所述发射放大模块中包含至少一路放大电路，用于对一个用于发射信号的介质基板微带天线接收的信号进行放大滤波；
在信号发射方向上，所述发射放大模块中的一路放大电路包括依次连接的第四放大器、第五放大器、第六放大器和第三滤波器。
5.如权利要求4所述卫星导航定位天线，其特征在于，所述发射放大电路还包括功率检测器，以及与所述功率检测器连接的使能控制电路；
所述检测电路，用于检测待发射信号的功率，并在检测到待发射信号的功率大于设定的阈值时，开启所述使能控制电路；
所述使能控制电路，用于在开启后，启动所述发射放大模块，在所述待发射信号发射完成后，关闭所述发射放大模块。
6.如权利要求1所述卫星导航定位天线，其特征在于，所述无源天线模块包括三个介质基板微带天线，其中，第一介质基板微带天线用于接收信号，第二介质基板微带天线用于发射信号，第三介质基板微带天线用于接收信号；
在信号接收方向上，所述接收放大模块中至少包含两路放大电路；
在信号发射方向上，所述发射放大模块中至少包含一路放大电路。
7.如权利要求6所述卫星导航定位天线，其特征在于，
所述第一介质基板微带天线用于接收北斗一代S频段信号；
所述第二介质基板微带天线用于发射北斗一代L频段信号；
所述第三介质基板微带天线用于接收全球定位系统GPS L1频段信号，以及北斗二代B3频段或北斗二代B1频段信号。
8.如权利要求1所述卫星导航定位天线，其特征在于，所述无源天线模块的介质基板为高介电常数的复合基板或陶瓷基板。
9.如权利要求1所述卫星导航定位天线，其特征在于，所述设置于第一电路板的接收放大模块上设置有金属屏蔽罩，所述设置于第二电路板的发射放大模块上设置有金属屏蔽罩；或
所述第一电路板和所述第二电路板之间设置有金属垫圈。
10.如权利要求1至9任一权利要求所述卫星导航定位天线，其特征在于，所述密闭结构包括金属底壳和天线罩；
所述无源天线模块、接收放大模块和发射放大模块固定于所述金属底壳内部；
所述金属底壳设置有接头螺纹TNC接头，所述TNC接头与所述发射放大模块和所述接收放大模块电连接；
所述天线罩与所述金属底壳密封。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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