CN109768369B

CN109768369B - 多模多频组合天线及gnss接收机

Info

Publication number: CN109768369B
Application number: CN201910097361.5A
Authority: CN
Inventors: 朱勇安; 李晓鹏; 张华福; 张俊; 黄俊峰
Original assignee: Hi Target Surveying Instrument Co ltd
Current assignee: Hi Target Surveying Instrument Co ltd
Priority date: 2019-01-31
Filing date: 2019-01-31
Publication date: 2021-01-22
Anticipated expiration: 2039-01-31
Also published as: CN109768369A

Abstract

本发明涉及一种多模多频组合天线及GNSS接收机，多模多频组合天线包括第一屏蔽罩、GNSS射频板、GNSS天线、支架、网络主天线、网络分集天线及两个WIFI蓝牙天线。上述的多模多频组合天线，通过集成化设计思路，合理的优化设计布局，天线区合理净空，网络主天线和分集天线相互隔开，WIFI蓝牙天线相互隔开，且均对角放置，增加了物理距离，这样不仅提高隔离度，而且能保证GNSS天线的相位中心稳定，减小了GNSS天线由于几何不对称引起的相位误差；此外，结构设计合理，能保证高精度卫星信号、网络信号及WIFI蓝牙信号的有效接收与发射；另外，网络天线兼容主分集天线，充分利用空间信号更强的位置中的天线接收的信号，信噪比更高，信号传输质量更好。

Description

多模多频组合天线及GNSS接收机

技术领域

本发明涉及一种接收机，特别是涉及一种多模多频组合天线及GNSS接收机。

背景技术

GNSS(Global Navigation Satellite System，全球卫星导航系统)接收机常用的测量方法为实时动态差分法(real-time kinematic，RTK)，该方法是一种基于载波相位观测值的实时动态定位与测量技术，RTK技术通过实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到毫米级精度。GNSS接收机作为当前最主流的卫星导航技术测量应用产品，在现代测绘、交通、公共安全、救援、现代农业等领域应用日益广泛。

传统的GNSS接收机多采用铝镁合金的金属外壳，对天线的设计要求高，2G/3G/4G网络天线不好内置，WIFI蓝牙通信天线装置内置于接收机内部，射频性能经常会受到接收机的主机结构或模块以及接收机的金属外壳的影响，导致通信质量较差和通信距离较短，严重时甚至被动受到主机的电磁干扰而无法正常工作等。

发明内容

基于此，有必要克服现有技术的缺陷，提供一种多模多频组合天线及GNSS接收机，它能够提高兼容性，结构设计合理，能保证高精度卫星信号、网络信号及WIFI蓝牙信号的有效接收与发射。

其技术方案如下：一种多模多频组合天线，包括：第一屏蔽罩、GNSS射频板、GNSS天线，所述第一屏蔽罩罩设于所述GNSS射频板的下方，所述GNSS天线设置于所述GNSS射频板的上方中部并与所述GNSS射频板电性连接；支架、网络主天线、网络分集天线、两个WIFI蓝牙天线，所述支架设置于所述GNSS射频板上，所述网络主天线、所述网络分集天线、两个所述WIFI蓝牙天线设置于所述支架上并绕所述GNSS天线周向等间隔设置，且所述网络主天线与所述网络分集天线呈对角布置，两个所述WIFI蓝牙天线呈对角布置。

上述的多模多频组合天线，通过集成化设计思路，合理的优化设计布局，天线区合理净空，同频网络主天线和分集天线相互隔开，同频WIFI蓝牙天线相互隔开，且均对角放置，对角为同频天线，增加了物理距离，这样不仅提高隔离度，而且能保证GNSS天线的相位中心稳定，减小了GNSS天线由于几何不对称引起的相位误差；此外，结构设计合理，能保证高精度卫星信号、网络信号及WIFI蓝牙信号的有效接收与发射；另外，网络天线兼容主分集天线，充分利用空间信号更强的位置中的天线接收的信号，信噪比更高，信号传输质量更好。从而能设计出了兼容全频段GNSS天线、网络主天线和分集天线、以及双频WIFI蓝牙天线的轻小型组合天线。

在其中一个实施例中，所述的多模多频组合天线还包括第二屏蔽罩，所述第二屏蔽罩设置于所述第一屏蔽罩与所述GNSS射频板之间，所述GNSS射频板的板面包括位于板面中部的金属层区及位于所述金属层区外围的四个净空区，四个所述净空区分别与所述网络主天线、所述网络分集天线、两个所述WIFI蓝牙天线一一对应设置，所述第二屏蔽罩罩设于所述金属层区。

