CN110739532B - 一种超宽频高精度卫星导航天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超宽频高精度卫星导航天线，包括辐射片、馈电耦合片和馈电PIN针；所述馈电耦合片均匀分布在辐射片的四周，所述馈电PIN针与馈电耦合片相连，本发明减小了高精度卫星导航天线重量，有利于终端设备的缩重量的减轻，尤其是对于国土资源测绘测量方面和航空导航方面；以及所采用的电镀工艺或者附铜箔及加工方式成熟，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。

Description

一种超宽频高精度卫星导航天线
技术领域
本发明涉及一种超宽频高精度卫星导航天线。该天线具备重量轻，成本低，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。
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。
传统的宽频全频段GNSS高精度天线，采用上下叠层方案，无源板均采用低差损的高频板材料，加工复杂，另一方面也使天线成本大幅提高。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种超宽频高精度卫星导航天线，本发明很好解决了宽频全频段低成本等问题，重点给出了高精度卫星导航天线宽频全频段的设计方案，在有效降低成本的同时有效的减小天线重量。相对于微带叠层天线方案，在1.1GHZ到1.7GHZ都在天线的带宽之内，对定位终端全频段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，都能够起到很好的轻型化作用，对天线轻型化具备重要的意义。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超宽频高精度卫星导航天线，包括辐射片、馈电耦合片和馈电PIN针；所述馈电耦合片均匀分布在辐射片的四周，所述馈电PIN针与馈电耦合片相连。
优选的，所述辐射片为凹型金属辐射片；所述馈电耦合片有四条分支并依次相隔90度均匀分布在辐射片的四个方向上，以及中间用螺丝支撑，分支末端采用所述馈电PIN针支撑并连接馈电，所述馈电PIN针高度短于中间支撑螺丝，使四个分支形成倾斜式耦合馈电。
优选的，所述凹型金属辐射片倒扣在天线顶部，在四周有四个塑料螺丝作支撑固定作用。
优选的，外围金属地电镀，覆铜或者镂空在FR4、FPC或者微波板材上，在PCB底板上围绕辐射片焊成一圈。
优选的，所述外围金属地半径比PIN针距离PCB底板平面圆心要大2MM-20MM。
优选的，所述外围金属地高度大于或等于凹型金属辐射片边缘高度。
优选的，两根180°对向的PIN针距离大于等于凹型金属辐射片的直径。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：现有传统的叠层微带宽频GNSS天线不仅成本，重量大，一方面加大装配难度，工时增加，另一方面也是给天线成本等带来不利影响。本发明采用空气介质耦合馈电方案，实现了天线超宽频带技术特点；本发明给出了一种超宽频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。本发明减小了高精度卫星导航天线重量，有利于终端设备的缩重量的减轻，尤其是对于国土资源测绘测量方面和航空导航方面。本发明所采用的电镀工艺或者附铜箔及加工方式成熟，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
图1为本发明整体设计图。
图2为本发明整体剖视侧视图。
图3为本发明除去辐射片后内视图。
图4为本发明的背部正视图。
图5天线馈电点8的S11回波损耗图。
图6 L2 1227MHZ的轴比图。
图7 L2 1227MHZ的增益方向图。
图8 L1 1575MHZ的轴比图。
图9 L1 1575MHZ的增益方向图。
图10多边形图案的金属地侧视图。
图11圆形图案的金属地侧视图。
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。
本发明提供了一种超宽频高精度卫星导航天线，包括凹型金属辐射片、PCB底板、馈电耦合片和外围金属地；凹型金属辐射片如碟子形状倒扣在天线顶部；耦合馈电片在PCB底板和凹型金属片中间，成倾斜状。PCB底板在最底层，外围金属地电镀，覆铜或者镂空在较薄的FR4或者微波板材上；凹型金属辐射片不是平面的，是中心高边缘低带有弧度或直线倾斜式的凹型金属片；馈电耦合片四个分支不在同一个平面上，而是中心高分支末端低的倾斜形式，呈90度均匀分布在四个方向上；馈电耦合片采用电镀或者覆铜在较薄的FR4、FPC或者微波板材上，四个分支上的金属耦合片可以是直线和曲线，外围金属地电镀，覆铜或者镂空在较薄的FR4、FPC或者微波板材上。外围金属地电镀，覆铜或者镂空的形状可以矩形，三角形，圆形等各种图案，多个图案等角度规律围绕PCB底板平面圆心分布在外围金属地上，外围金属地不局限于电镀，覆铜或者镂空在较薄的FR4、FPC或者微波板材上，可以是一条长的薄金属片；外围金属地半径比PIN针距离PCB底板平面圆心要大2MM-20MM；外围金属地高度大于等于凹型金属辐射片边缘高度；两根180°对向的PIN针距离大于等于凹型金属辐射片的直径。
具体实施例：请参阅图1-图11所示，本发明提供的实施例：一种超宽频高精度卫星导航天线，包括凹型金属辐射片1、馈电耦合片2和馈电PIN针3；馈电耦合片2有四条分支并依次相隔90度均匀分布在四个方向上，中间用螺丝4支撑，分支末端采用金属PIN针3支撑并连接馈电，PIN针3高度短于中间支撑螺丝，使四个分支形成倾斜式耦合馈电。
在本发明一优选的实施例中，凹型金属辐射片1如碟子形状倒扣在天线顶部，在四周有四个塑料螺丝5作支撑固定作用。
在本发明一优选的实施例中，外围金属地6电镀，覆铜或者镂空在较薄的FR4、FPC或者微波板材上，在PCB底板上围绕辐射片焊成一圈。与PIN针3有2MM-10MM的距离，高度大于等于凹型金属片1的边缘。
在本发明一优选的实施例中，在背面对金属PIN3进行同轴馈电，四个同轴馈电点8通过使用电桥的馈电网络分别以0°，90°，180°，270°的相位进行馈电，使天线实现圆极化。
在本发明一优选的实施例中，馈电耦合片2采用电镀或者覆铜在较薄的FR4、FPC或者微波板材上，降低成本。
在本发明一优选的实施例中，图7给出了图1所示结构下的GPS L2频点(1227MHz)方向图，图9给出了图1所示结构下的GPS L1频点(1575MH)增益方向图，图6给出了图1所示架构下的天线馈电点8的S11回波损耗图。
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 (6)

