CN111538040B - 一种北斗导航天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种北斗导航天线，属于通信技术领域。包括无源天线和有源模块；无源天线和有源模块之间使用金属馈针实现电气连接；有源模块与信号合路连接，信号合路与一线通连接；导航天线接收的信号由无源天线将自用空间的电磁波信号转为电信号，通过有源模块进行低噪声放大后输送给接收机进行信号处理；导航天线发射的信号通过有源模块的滤波及功率放大后通过无源天线辐射到自用空间实现与卫星的通信。本发明发射大功率信号通过无源天线反馈到接收天线的输出端口，然后通过介质滤波器将反馈后的大信号传送给接收链路的限幅器或者放大器。介质滤波器能够去除1615.68MHz的大信号，不会引起后端器件的谐波产生，可满足RE103的要求。

Description

一种北斗导航天线
技术领域
本发明涉及一种北斗导航天线，属于通信技术领域。
背景技术
目前，北斗导航天线的电磁发射不能满足国军标的要求，通常限定天线不在电磁敏感区应用。
介质滤波器的特点：差损优，频率选择性中，外形尺寸优；在LNA的输入端设计在1615.68MHz处有高抑制的介质滤波器，则介质滤波器会牺牲一定的外形尺寸保证差损，但差损仍恶化1dB左右，因此在LNA的链路中增加接收的噪声系数，该背景技术下会在原有的基础下恶化1dB左右的噪声系数，对于整机可等效转为恶化1dB的接收灵敏度。在现有的整机前提下L1接收链路的接收灵敏有较大余量，恶化1dB的噪声系数在系统中不影响设备性能，不会恶化接收机的定位精度。
发明内容
本发明的目的是提供一种北斗导航天线，来解决北斗导航天线电磁发射不满足CE106/RE103要求的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种北斗导航天线，包括无源天线和有源模块；无源天线和有源模块之间使用金属馈针实现电气连接；有源模块与信号合路连接，信号合路与一线通连接；导航天线接收的信号由无源天线将自用空间的电磁波信号转为电信号，通过有源模块进行低噪声放大后输送给接收机进行信号处理；导航天线发射的信号通过有源模块的滤波及功率放大后，通过无源天线辐射到自用空间实现与卫星的通信。
本发明技术方案的进一步改进为，导航天线完成发射时，发射大功率信号通过无源天线反馈到接收天线的输出端口，然后通过介质滤波器将反馈后的大信号传送给接收链路的限幅器或者放大器。
本发明技术方案的进一步改进为，接收链路包括依次连接的天线振子、电容C1、介质滤波器U1、低噪声放大器LNA1、介质滤波器U2、低噪声放大器LNA2以及可变电阻R1。
本发明技术方案的进一步改进为，发射链路包括依次连接的介质滤波器U3、功率放大器PA1、可变电阻R2、功率放大器PA2、LDMOS、隔离器U4、介质滤波器U5、电容C2以及天线振子。
本发明技术方案的进一步改进为，介质滤波器U1和介质滤波器U2可以替换为腔体滤波器。
本发明技术方案的进一步改进为，介质滤波器U3和介质滤波器U5可以替换为腔体滤波器。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术效果有：
本发明在天线的接收端重新设计介质滤波器，在保证天线性能指标的同时将1615.68MHz抑制为小信号，不再触发后级器件的非线性失真。在接收链路设计滤波器(对发射有抑制)来满足电磁发射的要求。
本发明通过介质滤波器实现电磁发射要求，介质滤波器外形尺寸较小，因此可实现产品的小型化。
附图说明
图1是本发明北斗天线外部结构主视图；
图2是本发明北斗天线外部结构俯视图；
图3是本发明北斗天线电路原理图；
图4是本发明北斗天线接收链路图；
图5是本发明北斗天线发射链路图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明：
本发明是一种新型的北斗导航天线，该天线能够解决现有的北斗导航天线电磁发射不满足CE106/RE103要求的问题。
本发明的主要设计原理为：GJB 151A-97军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求中RE103对天线的电磁发射要求：除二次和三次谐波以外，所有谐波发射和乱真发射至少应比基波电平低80dB,二次和三次应抑制50+10lgP(P为基波峰值输出功率，单位：W)或80dB,取抑制要求较小者。
在实际产品中电磁兼容的测试时谐波不能满足要求，有线测试二三次谐波满足要求，空口测试谐波超标。主要原因在于RDSS功能发射的L的中心频点为1615.68MHz与RNSS中的L1的中心频点为1575.42MHz，收发的工作频率相差仅约为40MHz，无源天线的收发隔离度(L与L1)在10dB左右，在B1L1的接收端接收到能量约为30dBm的1615.68MHz频点的信号，由于现有的介质滤波器对1615.68MHz频点的信号无抑制，该信号不衰减直接输入到后级器件，会触发限幅器或者放大器内部的静电防护二极管，产生1615.68MHz的谐波信号，在通过L1天线馈口辐射到自用空间，因此在电磁兼容的试验过程中谐波超标。本发明在L1的接收端重新设计介质滤波器，在保证天线性能指标的同时将1615.68MHz抑制为小信号，不在触发后级器件的非线性失真。本发明在L1的接收端重新设计介质滤波器，在保证天线性能指标的同时将1615.68MHz抑制为小信号，不再触发后级器件的非线性失真。在接收链路设计滤波器(对发射有抑制)来满足电磁发射的要求。
如图1、图2、图3、图4、图5所示，该北斗导航天线，包括无源天线有源模块。将无源天线和有源模块之间使用金属馈针实现电气连接。有源模块与信号合路连接，信号合路与一线通连接。
导航天线接收的信号由无源天线将自用空间的电磁波信号转为电信号，通过有源模块进行低噪声放大后输送给接收机进行信号处理；导航天线发射的信号通过有源模块的滤波及功率放大后，再通过无源天线辐射到自用空间实现与卫星的通信。有源模块作用完成导航信号的低噪声放大及功率放大及滤波功能。无源天线主要作用是实现多频点导航信号的自由空间与传输线电磁波转化功能。
本发明通过设置介质滤波器能够实现电磁兼容。在导航天线完成发射时，发射大功率信号通过无源天线反馈到接收天线的输出端口，然后通过介质滤波器将反馈后的大信号传送给接收链路的限幅器或者放大器。介质滤波器若完成去除1615.68MHz的大信号功能，则不会引起后端器件的谐波产生，可满足RE103的要求。
如图4所示，该天线的接收链路包括依次连接的天线振子、电容C1、介质滤波器U1、低噪声放大器LNA1、介质滤波器U2、低噪声放大器LNA2以及可变电阻R1。
如图5所示，该天线的发射链路包括依次连接的介质滤波器U3、功率放大器PA1、可变电阻R2、功率放大器PA2、LDMOS、隔离器U4、介质滤波器U5、电容C2以及天线振子。
本发明中使用的是介质滤波器，适用于小型化的产品。也可以将图4中的介质滤波器U1和介质滤波器U2以及图5中的介质滤波器U3和介质滤波器U5替换为腔体滤波器，腔体滤波器适用于其他类产品。
本发明通过介质滤波器实现电磁发射要求，介质滤波器外形尺寸较小，因此可实现产品的小型化。
本发明中使用的介质滤波器的参数如下：
Figure BDA0002454964340000041
Figure BDA0002454964340000051
使用上述参数的介质滤波器能够很好地实现去除1615.68MHz的大信号功能，满足RE103的要求。
本发明能够推进北斗天线在民用航空器或其他电磁敏感设备区的应用。

