CN110165402A - 一种通信导航组合天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通信导航组合天线，包括印制线路底板、耦合金属片、通信天线组件和导航天线组件；所述导航天线组件位于印制线路底板中部，通信天线组件位于导航天线组件下方，所述印制线路底板四周放置有若干个耦合金属片，本发明很好解决了抗多径高精度卫星导航接收天线的宽带、低成本及相位中心高程差异等问题，同时有效集成了移动通信收发天线和2.4GHz蓝牙/Wi‑Fi天线，降低了导航天线和通信天线之间的互耦。有效提高了终端的集成度，降低了终端的重量以及基于终端的应用系统搭建的复杂性。

Description

一种通信导航组合天线
技术领域
本发明涉及卫星定位导航、移动通信领域，具体为一种通信导航组合天线，该天线支持移动通信、2.4GHz蓝牙和Wi-Fi信号的收发，同时能够接收GPS、北斗等卫星定位导航信号。
背景技术
随着科技的日新月异，以移动互联网为代表的新型位置地理信息服务出现，位置、时间等信息越来越凸显价值，为了更有效并且准确的获取，我们往往需要此类地理信息采集设备，可以广泛的应用于高精度测绘、无人机、自动驾驶、等热点领域。
从智能手机卫星导航定位到专业领域的测绘监测终端，在具备良好性能的前提下，重量尽可能轻，体积竟可能的小一些。尤其是在地质监测、重要建筑物监测等场景下，为了有效摆脱传统抗多径天线的体积大、重量重以及终端需要外接多个移动通信天线的弊端，本发明给出了一种通信导航组合天线，摆脱传统的叠层微带天线方案，采用印制线路板工艺实现新颖的宽带阵子天线，同时将移动通信收发天线和2.4GHz蓝牙/Wi-Fi天线集成到工程塑料上面，两者的有效组合，不仅有效降低了天线重量、降低生产成本，同时完成了集成度，兼顾了卫星导航天线具备抗多径效果。
发明内容
本发明有效的给出了一种具备抗多径高精度卫星导航接收天线与通信天线的组合方案，很好解决了抗多径高精度卫星导航接收天线的宽带、低成本及相位中心高程差异等问题，同时有效集成了移动通信收发天线和2.4GHz蓝牙/Wi-Fi天线，降低了导航天线和通信天线之间的互耦。有效提高了终端的集成度，降低了终端的重量以及基于终端的应用系统搭建的复杂性。此外，本发明中的卫星导航接收天线与传统叠层高精度天线方案相比，天线轴比带宽和工作带宽覆盖1.1～1.7GHz，覆盖了目前主流的卫星导航系统，对卫星导航定位设备推广应用，提供了一种更好的选择途径，本发明的设计方案还可以应用在本领域的其他相关场景，如轨道交通、高铁、汽车轮船等载体的定位通信导航应用。为了降低天线的生产成本，本发明尽可能的采用了现有成熟加工工艺。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种通信导航组合天线，包括印制线路底板、耦合金属片、通信天线组件和导航天线组件；所述导航天线组件位于印制线路底板中部，通信天线组件位于导航天线组件下方，所述印制线路底板四周放置有若干个耦合金属片。
优选的，所述辐射片为单层印制线路板，底面设有扇形金属区域，所述辐射片的上面是馈电连接线路板，辐射片下面是四个同轴馈电线，组成导航天线组件。
优选的，所述通信天线组件为圆环通信天线组件，所述圆环通信天线组件包括移动通信收发天线和2.4GHz蓝牙/Wi-Fi天线。
优选的，所述印制线路底板的底板上面留有导航天线、移动通信收发天线和2.4GHz天线的端口。
优选的，所述耦合金属片其靠近圆环通信天线组件一侧存在一个缺口，降低耦合金属片对通信天线组件的影响。
优选的，所述移动通信收发天线和2.4GHz蓝牙/Wi-Fi天线上分别存在两个金属化过孔，一个作为馈电口，一个作为接地口，通过焊接工艺，与印制线路底板连接。
优选的，馈电连接线路板采用双层印制线路板，在上下面各有一条金属走线，呈十字交叉，用于连接四个同轴馈电线的内导体。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明摆脱了传统叠层高精度天线方案，兼顾了通信天线的需求，有效提高了终端的集成度，降低了终端的重量以及基于终端的应用系统搭建的复杂性。对卫星导航定位设备推广应用，定位终端的低成本、轻型化提供了有效途径，很好解决了抗多径高精度卫星导航接收天线的宽带、低成本及相位中心高程差异等问题，同时有效集成了移动通信收发天线和2.4GHz蓝牙/Wi-Fi天线，降低了导航天线和通信天线之间的互耦。有效提高了终端的集成度，降低了终端的重量以及基于终端的应用系统搭建的复杂性。此外，本发明中的卫星导航接收天线与传统叠层高精度天线方案相比，天线轴比带宽和工作带宽覆盖1.1～1.7GHz，覆盖了目前主流的卫星导航系统，对卫星导航定位设备推广应用，提供了一种更好的选择途径，本发明的设计方案还可以应用在本领域的其他相关场景，如轨道交通、高铁、汽车轮船等载体的定位通信导航应用。为了降低天线的生产成本，本发明尽可能的采用了现有成熟加工工艺。
