CN109546331B - 一种小型化平面双频段高精度卫星导航天线 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种小型化平面双频段高精度卫星导航天线，包括介质板和印制线路底板；所述介质板包括若干个高频馈电点、高频辐射面、若干个低频馈电点和低频辐射面；所述低频辐射面内圈分布有短路柱；所述介质板四周分布有向上枝节和向下枝节，所述向上枝节和印制线路底板相接触，所述向下枝节和低频辐射面相连接，所述向上枝节和向下枝节之间形成耦合缝隙，本发明很好解决了天线小型化、双频段及天线相位中心高程等问题，重点给出了高精度卫星导航天线小型化平面双频段的设计方案，在有效减小天线体积的同时有效的降低天线重量。

Description

一种小型化平面双频段高精度卫星导航天线
技术领域
本发明涉及卫星导航天线领域，具体涉及到一种小型化平面双频段高精度卫星导航天线。
背景技术
随着我国北斗卫星导航系统建设的不断完善，与北斗定位导航相关的应用得到了大力发展，涵盖了传统的测绘测量到当下无人自动驾驶、无人机等热点。为了实现高精度导航定位，目前定位设备往往会同时接收北斗、GPS(Global Positioning System)、GLONASS(Global Navigation Satellite System)导航系统不同频段的卫星信号，实现多系统联合定位，并通过实时差分技术进一步提高定位精度。
为了满足定位设备接收北斗、GPS、GLONASS等导航系统不同频段的卫星信号，现有高精度定位设备多采用传统的上下两片叠层天线方案，上层天线对应接收北斗B1频段(1561.098MHz)、GPS L1频段(1575.42MHz)，GLONASS高频段卫星信号；下层天线对应接收北斗B2频段(1207.14MHz)、B3频段(1268.52MHz)，GPS L2频段(1227.6MHz)等低频段卫星信号。
传统的上下两片叠层天线方案不仅体积大，厚度高，一方面加大了定位设备的体积，另一方面也是给天线低仰角增益，天线相位中心高程差等带来不利影响。
发明内容
为了解决上述不足的缺陷，本发明提供了一种小型化平面双频段高精度卫星导航天线，该天线具备小体积，平面结构，稳定相位中心，能够应用于测绘、汽车导航、无人自动驾驶等高精度定位相关领域。
本发明提供了一种小型化平面双频段高精度卫星导航天线，包括介质板和印制线路底板；所述介质板包括若干个高频馈电点、高频辐射面、若干个低频馈电点和低频辐射面；所述低频辐射面内圈分布有短路柱；所述介质板四周分布有向上枝节和向下枝节，所述向上枝节和印制线路底板相接触，所述向下枝节和低频辐射面相连接，所述向上枝节和向下枝节之间形成耦合缝隙。
上述的天线，其中，所述高频辐射面和低频辐射面通过弯曲缝隙隔离开。
上述的天线，其中，所述高频馈电点、低频馈电点均为4个。
上述的天线，其中，所述耦合缝隙为矩形耦合缝隙或三角形耦合缝隙或正弦曲线耦合缝隙。
上述的天线，其中，所述四个低频馈电点依次相隔90度均匀分布在四个方向上；所述四个高频馈电点依次相隔90度均匀分布在四个方向上。
上述的天线，其中，所述低频段辐射面内圈的短路柱两个一组，相隔30度均匀分布一周。
本发明提供了一种小型化平面双频段高精度卫星导航天线具有以下有益效果：本发明很好解决了天线小型化、双频段及天线相位中心高程等问题，重点给出了高精度卫星导航天线小型化平面双频段的设计方案，在有效减小天线体积的同时有效的降低天线重量。相对于传统叠层高精度天线方案，在采用相同介电常数或相同材料情况下，天线口径缩小30％左右，天线厚度降低30％左右，对定位终端小型化和轻量化提供了有效途径；同时，本发明的设计方案还可以应用在本领域的其他场合，都能够起到很好的小型化作用，对天线小型化具备重要的意义；本发明给出了一种小型化平面双频段高精度卫星导航天线实现方案，生产装配工艺简单，性能满足高精度测量需求；本发明缩小了高精度卫星导航天线体积，有利于终端设备的缩小和重量的减轻，尤其是对于国土资源测绘测量方面；本发明所采用的电镀工艺及加工方式成熟，生产成本低，有利于产品的大规模应用。具备良好的经济效益。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1为本发明一种小型化平面双频段高精度卫星导航天线的整体设计图。
图2为本发明一种小型化平面双频段高精度卫星导航天线的整体侧视图。
图3为本发明一种小型化平面双频段高精度卫星导航天线的低频段方向图。
图4为本发明一种小型化平面双频段高精度卫星导航天线的高频段方向图。
图5、图6分别为本发明的不同实施方式。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
参照图1所示，本发明提供的一种小型化平面双频段高精度卫星导航天线，包括介质板和印制线路底板；所述介质板包括若干个高频馈电点、高频辐射面、若干个低频馈电点和低频辐射面；所述低频辐射面内圈分布有短路柱；所述介质板四周分布有向上枝节和向下枝节，所述向上枝节和印制线路底板相接触，所述向下枝节和低频辐射面相连接，所述向上枝节和向下枝节之间形成耦合缝隙，其中高频辐射面和低频辐射面通过弯曲缝隙隔离开，高频馈电点、低频馈电点均为4个，进一步优选，耦合缝隙为矩形耦合缝隙或三角形耦合缝隙或正弦曲线耦合缝隙。
在本发明中，四个低频馈电点依次相隔90度均匀分布在四个方向上；四个高频馈电点依次相隔90度均匀分布在四个方向上；低频段辐射面内圈的短路柱成对，相隔30度均匀分布一周；通过M2螺丝作为低频馈电连接低频辐射面和PCB，同时，将介质板和PCB固定在一起；介质板上的高频辐射面、低频辐射面及介质板四周的向上枝节和向下枝节通过电镀工艺实现；介质板为常见的微波板材，如聚四氟乙烯，PPO工程塑料等；现有传统的上下两片叠层天线方案不仅体积大，厚度高，一方面加大了定位设备的体积，另一方面也是给天线低仰角增益，天线相位中心高程差等带来不利影响。本发明采用单层介质板方案，实现了高低频段的接收；同时有别于目前的平面双频天线，本发明在介质板四周均匀分布向上枝节和向下枝节，向上枝节和PCB底板相接触，向下枝节和低频辐射面相连接，向上枝节和向下枝节之间形成矩形耦合缝隙。通过耦合分析，进一步缩小了天线的体积，以及生产装配工艺简单，而且性能满足高精度测量需求；缩小了高精度卫星导航天线体积，有利于终端设备的缩小和重量的减轻，尤其是对于国土资源测绘测量方面；采用的电镀工艺及加工方式成熟，生产成本低，有利于产品的大规模应用，具备良好的经济效益。
以下提供一具体的实施方式
实施例1
本发明包括介质板11和印制线路底板10；介质板11包括四个高频馈电点1、高频辐射面4、四个低频馈电点2、低频辐射面6；高频辐射面4和低频辐射面6通过弯曲缝隙隔离开；低频辐射面6内圈均匀分布有短路柱7；介质板11四周均匀分布向上枝节8和向下枝节9，其特征是：所述的向上枝节8和印制线路底板10相接触，向下枝节9和低频辐射面6相连接，向上枝节8和向下枝节9之间形成矩形耦合缝隙。如图2所示，给出了本发明整体侧视图。
在具体实施过程中，向上枝节8和向下枝节9之间所形成的耦合缝隙不局限矩形，还可以包括三角形和正弦。如图5所示给出了本发明第二种实现方式，向上枝节8-1和向下枝节9-1之间形成三角形耦合缝隙。如图6所示给出了本发明第三种实现方式，向上枝节8-2和向下枝节9-2之间形成正弦曲线耦合缝隙。此外，可以根据设计需求，调节耦合分析的宽度以及长度，实现不同频段的小型化。
本发明的四个低频馈电点2依次相隔90度均匀分布在四个方向上；四个高频馈电点1依次相隔90度均匀分布在四个方向上。低频段辐射面6内圈的短路柱7两个一组，相隔30度均匀分布一周，同样有利于天线的小型化。
本发明的四个低频馈电点2，通过M2螺丝贯穿低频馈电点2实现连接低频辐射面6和印制线路底板10，同时，将介质板11和印制线路底板10固定在一起。
本发明介质板10上的高频辐射面4、低频辐射面6及介质板10四周的向上枝节8和向下枝节9通过电镀工艺实现。介质板10为常见的微波板材，如聚四氟乙烯，低介电损耗工程塑料等。
图3给出了图1所示结构下的北斗B2频点(1207.14MHz)方向图，图4给出了图1所示结构下的北斗B1频点(1561.098MHz)方向图。本实施例很好解决了天线小型化、双频段及天线相位中心高程等问题，重点给出了高精度卫星导航天线小型化平面双频段的设计方案，在有效减小天线体积的同时有效的降低天线重量。相对于传统叠层高精度天线方案，在采用相同介电常数或相同材料情况下，天线口径缩小30％左右，天线厚度降低30％左右，对定位终端小型化和轻量化提供了有效途径。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (5)