在其中一个实施例中，所述的多模多频组合天线还包括第一同轴转接线、第二同轴转接线、第三同轴转接线及第四同轴转接线，所述网络主天线、所述网络分集天线分别通过所述第一同轴转接线、所述第二同轴转接线与主机的网络模块电性连接，两个所述WIFI蓝牙天线分别通过所述第三同轴转接线及所述第四同轴转接线与所述主机的WIFI蓝牙模块电性连接。

在其中一个实施例中，所述GNSS射频板设有与所述网络主天线、所述网络分集天线、两个所述WIFI蓝牙天线分别对应电性连接的第一天线接口、第二天线接口、第三天线接口及第四天线接口，所述第一同轴转接线、所述第二同轴转接线、所述第三同轴转接线及所述第四同轴转接线分别与所述第一天线接口、所述第二天线接口、所述第三天线接口及所述第四天线接口对应电性连接。

在其中一个实施例中，所述GNSS射频板还设有与所述GNSS天线电性连接的SMP接口，所述SMP接口通过第五同轴转接线与主机的GNSS模块电性连接。

在其中一个实施例中，所述GNSS天线包括GNSS第一天线单元、四个第一馈电针、GNSS第二天线单元、四个第二馈电针、寄生电容锯齿单元及支撑柱；所述GNSS第一天线单元通过四个所述第一馈电针与所述GNSS射频板的四个第一馈电点电性连接，所述GNSS第二天线单元通过四个所述第二馈电针与所述GNSS射频板的四个第二馈电点电性连接，所述GNSS第一天线单元设置于所述GNSS第二天线单元的上方，所述GNSS第二天线单元通过所述支撑柱与所述GNSS射频板相连，所述寄生电容锯齿单元套设于所述GNSS第二天线单元外。

在其中一个实施例中，所述网络主天线为2G/3G/4G网络主天线，所述网络分集天线为2G/3G/4G网络分集天线。

在其中一个实施例中，所述网络主天线的工作频段包括GSM900/DCS频段、WCDMAB1/8频段、FDD LTE1/3和TDDLTE38/39/40/41频段。

在其中一个实施例中，所述GNSS天线的工作频段包括1521MHz～1621MHz和1164MHz～1300MHz；所述WIFI蓝牙天线的工作频段包括2.4GHz～2.481GHz和5.5GHz～5.8GHz。

一种GNSS接收机，包括所述的多模多频组合天线，金属化外壳，及非屏蔽顶盖板，所述多模多频组合天线设置在所述金属化外壳内的顶部，所述非屏蔽顶盖板可拆卸地设置在所述金属化外壳的顶面。具体而言，非屏蔽顶盖板为不具有屏蔽天线信号的塑胶板、橡胶板等等，从而不会影响GNSS天线、WIFI蓝牙天线及网络天线的信号向外发射与接收。

上述的GNSS接收机，由于包括所述的多模多频组合天线，其技术效果由所述的多模多频组合天线带来，与所述的多模多频组合天线的技术效果相同，不进行赘述。

附图说明

图1为本发明一实施例所述的多模多频组合天线的结构示意图；

图2为本发明一实施例所述的多模多频组合天线的俯视图；

图3为本发明一实施例所述的多模多频组合天线的侧视图；

图4为本发明一实施例所述的多模多频组合天线中的GNSS射频板的仰视图；

图5为本发明一实施例所述的多模多频组合天线的爆炸图。

附图标记：

10、多模多频组合天线，11、第一屏蔽罩，12、GNSS射频板，121、金属层区，122、净空区，123、SMP接口，13、GNSS天线，131、GNSS第一天线单元，132、第一馈电针，133、GNSS第二天线单元，134、第二馈电针，135、寄生电容锯齿单元，136、支撑柱，14、支架，15、网络主天线，16、网络分集天线，17、WIFI蓝牙天线，18、第二屏蔽罩，191、第一同轴转接线，192、第二同轴转接线，193、第三同轴转接线，194、第四同轴转接线，196、第一绝缘连接件，197、第二绝缘连接件，198、第三绝缘连接件，199、第四绝缘连接件。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在中间元件。相反，当元件为称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。

