CN111641041A - 集成式宽带gnss天线装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及卫星导航天线技术领域，公开了一种集成式宽带GNSS天线装置，该天线装置包括：介质层、卫星定位GNSS天线以及通信天线，介质层包括第一层和第二层，第一层包括第一面、第二面以及周侧面，第一面和第二面相对设置，周侧面围合连接于第一面和第二面之间，第二层凸设于第一面上，第一面对应第二层的位置形成内环部分，第一面还具有围绕内环部分向外延伸的外环部分；卫星定位GNSS天线设于第二层背离第一层的第三面；通信天线设于第一面的外环部分和/或周侧面。采用该天线装置能够避免多种天线之间的耦合干扰，从而提高了天线的定位精度。

Description

集成式宽带GNSS天线装置

技术领域

本发明涉及卫星导航天线技术领域，具体涉及一种集成式宽带GNSS天线装置。

背景技术

近年来，为了使天线兼容多种工况，天线开发人员通常在同一个天线装置上集成多根天线，以实现天线装置对多种卫星信号的全频段覆盖接收，很大程度上提升了天线装置接收卫星信号的性能。但是在实践中发现，传统的天线装置在集成多根天线后，多根天线之间的耦合干扰严重，影响天线的定位精度。

发明内容

本申请实施例公开了一种集成式宽带GNSS天线装置，能够避免多种天线之间的耦合干扰，从而提高了天线的定位精度。

本申请实施例第一方面公开一种集成式的GNSS天线装置，包括：

介质层，所述介质层包括第一层和第二层，所述第一层包括第一面、第二面以及周侧面，所述第一面和所述第二面相对设置，所述周侧面围合连接于所述第一面和所述第二面之间，所述第二层凸设于所述第一面上，所述第一面对应所述第二层的位置形成内环部分，所述第一面还具有围绕所述内环部分向外延伸的外环部分；

卫星定位GNSS天线，设于所述第二层背离所述第一层的第三面；以及

通信天线，设于所述第一面的外环部分和/或所述周侧面。

作为一种可选的实施方式，在本申请实施例第一方面中，所述第二层与所述第一层一体成型。

作为一种可选的实施方式，在本申请实施例第一方面中，所述GNSS天线装置还包括抑制板，所述抑制板连接于所述第一层的所述第二面，所述抑制板与所述第二面连接的一面的面积大于或等于所述第二面的面积。

作为一种可选的实施方式，在本申请实施例第一方面中，所述卫星定位GNSS天线包括第一馈电点，在所述第三面对应所述第一馈电点的位置开设有自所述第三面贯通至所述第二面的第一馈电孔，所述第一馈电点通过所述第一馈电孔与所述抑制板连接；

以及，所述通信天线包括第二馈电点，在所述外环部分对应所述第二馈电点的位置开设有自所述外环部分贯通至所述第二面的第二馈电孔，所述第二馈电点通过所述第二馈电孔与所述抑制板连接。

作为一种可选的实施方式，在本申请实施例第一方面中，所述卫星定位GNSS天线包括同心设置的第一金属贴片和第二金属贴片，所述第一金属贴片设于所述第三面的中心处，所述第二金属贴片环绕所述第一金属贴片的外周设置，且所述第一金属贴片与所述第二金属贴片之间具有间距；

所述卫星定位GNSS天线还包括多个第一连接枝节，多个所述第一连接枝节绕所述第三面的中心呈环形间隔排列设置于所述间距内，每一所述第一连接枝节均与所述第一金属贴片和所述第二金属贴片连接。

作为一种可选的实施方式，在本申请实施例第一方面中，所述第一金属贴片为圆形贴片，所述第二金属贴片为圆环形贴片。

作为一种可选的实施方式，在本申请实施例第一方面中，所述卫星定位GNSS天线还包括一个或多个调谐枝节，所述调谐枝节自所述第一金属贴片的边缘向外延伸至设于所述间距内；

