CN109613482A - 一种具有远程监控报警功能的船舶导航雷达 - Google Patents

一种具有远程监控报警功能的船舶导航雷达 Download PDF

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Abstract

本发明涉及北斗导航用户终端技术领域和船舶自动识别系统(AIS)领域，具体公开一种具有远程监控报警功能的船舶导航雷达，包括从下到上的腔体、天线体、外护罩，天线体和外护罩固定在腔体上，外护罩将天线体密封在外护罩内；所述天线体从上到下依次包括第一层的以AIS天线为中心均匀分布的不同频段的圆极化天线、第二层的阻抗匹配网络、第三层的阻抗匹配网络底板、最下方的连接器，所述圆极化天线通过同轴馈电的方式焊接在阻抗匹配网络上，压在阻抗匹配网络底板上，连接器穿过阻抗匹配网络底板焊接在阻抗匹配网络上。本发明的优点是，把北斗天线和AIS天线集成同一个外护罩内，密封后提高天线的三防(防霉菌、防潮湿、防盐雾)能力，提高了天线在海上的使用寿命。

Description

一种具有远程监控报警功能的船舶导航雷达
技术领域
本发明涉及北斗导航用户终端技术领域和船舶自动识别系统(AIS)领域，具体公开一种具有远程监控报警功能的船舶导航雷达，适合作用于AIS系统，BD2-B1、GPS-L1、BD-L、BD-S波段的全球定位系统的天线，特别是一种具有远程监控报警功能的船舶导航雷达。
背景技术
船舶自动识别系统(Automatic Identification System,简称AIS系统)，由岸基(基站)设施和船载设备共同组成，是一种新型的集网络技术、现代通讯技术、计算机技术、电子信息显示技术为一体的数字助航系统,配合全球定位系统 (GPS)将船位、船速、改变航向率及航向等船舶动态结合船名、呼号、吃水及危险货物等船舶静态资料由甚高频(VHF)向附近水域船舶及岸台广播，使邻近船舶及岸台能及时掌握附近海面所有船舶之动静态资讯，得以立刻互相通话协调，采取必要避让行动，有效保障船舶航行安全。目前，随着我国自有北斗卫星导航卫星导航系统发展，在渔船导航应用的越来越多，使用AIS系统配有北斗导航系统比使用GPS系统更具有优势，既可为用户提供连续定位，测速能力(即所谓无源导航定位)，又可进行无信息传输的高安全级别的位置报告。因此我公司提出了一种具有远程监控报警功能的船舶导航雷达的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有远程监控报警功能的船舶导航雷达，不同频段的圆极化天线以一个AIS垂直极化的线极化天线为中心均匀分布在天线腔内，是一种用于AIS系统、北斗RNSS和RDSS系统的应用天线。
为了实现上述目的，本发明采用了以下的技术方案：一种具有远程监控报警功能的船舶导航雷达，包括从下到上的腔体、天线体、外护罩，天线体和外护罩固定在腔体上，外护罩将天线体密封在外护罩内；
所述天线体从上到下依次包括第一层的以AIS天线为中心均匀分布的不同频段的圆极化天线、第二层的阻抗匹配网络、第三层的阻抗匹配网络底板、最下方的连接器，所述圆极化天线通过同轴馈电的方式焊接在阻抗匹配网络上，压在阻抗匹配网络底板上，连接器穿过阻抗匹配网络底板焊接在阻抗匹配网络上。
其中，所述圆极化天线包括B/L微带贴片天线、L微带贴片天线、S微带贴片天线。
其中，所述阻抗匹配网络包括上部基板、位于上部基板上的微带线。
其中，所述AIS天线包括内部介质棒、外部螺旋，外部螺旋底端焊接在所述阻抗匹配网络的微带线上。
其中，所述B/L微带贴片天线包括下部基板、馈电点、上部贴片、切角，所述上部贴片附着在下部基板上，使用探针上端焊接在馈电点上，下端与所述阻抗匹配网络上的微带线焊接。
其中，所述L微带贴片天线包括下部基板、馈电点、上部贴片、切角、，所述上部贴片附着在下部基板上，使用探针上端焊接在馈电点上，下端与所述阻抗匹配网络上的微带线焊接。
其中，所述S微带贴片天线包括下部基板、馈电点、上部贴片、切角、，所述上部贴片附着在下部基板上，使用探针上端焊接在馈电点上，下端与所述阻抗匹配网络上的微带线焊接。
其中，所述腔体上加工有安装外护罩的第一安装孔、连接器出口、安装天线体的第二安装孔、密封槽，所述天线体通过第二安装孔用螺钉固定在腔体上；所述外护罩旋装在密封槽里，密封槽里加装密封圈，再通过第一安装孔用螺钉固定在腔体上。