在一个实施例中，请参阅图1与图2及图5，一种多模多频组合天线10，包括：第一屏蔽罩11、GNSS射频板12、GNSS天线13、支架14、网络主天线15、网络分集天线16及两个WIFI蓝牙天线17。所述第一屏蔽罩11罩设于所述GNSS射频板12的下方，所述GNSS天线13设置于所述GNSS射频板12的上方中部并与所述GNSS射频板12电性连接。所述支架14设置于所述GNSS射频板12上，所述网络主天线15、所述网络分集天线16、两个所述WIFI蓝牙天线17设置于所述支架14上并绕所述GNSS天线13周向等间隔设置，且所述网络主天线15与所述网络分集天线16呈对角布置，两个所述WIFI蓝牙天线17呈对角布置。

上述的多模多频组合天线10，通过集成化设计思路，合理的优化设计布局，天线区合理净空，同频网络主天线15和分集天线相互隔开，同频WIFI蓝牙天线17相互隔开，且均对角放置，对角为同频天线，增加了物理距离，这样不仅提高隔离度，而且能保证GNSS天线13的相位中心稳定，减小了GNSS天线13由于几何不对称引起的相位误差；此外，结构设计合理，能保证高精度卫星信号、网络信号及WIFI蓝牙信号的有效接收与发射；另外，网络天线兼容主分集天线，充分利用空间信号更强的位置中的天线接收的信号，信噪比更高，信号传输质量更好。从而能设计出了兼容全频段GNSS天线13、网络主天线15和分集天线、以及双频WIFI蓝牙天线17的轻小型组合天线。

进一步地，请参阅图1与图5，所述的多模多频组合天线10还包括第二屏蔽罩18。所述第二屏蔽罩18设置于所述第一屏蔽罩11与所述GNSS射频板12之间。所述GNSS射频板12的板面包括位于板面中部的金属层区121及位于所述金属层区121外围的四个净空区122，四个所述净空区122分别与所述网络主天线15、所述网络分集天线16、两个所述WIFI蓝牙天线17一一对应设置，所述第二屏蔽罩18罩设于所述金属层区121。如此，网络主天线15、网络分集天线16、两个WIFI蓝牙天线17的辐射信号均能穿过GNSS射频板12的净空区122并到达第一屏蔽罩11，不再被GNSS射频板12拦截，这样便相对增大了网络主天线15、网络分集天线16、两个WIFI蓝牙天线17与参考地之间的距离，使天线匹配更好，拓展了带宽，并能保证天线高效的辐射效率。

在一个实施例中，请参阅图2与图3，所述的多模多频组合天线10还包括第一同轴转接线191、第二同轴转接线192、第三同轴转接线193及第四同轴转接线194。所述网络主天线15、所述网络分集天线16分别通过所述第一同轴转接线191、所述第二同轴转接线192与主机的网络模块电性连接，两个所述WIFI蓝牙天线17分别通过所述第三同轴转接线193及所述第四同轴转接线194与所述主机的WIFI蓝牙模块电性连接。

进一步地，请参阅图4与图5，所述GNSS射频板12设有与所述网络主天线15、所述网络分集天线16、两个所述WIFI蓝牙天线17分别对应电性连接的第一天线接口、第二天线接口、第三天线接口及第四天线接口。所述第一同轴转接线191、所述第二同轴转接线192、所述第三同轴转接线193及所述第四同轴转接线194分别与所述第一天线接口、所述第二天线接口、所述第三天线接口及所述第四天线接口对应电性连接。具体而言，第一天线接口、第二天线接口、第三天线接口及第四天线接口均为MMCX接口。

在一个实施例中，所述GNSS射频板12还设有与所述GNSS天线13电性连接的SMP接口123。所述SMP接口123通过第五同轴转接线(图中未示意出)与主机的GNSS模块电性连接。

在一个实施例中，请参阅图1与图5，所述GNSS天线13包括GNSS第一天线单元131、四个第一馈电针132、GNSS第二天线单元133、四个第二馈电针134、寄生电容锯齿单元135及支撑柱136。所述GNSS第一天线单元131通过四个所述第一馈电针132与所述GNSS射频板12的四个第一馈电点电性连接，所述GNSS第二天线单元133通过四个所述第二馈电针134与所述GNSS射频板12的四个第二馈电点电性连接。所述GNSS第一天线单元131设置于所述GNSS第二天线单元133的上方，所述GNSS第二天线单元133通过所述支撑柱136与所述GNSS射频板12相连。所述寄生电容锯齿单元135套设于所述GNSS第二天线单元133外。具体而言，支撑柱136为绝缘支撑柱136，例如为塑料螺丝、塑料螺栓或塑料螺柱等等。为了保证GNSS第二天线单元133稳定地设置于GNSS射频板12上，绝缘支撑柱136可以为两个、三个、四个或更多。如此，GNSS天线13采用四点馈电技术设计，原极化性能优越，四个小天线(网络主天线15、网络分集天线16及两个WIFI蓝牙天线17)和四个馈电点的GNSS天线13相辅相成，可以保证GNSS天线13的相位中心稳定，以满足高精度应用需求。