所述调谐枝节为多个时，多个所述调谐枝节沿所述第一金属贴片的边缘呈环形分布，且相邻两个所述调谐枝节之间间隔设置。

作为一种可选的实施方式，在本申请实施例第一方面中，所述调谐枝节为多个时，相邻两个所述调谐枝节为第一类调谐枝节和第二类调谐枝节，所述第一类调谐枝节和第二类调谐枝节用于调节所述第一金属贴片的频率。

作为一种可选的实施方式，在本申请实施例第一方面中，所述卫星定位GNSS天线还包括多个短路柱，多个所述短路柱设于所述第一金属贴片上且围绕所述第一金属贴片的中心成环形排列。

作为一种可选的实施方式，在本申请实施例第一方面中，所述第三面对应所述短路柱的位置开设有自所述第三面贯通至所述第二面的第一短路孔，所述短路柱通过所述第一短路孔与所述抑制板连接；

以及，所述通信天线包括短路点，在所述外环部分对应所述短路点的位置开设有自所述外环部分贯通至所述第二面的第二短路孔，所述短路点通过所述第二短路孔与所述抑制板连接。

作为一种可选的实施方式，在本申请实施例第一方面中，所述通信天线包括第一网络通信天线和第二网络通信天线，所述第一网络通信天线和所述第二网络通信天线设于所述第一面的外环部分和/或所述周侧面，所述第一网络通信天线和所述第二网络通信天线关于所述卫星定位GNSS天线对称。

作为一种可选的实施方式，在本申请实施例第一方面中，所述第一网络通信天线包括第一表面枝节、第一侧面枝节和第二连接枝节，所述第一表面枝节和所述第一侧面枝节通过所述第二连接枝节连接，所述第一表面枝节设于所述第一面的外环部分，所述第一侧面枝节设于所述周侧面，所述第一表面枝节和所述第一侧面枝节的首尾两端对齐；

以及，所述第二网络通信天线包括第二表面枝节、第二侧面枝节和第三连接枝节，所述第二表面枝节和所述第二侧面枝节通过所述第三连接枝节连接，所述第二表面枝节设于所述第一面的外环部分，且与所述第一表面枝节关于所述卫星定位GNSS天线对称，所述第二侧面枝节设于所述周侧面，且与所述第一侧面枝节关于所述卫星定位GNSS天线对称。

作为一种可选的实施方式，在本申请实施例第一方面中，所述通信天线还包括无线通信天线，所述无线通信天线设于所述第一面的外环部分且位于所述第一网络通信天线和所述第二网络通信天线之间，所述无线通信天线与所述抑制板包括的滤波器连接。

与现有技术相比，本申请实施例具有以下有益效果：

本申请实施例公开的集成式宽带GNSS天线装置可以包括有介质层、卫星定位GNSS天线和通信天线，其中，介质层作为天线的载体，可以包括第一层和凸设于第一层的第一面的第二层，进而采用将通信天线设于第一层，卫星定位GNSS天线设于凸出的第二层的设置方式时，介质层的凸型结构可以减少通信天线对卫星定位GNSS天线的耦合干扰，进而提高了卫星定位GNSS天线的定位精度。

另外，第二层与第一层可一体成型，从而可将卫星定位GNSS天线和通信天线都集成到同一个介质层上，不仅解决了兼容多种工况的需求，还解决了传统的天线剖面高的问题，使得天线装置的结构设置更加紧凑合理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例公开的一种集成式宽带GNSS天线装置的示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本申请实施例公开的集成式宽带GNSS天线装置的卫星天线在1.575GHz的无源方向图；