Claims (1)

1.一种北斗导航天线，其特征在于：包括无源天线和有源模块；无源天线和有源模块之间使用金属馈针实现电气连接；有源模块与信号合路连接，信号合路与一线通连接；导航天线接收的信号由无源天线将自用空间的电磁波信号转为电信号，通过有源模块进行低噪声放大后输送给接收机进行信号处理；导航天线发射的信号通过有源模块的滤波及功率放大后，通过无源天线辐射到自用空间实现与卫星的通信；
导航天线完成发射时，发射大功率信号通过无源天线反馈到接收天线的输出端口，然后通过介质滤波器将反馈后的大信号传送给接收链路的限幅器或者放大器；
接收链路包括依次连接的天线振子、电容C1、介质滤波器U1、并联限幅二极管D1、低噪声放大器LNA1、介质滤波器U2、低噪声放大器LNA2以及可变电阻R1，介质滤波器的中心频率为1568MHz，插损为1.35dB，波动为0.5dB，输入/输出阻抗为50Ω，阻带衰减为35dB，温度范围为-55℃至+85℃；
发射链路包括依次连接的腔体滤波器U3、功率放大器PA1、可变电阻R2、功率放大器PA2、LDMOS、隔离器U4、腔体滤波器U5、电容C2以及天线振子。
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