1.一种小型化平面双频段高精度卫星导航天线，其特征在于，包括介质板和印制线路底板；所述介质板包括若干个高频馈电点、高频辐射面、若干个低频馈电点和低频辐射面，通过将高频辐射面设置在介质板上表面的中心、低频辐射面共面同心环设在高频辐射面的外围；
所述低频辐射面内圈分布有短路柱；所述介质板侧表面四周分布有向上枝节和向下枝节，所述向上枝节和印制线路底板相接触，所述向下枝节和低频辐射面相连接，所述向上枝节和向下枝节之间形成耦合缝隙，所述耦合缝隙为正弦曲线耦合缝隙。
2.如权利要求1所述的一种小型化平面双频段高精度卫星导航天线，其特征在于，所述高频辐射面和低频辐射面通过弯曲缝隙隔离开。
3.如权利要求2所述的一种小型化平面双频段高精度卫星导航天线，其特征在于，所述高频馈电点、低频馈电点均为4个。
4.如权利要求3所述的一种小型化平面双频段高精度卫星导航天线，其特征在于，所述四个低频馈电点依次相隔90度均匀分布在四个方向上；所述四个高频馈电点依次相隔90度均匀分布在四个方向上。
5.如权利要求4所述的一种小型化平面双频段高精度卫星导航天线，其特征在于，所述低频段辐射面内圈的短路柱两个一组，相隔30度均匀分布一周。
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