本发明与现有技术相比具有以下有点：
1.本发明把北斗天线和AIS天线集成同一个天线上，有效的减少了要实现同功能天线的个数。
2.本发明把北斗天线和AIS天线集成同一个外护罩内，密封后提高天线的三防(防霉菌、防潮湿、防盐雾)能力，提高了天线在海上的使用寿命。
3.本发明缩小了AIS天线的尺寸，易于安装。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的总体结构示意图；
图2是本发明实施例总体结构拆开罩子的示意图；
图3是本发明实施例天线体分解示意图；
图4是本发明实施例B1/L1微带贴片天线的示意图；
图5是本发明实施例L微带贴片天线的示意图；
图6是本发明实施例S微带贴片天线的示意图；
图7是本发明实施例AIS天线的示意图；
图8是本发明实施例阻抗匹配网络的示意图；
图9是本发明实施例阻抗匹配网络底板示意图；
图10是本发明实施例腔体示意图；
图11是本发明实施例B1微带贴片天线方向图；
图12是本发明实施例L1微带贴片天线方向图；
图13是本发明实施例L微带贴片天线方向图；
图14是本发明实施例S微带贴片天线方向图；
图15是本发明实施例AIS天线方向图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1，本发明完全是一个密封结构。
参照图2，本发明由上中下三层结构安装而成，从下到上包括腔体1，天线体2，外护罩3，天线体2和外护罩3固定在腔体1上，外护罩3将天线体 2密封在外护罩3内。
参照图3，本发明天线体2的分解图从上到下，依次包括第一层的以AIS天线9为中心均匀分布的B1/L1微带贴片天线6、L微带贴片天线7、S微带贴片天线8，第二层的阻抗匹配网络5，第三层的阻抗匹配网络底板4，最下方的连接器10。所述B1/L1微带贴片天线6、L微带贴片天线7、S微带贴片天线8通过同轴馈电的方式焊接在阻抗匹配网络5上，压在阻抗匹配网络底板4 上，连接器10穿过阻抗匹配网络底板4焊接在阻抗匹配网络5上。
参照图4，所述B1/L1微带贴片天线6包括下部基板15、馈电点16、上部贴片17、切角18、19，所述上部贴片17附着在下部基板15上，使用探针上端锡焊在馈电点16上，下端与所述阻抗匹配网络5上的微带线54焊接。
参照图5，所述L微带贴片天线7包括下部基板20、馈电点21、上部贴片 22、切角23、24，所述上部贴片22附着在下部基板20上，使用探针上端锡焊在馈电点21上，下端与所述阻抗匹配网络5上的微带线55焊接。
参照图6，所述S微带贴片天线8包括下部基板26、馈电点27、上部贴片 28、切角29、30，所述上部贴片28附着在下部基板26上，使用探针上端锡焊在馈电点27上，下端与所述阻抗匹配网络5上的微带线52焊接。
其中S微带贴片天线8、L微带贴片天线7、B1/L1微带贴片天线6采用中心同轴馈电的方式，切角实现其圆极化。以于中心馈电点相连的微带线为轴，切角在左下和右上的贴片天线是右旋圆极化(如图6所示的S微带贴片天线、图4所示的B1/L1微带贴片天线)，切角在左上和右下的贴片天线是左旋圆极化(如图5所示的L微带贴片天线)。
为了保证尺寸，S微带贴片天线8选用低介电常数的基板，B1/L1微带贴片天线6及L微带贴片天线7需用高介电常数的基板。通过计算仿真和优化，得出最佳尺寸，并且保证三个微带贴片天线的在低仰角20度的时候最小增益大于 -4dBic。
参照图7，所述AIS天线9包括内部介质棒91、外部螺旋92，外部螺旋92 底端锡焊在所述阻抗匹配网络5的微带线53上。AIS天线的极化方式是垂直极化，由于天线频率在VHF频段，要缩小尺寸，所以采用螺旋天线增加有限尺寸内的线长，中间加支撑介质，再通过阻抗匹配电路匹配到50Ω。仿真结果增益在-7.2dBi，客户实际使用能够满足通信10海里通信的要求。
AIS天线采用法向模介质螺旋天线形式，位于腔体1中心，增益在AIS频段最大可达到-7.2dBi(仿真数据)，北斗天线采用微带贴片天线形式，均匀分布在AIS天线周围，在BD-B1、GPS-L1、BD-L、BD-S频段，其低仰角20度增益≤-4dBi(实测数据)。
参照图8，所述阻抗匹配网络5包括上部基板51、位于上部基板51上的微带线52、53、54、55。连接器和天线分别焊接在微带线的两端。