1.一种超宽频高精度卫星导航天线，其特征在于：包括辐射片、馈电耦合片和馈电PIN针；所述馈电耦合片均匀分布在辐射片的四周，所述馈电PIN针与馈电耦合片相连，所述辐射片为凹型金属辐射片；所述馈电耦合片有四条分支并依次相隔90度均匀分布在辐射片的四个方向上，以及中间用螺丝支撑，分支末端采用所述馈电PIN针支撑并连接馈电，所述馈电PIN针高度短于中间支撑螺丝，使四个分支形成倾斜式耦合馈电。
2.根据权利要求1所述的一种超宽频高精度卫星导航天线，其特征在于，所述凹型金属辐射片倒扣在天线顶部，在四周有四个塑料螺丝作支撑固定作用。
3.根据权利要求2所述的一种超宽频高精度卫星导航天线，其特征在于：外围金属地电镀，覆铜或者镂空在FR4、FPC或者微波板材上，在PCB底板上围绕辐射片焊成一圈。
4.根据权利要求3所述的一种超宽频高精度卫星导航天线，其特征在于：所述外围金属地半径比PIN针距离PCB底板平面圆心要大2MM-20MM。
5.根据权利要求4所述的一种超宽频高精度卫星导航天线，其特征在于：所述外围金属地高度大于或等于凹型金属辐射片边缘高度。
6.根据权利要求5所述的一种超宽频高精度卫星导航天线，其特征在于：两根180°对向的PIN针距离大于等于凹型金属辐射片的直径。
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