CN110416743A - 一种抗干扰天线装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗干扰天线装置,属于无线电通信天线技术和抗干扰技术领域,包括:反射罩,呈抛物面结构,包括反射凹面和反射凸面,反射凹面增强抗干扰天线装置接收到的有用信号的强度,反射凸面用于屏蔽和阻挡干扰信号;馈源,通过支架固定连接于反射凹面上,馈源位于抛物面的焦点位置用于接收由反射凹面反射而来的有用信号。上述技术方案的有益效果是:该天线装置利用抛物面反射聚焦的特性,来增强接收到的GPS有用信号的强度,并屏蔽来自地面的干扰信号,同时,通过加装屏蔽罩,来进一步增强屏蔽效果,大大增加了移动通信基站设备工作的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及无线电通信天线技术和抗干扰技术领域,尤其涉及一种抗干扰天线装置。
背景技术
GPS是一种利用环绕地球的24颗卫星准确计算使用者所在位置的卫星导航定位系统,通常情况下,移动通信基站设备通过接收GPS卫星不间断发射的星历参数和时间信息来同步自身的时钟基准,因此,如果移动通信基站设备的GPS信号接收天线因受到干扰而无法接收到有效的GPS卫星信号,会导致时钟基准同步失败,短时间内会造成移动用户终端因切换失败而导致掉话现象,如果时间过长的话该基站设备将会退出服务,进而造成该区域移动通信网络的瘫痪,使得处于该区域的用户无法使用相关的通信网络。
在现有技术中,为了接收和跟踪到尽量多的GPS卫星信号,移动通信基站的GPS信号接收机多采用未采取抗干扰措施的半球型天线,该种天线旁瓣增益较高,因而容易受到干扰的区域也就较大,给移动通信基站设备的工作稳定性带来隐患。
发明内容
根据现有技术中存在的上述问题,现提供一种抗干扰天线装置,所述天线装置利用抛物面反射聚焦的特性,来增强GPS信号接收机接收到的GPS有用信号的强度,并屏蔽来自地面的干扰信号,同时,通过在抛物面面口位置加装屏蔽罩,来进一步增强屏蔽效果,解决了现有技术中,移动通信基站因GPS信号接收机容易受到干扰而导致基站时钟同步失准,出现掉话甚至移动通信网络瘫痪的问题,大大增加了移动通信基站设备工作的稳定性。
上述技术方案具体包括:
一种抗干扰天线装置,应用于GPS信号接收机,其中,包括:
反射罩,所述反射罩呈抛物面结构,所述反射罩包括反射凹面和反射凸面,所述反射凹面根据所述抛物面反射聚焦的特性来增强所述抗干扰天线装置接收到的有用信号的强度,所述反射凸面用于屏蔽和阻挡干扰信号;
馈源,所述馈源通过支架固定连接于所述反射罩的所述反射凹面上,且所述馈源位于所述抛物面的焦点位置,所述馈源用于接收由所述反射凹面反射而来的所述有用信号。
优选地,其中,所述天线装置还包括:
屏蔽罩,所述屏蔽罩呈圆柱形喇叭口结构并贴合所述反射罩的所述反射凸面放置,所述喇叭口的细端的直径与所述反射罩的所述抛物面的面口直径相同,且所述屏蔽罩的细端与所述反射罩的面口一体成型;
所述屏蔽罩用于屏蔽和阻挡所述干扰信号。
优选地,其中,所述反射罩由金属板材制成,所述金属板材采用等距开洞孔方式来减少所述反射罩的风阻并避免所述反射罩积水,所述洞孔的直径小于其中λ用于表示所述有用信号的波长。
优选地,其中,所述反射罩由金属栅格网构成,用于减少所述反射罩的风阻并避免所述反射罩积水,所述金属栅格网的网孔直径小于其中λ用于表示所述有用信号的波长。
优选地,其中,所述抛物面结构为短焦距抛物面结构,所述焦点位置位于所述抛物面的面口内部。
优选地,其中,所述馈源为非定向天线。
优选地,其中,所述抛物面结构的焦距值为50mm。
优选地,其中,所述抛物面结构的焦距值和口径值的比取值为0.167。
上述技术方案的有益效果是:提供一种抗干扰天线装置,所述天线装置利用抛物面反射聚焦的特性,来增强GPS信号接收机接收到的GPS有用信号的强度,并屏蔽来自地面的干扰信号,同时,通过在抛物面面口位置加装屏蔽罩,来进一步增强屏蔽效果,解决了现有技术中,移动通信基站因GPS信号接收机容易受到干扰而导致基站时钟同步失准,出现掉话甚至移动通信网络瘫痪的问题,大大增加了移动通信基站设备工作的稳定性。
附图说明
图1是本发明的较佳实施例中,一种抗干扰天线装置工作原理示意图;