参照图9，所述阻抗匹配网络底板4被覆盖在阻抗匹配网络5下，连接器 10穿过阻抗匹配网络底板4焊接在阻抗匹配网络5上。
参照图10，所述腔体1上加工有安装外护罩3的第一安装孔11、连接器出口12、安装天线体2的第二安装孔13、密封槽14，所述天线体2通过第二安装孔13用螺钉固定在腔体1上，所述外护罩3旋装在密封槽14里，密封槽14里加装密封圈，再通过第一安装孔11用螺钉固定在腔体1上。
由图11可以看出，本发明B1频段(B1/L1微带贴片天线)最大增益 4.30dBi，低仰角20°最小值-2.12dBi。
由图12可以看出，本发明L1频段(B1/L1微带贴片天线)最大增益 3.46dBi，低仰角20°最小值-2.93dBi。
由图13可以看出，本发明L频段(L微带贴片天线)最大增益3.97dBi，低仰角10°最小值-2.28dBi。
由图14可以看出，本发明S频段(S微带贴片天线)最大增益5.71dBi，低仰角10°最小值-3.46dBi。
由图15可以看出，本发明AIS频段(AIS天线)最大增益-7.2dBi。
可见，本发明满足我国BD-2卫星导航定位系统用户机天线所有要求。
优选的，焊接方式还可以通过其他方式来实现，不仅限于锡焊。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有远程监控报警功能的船舶导航雷达，其特征在于：包括从下到上的腔体(1)、天线体(2)、外护罩(3)，天线体(2)和外护罩(3)固定在腔体(1)上，外护罩(3)将天线体(2)密封在外护罩(3)内；
所述天线体(2)从上到下依次包括第一层的以AIS天线(9)为中心均匀分布的不同频段的圆极化天线、第二层的阻抗匹配网络(5)、第三层的阻抗匹配网络底板(4)、最下方的连接器(10)，所述圆极化天线通过同轴馈电的方式焊接在阻抗匹配网络(5)上，压在阻抗匹配网络底板(4)上，连接器(10)穿过阻抗匹配网络底板(4)焊接在阻抗匹配网络(5)上。
2.根据权利要求1所述的一种具有远程监控报警功能的船舶导航雷达，其特征在于：所述圆极化天线包括B1/L1微带贴片天线(6)、L微带贴片天线(7)、S微带贴片天线(8)。
3.根据权利要求2所述的一种具有远程监控报警功能的船舶导航雷达，其特征在于：所述阻抗匹配网络(5)包括上部基板(51)、位于上部基板(51)上的微带线(52、53、54、55)。
4.根据权利要求3所述的一种具有远程监控报警功能的船舶导航雷达，其特征在于：所述AIS天线(9)包括内部介质棒(91)、外部螺旋(92)，外部螺旋(92)底端焊接在所述阻抗匹配网络(5)的微带线(53)上。
5.根据权利要求3所述的一种具有远程监控报警功能的船舶导航雷达，其特征在于：所述B1/L1微带贴片天线(6)包括下部基板(15)、馈电点(16)、上部贴片(17)、切角(18、19)，所述上部贴片(17)附着在下部基板(15)上，使用探针上端焊接在馈电点(16)上，下端与所述阻抗匹配网络(5)上的微带线(54)焊接。
6.根据权利要求3所述的一种具有远程监控报警功能的船舶导航雷达，其特征在于：所述L微带贴片天线(7)包括下部基板(20)、馈电点(21)、上部贴片(22)、切角(23、24)，所述上部贴片(22)附着在下部基板(20)上，使用探针上端焊接在馈电点(21)上，下端与所述阻抗匹配网络(5)上的微带线(55)焊接。
7.根据权利要求3所述的一种具有远程监控报警功能的船舶导航雷达，其特征在于：所述S微带贴片天线(8)包括下部基板(26)、馈电点(27)、上部贴片(28)、切角(29、30)，所述上部贴片(28)附着在下部基板(26)上，使用探针上端焊接在馈电点(27)上，下端与所述阻抗匹配网络(5)上的微带线(52)焊接。
8.根据权利要求1所述的一种具有远程监控报警功能的船舶导航雷达，其特征在于：所述腔体(1)上加工有安装外护罩(3)的第一安装孔(11)、连接器出口(12)、安装天线体(2)的第二安装孔(13)、密封槽(14)，所述天线体(2)通过第二安装孔(13)用螺钉固定在腔体(1)上；
所述外护罩(3)旋装在密封槽(14)里，密封槽(14)里加装密封圈，再通过第一安装孔(11)用螺钉固定在腔体(1)上。
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