为了提高多模多频组合天线10的结构稳定性，以及降低电磁干扰，在一个实施例中，GNSS第一天线单元131通过第一绝缘连接件196与GNSS第二天线单元133相连。寄生电容锯齿单元135通过第二绝缘连接件197装设于GNSS射频板12上。网络主天线15、网络分集天线16及两个WIFI蓝牙天线17分别通过第三绝缘连接件198装设于支架14上。支架14通过第四绝缘连接件199与GNSS射频板12相连。具体而言，第一绝缘连接件196、第二绝缘连接件197、第三绝缘连接件198及第四绝缘连接件199均为塑料螺丝、塑料螺栓或塑料螺钉等等。

在一个实施例中，所述网络主天线15为2G/3G/4G网络主天线15，所述网络分集天线16为2G/3G/4G网络分集天线16。进一步地，述网络主天线15的工作频段包括GSM900/DCS频段、WCDMA B1/8频段、FDD LTE1/3和TDDLTE38/39/40/41频段。

在一个实施例中，所述GNSS天线13的工作频段包括1521MHz～1621MHz和1164MHz～1300MHz；所述WIFI蓝牙天线17的工作频段包括2.4GHz～2.481GHz和5.5GHz～5.8GHz。如此，通过集成化设计思路，合理的优化设计布局，天线区合理净空，同频2G/3G/4G网络主天线15和分集天线相互隔开，同频双WIFI蓝牙天线17相互隔开，且均对角放置，对角为同频天线，增加了物理距离，这样不仅提高隔离度，而且能保证GNSS天线13的相位中心稳定，减小了GNSS天线13由于几何不对称引起的相位误差；此外，结构设计合理，能保证高精度卫星信号、网络信号及WIFI蓝牙信号的有效接收与发射；另外，2G/3G/4G网络天线兼容主分集天线，充分利用空间信号更强的位置中的天线接收的信号，信噪比更高，信号传输质量更好。从而能设计出了兼容全频段GNSS天线13、2G/3G/4G网络主天线15和分集天线、以及双频WIFI蓝牙天线17的轻小型组合天线。

综上，本实施例相对于现有技术具有如下有益效果：

一、传统的GNSS接收机网络天线内置天线性能较差，不能完全去除外置天线，本实施例实现了2G/3G/4G网络主天线15及网络分集天线16完全内置，支持网络主分集天线协同工作，网络分集天线16可以增强网络主天线15接收不好的情况下的信号强度，配合算法可以减小多径效应的影响，信号接收灵敏度更高，并能保证高精度卫星信号、网络信号及WIFI蓝牙信号的有效接收与发射；

二、GNSS接收机原WIFI天线只支持2.45GHz单频工作，本实施例支持2.4GHz～2.481GHz和5.5GHz～5.8GHz频段双频工作，同时采用双天线设计，支持2×2MIMO技术，提高吞吐量和速率，充分利用空间信号更强的位置中的天线接收的信号，信噪比更高，信号传输质量更好；

三、该结构组合方式具有良好的电磁兼容性，天线区合理净空，同频2G/3G/4G网络主天线15和分集天线相互隔开，同频双WIFI蓝牙天线17相互隔开，且均对角放置，对角为同频天线，增加了物理距离，这样不仅提高隔离度，而且能保证GNSS天线13的相位中心稳定，减小了GNSS天线13由于几何不对称引起的相位误差；

四、GNSS天线13采用四点馈电技术设计，原极化性能优越，四个小天线(网络主天线15、网络分集天线16及两个WIFI蓝牙天线17)和四个馈电点的GNSS天线13相辅相成，可以保证GNSS天线13的相位中心稳定，以满足高精度应用需求。

在一个实施例中，一种GNSS接收机，包括上述任一实施例所述的多模多频组合天线10，金属化外壳，及非屏蔽顶盖板，所述多模多频组合天线10设置在所述金属化外壳内的顶部，所述非屏蔽顶盖板可拆卸地设置在所述金属化外壳的顶面。具体而言，非屏蔽顶盖板为不具有屏蔽天线信号的塑胶板、橡胶板等等，从而不会影响GNSS天线13、WIFI蓝牙天线17及网络天线的信号向外发射与接收。