附图说明
图1为本发明整体设计图；
图2为本发明整体俯视图；
图3为本发明整体侧视图；
图4为本发明通信天线组件图；
图5为本发明导航天线组件俯视图；
图6为本发明导航天线组件仰视图；
图7为本发明导航天线组件侧视图。
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做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-图7所示，本发明提供的一种实施例：一种通信导航组合天线，包括印制线路底板，耦合金属片，圆环通信天线组件，导航天线组件；所述的导航天线组件位于印制线路底板中心，通信天线组件位于导航天线组件下方，中心放置，耦合金属片相隔一定角度均匀的放置一周。
在本发明一优选的实施例中，辐射片为单层印制线路板，底面为均匀分布的四个扇形金属区域，辐射片的上面是馈电连接线路板，辐射片下面是四个同轴馈电线，组成导航天线组件。
在本发明一优选的实施例中，移动通信收发天线和2.4GHz蓝牙/Wi-Fi天线共形到圆环通信天线组件上，并且以双天线的形式存在，圆环材质为低损耗工程塑料；印制线路底板选用常见的FR4，底板上面留有导航天线、移动通信收发天线和2.4GHz天线的端口；耦合金属片可以选用常见的洋白铜或者马口铁制作，也可以选用印制线路板工艺设计为所需形状的双面板。
在本发明一优选的实施例中，耦合金属片一周分布的数量可以根据需要进行调节，数量可在四到十六之间为宜，可以有效改善导航天线的低仰角轴比及工作带宽。
在本发明一优选的实施例中，耦合金属片其靠近圆环通信天线组件一侧存在一个缺口，降低耦合金属片对通信天线组件的影响。
在本发明一优选的实施例中，耦合金属片可以通过焊接工艺与印制线路底板固定，或者采用冲压工艺，一体成型与印制线路底板通过螺丝固定。
在本发明一优选的实施例中，馈电连接线路板采用双层印制线路板，在上下面各有一条金属走线，呈十字交叉，用于连接四个同轴馈电线的内导体。
在本发明一优选的实施例中，同轴馈电线由外导体、绝缘体和内导体组成，高度在35到50毫米之间为宜，保证辐射片良好的辐射性能。
在本发明一优选的实施例中，同轴馈电线顶部通过一定厚度的印制线路板焊接在一起，并通过螺丝和辐射片固定在一起。
在本发明一优选的实施例中，同轴馈电线底部通过一定厚度的印制线路板焊接在一起，并通过螺丝和印制线路底板固定在一起。
在本发明一优选的实施例中，四个同轴馈电线两两相对为一组，通过馈电连接线路板连接，两组相邻轴馈电线端口需要存在90度相位差，形成右旋圆极化。
在本发明一优选的实施例中，移动通信收发天线上存在两个金属化过孔，一个作为馈电口，一个作为接地口，通过焊接工艺，与印制线路底板连接，同时，一个圆环通信天线组件存在一对移动通信收发天线，用于满足后端移动通信模块的分集或多天线应用。2.4GHz蓝牙/Wi-Fi天线天线上存在两个金属化过孔，一个作为馈电口，一个作为接地口，通过焊接工艺，与印制线路底板连接，同时，一个圆环通信天线组件存在一对2.4GHz蓝牙/Wi-Fi天线。本发明摆脱了传统叠层高精度天线方案，兼顾了通信天线的需求，有效提高了终端的集成度，降低了终端的重量以及基于终端的应用系统搭建的复杂性。对卫星导航定位设备推广应用，定位终端的低成本、轻型化提供了有效途径。本发明有效的给出了一种具备抗多径高精度卫星导航接收天线与通信天线的组合方案，很好解决了抗多径高精度卫星导航接收天线的宽带、低成本及相位中心高程差异等问题，同时有效集成了移动通信收发天线和2.4GHz蓝牙/Wi-Fi天线，降低了导航天线和通信天线之间的互耦。有效提高了终端的集成度，降低了终端的重量以及基于终端的应用系统搭建的复杂性。此外，本发明中的卫星导航接收天线与传统叠层高精度天线方案相比，天线轴比带宽和工作带宽覆盖1.1～1.7GHz，覆盖了目前主流的卫星导航系统，对卫星导航定位设备推广应用，提供了一种更好的选择途径。同时，本发明的设计方案还可以应用在本领域的其他相关场景，如轨道交通、高铁、汽车轮船等载体的定位通信导航应用。为了降低天线的生产成本，本发明尽可能的采用了现有成熟加工工艺，有利于产品的大规模应用，具备良好的经济效益。
实施例1