图2是本发明的较佳实施例中,一种抗干扰天线装置结构示意图;
图3是本发明的较佳实施例中,抛物线面的剖线图结构;
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的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。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,但不作为本发明的限定。
一种抗干扰天线装置,应用于GPS信号接收机,如图1所示,其中包括:
反射罩1,反射罩1呈抛物面结构,反射罩1包括反射凹面和反射凸面,所述反射凹面根据所述抛物面反射聚焦的特性来增强所述抗干扰天线装置接收到的有用信号的强度,所述反射凸面用于屏蔽和阻挡干扰信号;
馈源2,馈源2通过支架固定连接于反射罩1的所述反射凹面上,且馈源2位于所述抛物面的焦点位置,馈源2用于接收由所述反射凹面反射而来的所述有用信号。
在本发明的一个具体实施例中,GPS接收机所受到的干扰主要表现为频率干扰和功率干扰,因此,提高GPS接收机的抗干扰性能的方法就是从提高接收有用信号的功率和阻挡干扰信号两个方面着手解决。
由于GPS卫星信号远离地面,且发射功率有限,到达地面的最大电平在-158dBW~-153dBW(即-128dBm~-123dBm)范围,因此为现有移动通信基站的GPS接收加装抛物面反射罩1,该反射罩1的反射凹面发挥了抛物面反射聚焦的特性,用来增强接收到的GPS有用信号强度;反射凸面发挥了金属壳体对电磁波的屏蔽作用,用来阻挡来自地面的GPS干扰信号,反射罩1将所有入射的GPS电波反射到位于焦点的馈源2上,从而有效提高了GPS接收机的载噪比。
在本发明的较佳实施例中,如图2所示,所述天线装置还包括:
屏蔽罩3,屏蔽罩3呈圆柱形喇叭口结构并贴合反射罩1的所述反射凸面放置,所述喇叭口的细端的直径与反射罩1的抛物面的面口直径相同,且屏蔽罩3的细端与反射罩1的面口一体成型;
屏蔽罩3用于屏蔽和阻挡所述干扰信号。
在本发明的具体实施例中,屏蔽罩3与反射罩1的反射凸面配合,进一步的将来自地面的干扰信号屏蔽在了反射罩之外,避免干扰信号干扰馈源2对GPS信号的接收,进一步提高了GPS接收机的载噪比。
在本发明的较佳实施例中,反射罩1由金属板材制成,所述金属板材采用等距开洞孔方式来减少反射罩1的风阻并避免反射罩1积水,所述洞孔的直径小于其中λ用于表示所述有用信号的波长。
在本发明的另一个较佳实施例中,反射罩1由金属栅格网构成,用于减少反射罩1的风阻并避免反射罩1积水,所述金属栅格网的网孔直径小于其中λ用于表示所述有用信号的波长。
在本发明的一个具体实施例中,反射罩1采用导电性能较好,防腐蚀性能较好的金属板材或金属格栅网构成,比如,可以采用铝合金材质和不锈钢材质,都能够达到很号的屏蔽效果,使用金属板材的厚度范围优选在0.8毫米到1.2毫米之间,而金属板材上所开的洞口的直径或金属格栅网上网孔的直径不得大于所要接收的有用信号波长的十分之一到八分之一,如果最大直径超过这一数值,反射罩1会对所要接收的有用信号出现漏射现象,这将影响到天线的正常工作,不能够很好的起到增强接收有用信号和有效屏蔽干扰信号的作用。
在本发明的较佳实施例中,抛物面结构为短焦距抛物面结构,所述焦点位置位于所述抛物面的面口内部。
在本发明的一个具体实施例中,如图3所示,一般用于面天线反射面的抛物面,都具有以如图3中的y轴为中心呈旋转对称式结构。在图3中,把O称为抛物面的顶点;F称为抛物面的焦点;ψ0称为抛物面的张角,是从焦点F到口面边沿射线与OF轴线的夹角;D称为抛物面口面直径,焦点F到顶点O的距离称为焦距f。
f/D为焦径比,是抛物面天线的重要参数,f/D与ψ0呈非线性反比。
当ψ0=90°时,f/D=0.25,此时焦点落在口面中心点上,把这种抛物面天线称为等焦距抛物面天线;
当ψ0>90°时,此时焦点落在口面内部,把这种抛物面天线称为短焦距抛物面天线;
当ψ0<90°时,此时焦点落在口面外部,把这种抛物面天线称为长焦距抛物面天线。
焦径比的大小表征了抛物面的结构特征,f/D越大,口径张角越小,抛物面越浅,加工就容易,且天线波瓣越窄,增益越高;但馈源离主反射面越远,天线的抗干扰能力就越差,反之亦然。