图4是本申请实施例公开的集成式宽带GNSS天线装置的卫星天线在1.575GHz的轴比方向图；

图5是本申请实施例公开的集成式宽带GNSS天线装置的卫星天线在1.227GHz的无源方向图；

图6是本申请实施例公开的集成式宽带GNSS天线装置的卫星天线在1.227GHz的轴比方向图；

图7是本申请实施例公开的集成式宽带GNSS天线装置的卫星天线无源增益曲线图；

图8是本申请实施例公开的集成式宽带GNSS天线装置的通信天线无源增益曲线图；

图9是本申请实施例公开的集成式宽带GNSS天线装置的蓝牙或WiFi天线S11曲线图。

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。

在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

本申请实施例公开了一种集成式宽带GNSS天线装置，能够避免多种天线之间的耦合干扰，从而提高了天线的定位精度。

下面将结合具体实施例对本申请技术方案进行详细说明。

请一并参阅图1至图2，该天线装置可以包括介质层1、卫星定位GNSS天线2以及通信天线3。介质层1可以包括第一层11和第二层12，第一层11可以包括第一面111、第二面112和周侧面113，第一面111和第二面112相对设置，周侧面113围合连接于第一面111和第二面112之间，第二层12凸设于第一面111上，第一面111对应第二层12的位置形成内环部分111a，第一面还具有围绕内环部分111a向外延伸的外环部分111b。卫星定位GNSS天线2设于第二层12背离第一层11的第三面121。通信天线3设于第一面111的外环部分111a和/或第一层11的周侧面113。

可以理解的是，上述的卫星定位GNSS天线2可以为宽带全频的全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)天线，用于接收导航卫星的信号，以为用户设备提供定位信息；

上述的通信天线3可以包括全频段的第四代移动通信技术(the 4th generationmobile communication technology，4G)的4G主天线、4G分集天线、蓝牙天线或者WI-FI天线。其中，由于4G主天线和4G分集天线是使用两个接收信道的，所以它们受到的衰落影响是不相关的，因此当利用它们两者独立地接收同一信号，然后再合成两者所接收的信号时，天线信号衰落的程度就能被减小，从而为用户提供更加稳定的4G通信服务。

优选地，4G主天线和4G分集天线可以采用倒F设计，以覆盖4G网络的全部工作频段，4G主天线和4G分集天线可以设置在卫星定位GNSS天线2的导航频率范围(例如：1.16-1.3GHz，1.52-1.62GHz)内无谐振，以减少4G主天线和4G分集天线对卫星定位GNSS天线2的影响。

其中，采用将通信天线设于第一层，卫星定位GNSS天线设于凸出的第二层的设置方式时，介质层的凸型结构可以减少通信天线对卫星定位GNSS天线的耦合干扰，进而提高了卫星定位GNSS天线的定位精度。另外，将卫星定位GNSS天线和通信天线都集成到同一个介质层上，不仅解决了兼容多种工况的需求，还解决了传统的天线剖面高的问题，使得天线装置的结构设置更加紧凑合理。

本实施例中，介质层1作为天线的载体，其材质可以是陶瓷、橡胶或者聚苯乙烯等，本申请实施例不作限定。可选的，介质层1包括的第一层11和第二层12可以是相同材质，也可以是不同的材质。示例性地，以第一层11和第二层12为相同材质为例，则本实施例的介质层1采用单层介质，单层介质能够降低整个天线的剖面高度，从而使得整个天线装置的结构更加紧凑。

可选的，介质层1包括的第一层11和第二层12可以是一体成型的，使得整个GNSS天线装置的结构更加简单。

进一步地，该介质层1可为圆形的介质板，该第一层11和第二层12同样为圆形的介质板，且第一层11的外径大于第二层12的外径。可选地，第二层12在第一层11上的凸设高度可为2mm～4mm，从而可以在尽可能降低天线剖面高度的前提下，通过凸型结构减少通信天线对卫星定位GNSS天线的耦合干扰。

作为一种可选的实施方式，该GNSS天线装置还可以包括抑制板4，该抑制板连接于第一层11的第二面112，抑制板4与第二面112连接的一面的面积大于或等于第二面112的面积。

其中，抑制板4可以是印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)材质的多径抑制板，其可以贴设于第一层11的第二面112，起天线反射板的作用，从而提高天线增益与多径抑制能力。

请进一步参阅图1和图2，该卫星定位GNSS天线2可以包括第一馈电点，在第三面121对应第一馈电点的位置可以开设有自第三面121贯通至第二面112的第一馈电孔121a，第一馈电点通过第一馈电点121a与抑制板4连接。