一种通信导航组合天线，包括印制线路底板1，耦合金属片2，圆环通信天线组件3，导航天线组件(由附图标记4到13部件组成)。导航天线组件位于印制线路底板1中心，通信天线组件3位于导航天线组件下方，中心放置，耦合金属片2相隔一定角度均匀的放置一周，辐射片7为单层印制线路板，底面为均匀分布的四个扇形金属区域7-1，辐射片7的上面是馈电连接线路板4，辐射片下面是四个同轴馈电线8，馈电连接线路板4采用双层印制线路板，在上下面各有一条金属走线，呈十字交叉，用于连接四个同轴馈电线的内导体11；同轴馈电线8由外导体、绝缘体10和内导体11组成，高度在35到50毫米之间为宜，保证辐射片7良好的辐射性能；同轴馈电线8的顶部通过一定厚度的印制线路板13焊接在一起，并通过螺丝6和辐射片7固定在一起；同轴馈电线8的底部通过一定厚度的印制线路板9焊接在一起，并通过螺丝12和印制线路底板1固定在一起；四个同轴馈电线8两两相对为一组，通过馈电连接线路板5连接，两组相邻轴馈电线端口需要存在90度相位差，形成右旋圆极化；移动通信收发天线3-1和2.4GHz蓝牙/Wi-Fi天线3-2共形到圆环通信天线组件3上，并且以双天线的形式存在，圆环材质为低损耗工程塑料；移动通信收发天线3-1上存在两个金属化过孔，一个作为馈电口3-3，一个作为接地口3-4，通过焊接工艺，与印制线路底板1连接，同时，一个通信天线组件3存在一对移动通信收发天线3-1，用于满足后端移动通信模块的分集或多天线应用；2.4GHz蓝牙/Wi-Fi天线3-2上存在两个金属化过孔，一个作为馈电口3-5，一个作为接地口3-6，通过焊接工艺，与印制线路底板1连接，同时，一个圆环通信天线组件3存在一对2.4GHz蓝牙/Wi-Fi天线3-2；耦合金属片2可以选用常见的洋白铜或者马口铁制作，也可以选用印制线路板工艺设计为所需形状的双面板；耦合金属片2一周分布的数量可以根据需要进行调节，数量可在四到十六之间为宜，可以有效改善导航天线的低仰角轴比及工作带宽；耦合金属片2其靠近圆环通信天线组件3一侧存在一个缺口，降低耦合金属片2对通信天线组件的影响；耦合金属片2可以通过焊接工艺与印制线路底板1固定，或者采用冲压工艺，一体成型与印制线路底板1通过螺丝固定；印制线路底板1，板材选用常见的FR4，底板上面留有导航天线、移动通信收发天线3-1和2.4GHz天线3-2的端口。
本发明摆脱了传统叠层高精度天线方案，兼顾了通信天线的需求，有效提高了终端的集成度，降低了终端的重量以及基于终端的应用系统搭建的复杂性。对卫星导航定位设备推广应用，定位终端的低成本、轻型化提供了有效途径，很好解决了抗多径高精度卫星导航接收天线的宽带、低成本及相位中心高程差异等问题，同时有效集成了移动通信收发天线和2.4GHz蓝牙/Wi-Fi天线，降低了导航天线和通信天线之间的互耦。有效提高了终端的集成度，降低了终端的重量以及基于终端的应用系统搭建的复杂性。此外，本发明中的卫星导航接收天线与传统叠层高精度天线方案相比，天线轴比带宽和工作带宽覆盖1.1～1.7GHz，覆盖了目前主流的卫星导航系统，对卫星导航定位设备推广应用，提供了一种更好的选择途径，本发明的设计方案还可以应用在本领域的其他相关场景，如轨道交通、高铁、汽车轮船等载体的定位通信导航应用。为了降低天线的生产成本，本发明尽可能的采用了现有成熟加工工艺。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种通信导航组合天线，其特征在于：包括印制线路底板、耦合金属片、通信天线组件和导航天线组件；所述导航天线组件位于印制线路底板中部，通信天线组件位于导航天线组件下方，所述印制线路底板四周放置有若干个耦合金属片。
2.根据权利要求1所述的一种通信导航组合天线，其特征在于，所述辐射片为单层印制线路板，底面设有扇形金属区域，所述辐射片的上面是馈电连接线路板，辐射片下面是四个同轴馈电线，组成导航天线组件。
3.根据权利要求2所述的一种通信导航组合天线，其特征在于，所述通信天线组件为圆环通信天线组件，所述圆环通信天线组件包括移动通信收发天线和2.4GHz蓝牙/Wi-Fi天线。
4.根据权利要求3所述的一种通信导航组合天线，其特征在于：所述印制线路底板的底板上面留有导航天线、移动通信收发天线和2.4GHz天线的端口。
5.根据权利要求4所述的一种通信导航组合天线，其特征在于：所述耦合金属片其靠近圆环通信天线组件一侧存在一个缺口，降低耦合金属片对通信天线组件的影响。
6.根据权利要求5所述的一种通信导航组合天线，其特征在于：所述移动通信收发天线和2.4GHz蓝牙/Wi-Fi天线上分别存在两个金属化过孔，一个作为馈电口，一个作为接地口，通过焊接工艺，与印制线路底板连接。
7.根据权利要求6所述的一种通信导航组合天线，其特征在于：馈电连接线路板采用双层印制线路板，在上下面各有一条金属走线，呈十字交叉，用于连接四个同轴馈电线的内导体。
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