考虑到抛物面反射式GPS抗干扰天线的实际应用场景,在确保接收到卫星数量和载噪比的前提下,应尽量减小来之地面干扰源的信号强度,该装置中采用了短焦距抛物面天线的设计方案。
在本发明的较佳实施例中,馈源2为非定向天线。
在本发明的一个具体实施例中,馈源2采用的非定向天线包括:短点对称振子天线、螺旋天线和喇叭天线,其作用是把高频电流转换为电磁波并投射到抛物面上,或者接收由抛物面反射而来的空间电磁波。
在本发明的较佳实施例中,所述抛物面结构的焦距值为50mm。
在本发明的较佳实施例中,所述抛物面结构的焦距值和口径值的比取值为0.167。
在本发明的一个具体实施例中:
(1)网孔最大直径
为了减少风阻和防止积水,天线抛物面采用栅格金属材料或金属孔板制成。所接收的GPS信号中心频率为1575.42MHz,其波长(λ)为190.4mm;
则网孔最大直径=λ/10=19.4mm。
(2)焦距
考虑到安装、风阻、抗干扰等因素,将GPS天线放置在抛物面反射罩的底部(即顶点处),则GPS内部天线振子中部距顶点O的距离为50mm;
即焦距f=50mm。
(3)抛物面口径
综合多种因素,焦距口径比f/D取值为0.167,则抛物面天线口径D=f/0.1667;
即口径D=300mm。
4)抛物面深度
根据公式f=D2/16c,计算得到抛物面天线深度C=D2/16f=300X300/(16X50)=112.5mm;
即深度C=112.5mm。
上述技术方案的有益效果是:提供一种抗干扰天线装置,所述天线装置利用抛物面反射聚焦的特性,来增强GPS信号接收机接收到的GPS有用信号的强度,并屏蔽来自地面的干扰信号,同时,通过在抛物面面口位置加装屏蔽罩,来进一步增强屏蔽效果,解决了现有技术中,移动通信基站因GPS信号接收机容易受到干扰而导致基站时钟同步失准,出现掉话甚至移动通信网络瘫痪的问题,大大增加了移动通信基站设备工作的稳定性。
以上所述仅为本发明较佳的实施例,并非因此限制本发明的实施方式及保护范围,对于本领域技术人员而言,应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案,均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种抗干扰天线装置,应用于GPS信号接收机,其特征在于,包括:
反射罩,所述反射罩呈抛物面结构,所述反射罩包括反射凹面和反射凸面,所述反射凹面根据所述抛物面反射聚焦的特性来增强所述抗干扰天线装置接收到的有用信号的强度,所述反射凸面用于屏蔽和阻挡干扰信号;
馈源,所述馈源通过支架固定连接于所述反射罩的所述反射凹面上,且所述馈源位于所述抛物面的焦点位置,所述馈源用于接收由所述反射凹面反射而来的所述有用信号。
2.根据权利要求1所述的一种抗干扰天线装置,其特征在于,所述天线装置还包括:
屏蔽罩,所述屏蔽罩呈圆柱形喇叭口结构并贴合所述反射罩的所述反射凸面放置,所述喇叭口的细端的直径与所述反射罩的所述抛物面的面口直径相同,且所述屏蔽罩的细端与所述反射罩的面口一体成型;
所述屏蔽罩用于屏蔽和阻挡所述干扰信号。
3.根据权利要求1所述的一种抗干扰天线装置,其特征在于,所述反射罩由金属板材制成,所述金属板材采用等距开洞孔方式来减少所述反射罩的风阻并避免所述反射罩积水,所述洞孔的直径小于其中λ用于表示所述有用信号的波长。
4.根据权利要求1所述的一种抗干扰天线装置,其特征在于,所述反射罩由金属栅格网构成,用于减少所述反射罩的风阻并避免所述反射罩积水,所述金属栅格网的网孔直径小于其中λ用于表示所述有用信号的波长。
5.根据权利要求1所述的一种抗干扰天线装置,其特征在于,所述抛物面结构为短焦距抛物面结构,所述焦点位置位于所述抛物面的面口内部。
6.根据权利要求1所述的一种抗干扰天线装置,其特征在于,所述馈源为非定向天线。
7.根据权利要求1所述的一种抗干扰天线装置,其特征在于,所述抛物面结构的焦距值为50mm。
8.根据权利要求1所述的一种抗干扰天线装置,其特征在于,所述抛物面结构的焦距值和口径值的比取值为0.167。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191105 |