上述的GNSS接收机，由于包括所述的多模多频组合天线10，其技术效果由所述的多模多频组合天线10带来，与所述的多模多频组合天线10的技术效果相同，不进行赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种多模多频组合天线，其特征在于，包括：

第一屏蔽罩、GNSS射频板、GNSS天线，所述第一屏蔽罩罩设于所述GNSS射频板的下方，所述GNSS天线设置于所述GNSS射频板的上方中部并与所述GNSS射频板电性连接；

支架、网络主天线、网络分集天线、两个WIFI蓝牙天线，所述支架设置于所述GNSS射频板上，所述网络主天线、所述网络分集天线、两个所述WIFI蓝牙天线设置于所述支架上并绕所述GNSS天线周向等间隔设置，且所述网络主天线与所述网络分集天线呈对角布置，两个所述WIFI蓝牙天线呈对角布置；

及第二屏蔽罩，所述第二屏蔽罩设置于所述第一屏蔽罩与所述GNSS射频板之间，所述GNSS射频板的板面包括位于板面中部的金属层区及位于所述金属层区外围的四个净空区，四个所述净空区分别与所述网络主天线、所述网络分集天线、两个所述WIFI蓝牙天线一一对应设置，所述第二屏蔽罩罩设于所述金属层区。

2.根据权利要求1所述的多模多频组合天线，其特征在于，还包括第一同轴转接线、第二同轴转接线、第三同轴转接线及第四同轴转接线，所述网络主天线、所述网络分集天线分别通过所述第一同轴转接线、所述第二同轴转接线与主机的网络模块电性连接，两个所述WIFI蓝牙天线分别通过所述第三同轴转接线及所述第四同轴转接线与所述主机的WIFI蓝牙模块电性连接。

3.根据权利要求2所述的多模多频组合天线，其特征在于，所述GNSS射频板设有与所述网络主天线、所述网络分集天线、两个所述WIFI蓝牙天线分别对应电性连接的第一天线接口、第二天线接口、第三天线接口及第四天线接口，所述第一同轴转接线、所述第二同轴转接线、所述第三同轴转接线及所述第四同轴转接线分别与所述第一天线接口、所述第二天线接口、所述第三天线接口及所述第四天线接口对应电性连接。

4.根据权利要求3所述的多模多频组合天线，其特征在于，所述第一天线接口、第二天线接口、第三天线接口及第四天线接口均为MMCX接口。

5.根据权利要求1所述的多模多频组合天线，其特征在于，所述GNSS射频板还设有与所述GNSS天线电性连接的SMP接口，所述SMP接口通过第五同轴转接线与主机的GNSS模块电性连接。

6.根据权利要求1所述的多模多频组合天线，其特征在于，所述GNSS天线包括GNSS第一天线单元、四个第一馈电针、GNSS第二天线单元、四个第二馈电针、寄生电容锯齿单元及支撑柱；所述GNSS第一天线单元通过四个所述第一馈电针与所述GNSS射频板的四个第一馈电点电性连接，所述GNSS第二天线单元通过四个所述第二馈电针与所述GNSS射频板的四个第二馈电点电性连接，所述GNSS第一天线单元设置于所述GNSS第二天线单元的上方，所述GNSS第二天线单元通过所述支撑柱与所述GNSS射频板相连，所述寄生电容锯齿单元套设于所述GNSS第二天线单元外。

7.根据权利要求1所述的多模多频组合天线，其特征在于，所述网络主天线为2G/3G/4G网络主天线，所述网络分集天线为2G/3G/4G网络分集天线。

8.根据权利要求7所述的多模多频组合天线，其特征在于，所述网络主天线的工作频段包括GSM900/DCS频段、WCDMA B1/8频段、FDD LTE1/3和TDDLTE38/39/40/41频段。

9.根据权利要求1所述的多模多频组合天线，其特征在于，所述GNSS天线的工作频段包括1521MHz～1621MHz和1164MHz～1300MHz；所述WIFI蓝牙天线的工作频段包括2.4GHz～2.481GHz和5.5GHz～5.8GHz。

10.一种GNSS接收机，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的多模多频组合天线，金属化外壳，及非屏蔽顶盖板，所述多模多频组合天线设置在所述金属化外壳内的顶部，所述非屏蔽顶盖板可拆卸地设置在所述金属化外壳的顶面。