可选的，第一馈电点可以有4个，在第三面121对应4个第一馈电点的位置也可以开设有4个第一馈电孔121a，如图所示，4个第一馈电孔121a可以对称设置的，即每两个对称的第一馈电点121a到第三面121的中心的距离，且每两个对称的第一馈电孔121a之间相位差相等(优先地，相位差可以均为90度)。这样设置是为了可以采用四点对称馈电的方法为卫星定位GNSS天线2供电，从而实现卫星定位GNSS天线2的圆极化性能，还使得卫星定位GNSS天线2的馈电网络简单化。可以理解的是，在其他实施例中，第一馈电点的数量还可根据实际情况设置，本实施例对此不作具体限定。

进一步地，卫星定位GNSS天线2可以包括同心设置的第一金属贴片22和第二金属贴片23，第一金属贴片22设于第三面111的中心处，第二金属贴片23环绕第一金属贴片22一周设置，且第一金属贴片22与第二金属贴片23之间具有间距A。在间距A内间隔设有多个第一连接枝节24，每一个第一连接枝节24均与第一金属贴片22和第二金属贴片23连接。优选的，第一连接枝节24的数量可以为4个，且对称设置。

其中，第一金属贴片22可以作为卫星定位GNSS天线2的高频谐振面，第二金属贴片23可以作为卫星定位GNSS天线2的低频谐振面，从而可以实现卫星定位GNSS天线2的双频性能。

可选的，第二金属贴片23的半径是可以调节的，从而可以通过调节第二金属贴片23的半径以改变卫星定位GNSS天线2的低频谐振点，进而调节卫星定位GNSS天线2的低频谐振频率。

可选的，第一金属贴片22可以为圆形贴片，第二金属贴片23可以为圆环形贴片。

可选的，卫星定位GNSS天线2还可以包括调谐枝节25，调谐枝节25自第一金属贴片22的边缘向外延伸设于间距A内。

可选的，调谐枝节25可以为多个，多个调谐枝节25沿第一金属贴片22的边缘呈环形分布，且相邻两个调谐枝节25之间间隔设置。可选的，相邻两个调谐枝节25为第一类调谐枝节25a和第二类调谐枝节25b。可选的，第一类调谐枝节25a和第二类调谐枝节25b可以为矩形的金属枝节。

其中，第一类调谐枝节25a和第二类调谐枝节25b两类调谐枝节设置在作为卫星定位GNSS天线2的高频谐振面的第一金属贴片22上，可以便于调节天线高频谐振的频率。

需要进一步说明的是：第一类调谐枝节25a和第二类调谐枝节25b的长度与宽度是可以调节的，进而可以通过调节两类枝节的长度和宽度来改变天线的谐振点，进而调节天线高频的谐振频率。其中，在调节两类枝节时，当第一类调谐枝节25a调节得越长(即间距A越短)，则天线高频的谐振点越往低频偏移，此时不仅第一金属贴片22的高频谐振的增益降低，第二金属贴片23的低频谐振也将受到影响。可选的，为了避免上述情况，可以调节第二类调谐枝节25b以起补充调谐作用，例如：当第一类调谐枝节25a的长度确定时(即第一类调谐枝节25a与第二金属贴片23的间距确定时)，可以微调第二类调谐枝节25b的长度或者宽度，将天线高频的谐振频率调至用户所需要的目标频点上，以起补充调谐作用。

可选的，为了调节天线高频的谐振频率，也可以调节第一金属贴片22的半径来实现，具体地，第一金属贴片22的半径的设置得越长，天线高频的谐振点越往低频偏移，从而实现天线谐振频率从高频调节至低频，反之亦然。

综上所述，可知第一类调谐枝节25a与第二金属贴片23之间的间距将影响天线的谐振频率。优选地，可以第一类调谐枝节25a与第二金属贴片23之间的间距可以为1mm-1.5mm，从而降低对天线谐振频率的影响。

请进一步参阅图1和图2，卫星定位GNSS天线2还可以包括多个(包括两个或者两个以上)短路柱，多个短路柱可以设于第一金属贴片22上且围绕第一金属贴片22的中心成环形排列；优选地，短路柱的数量可以为4个。

其中，多个短路柱可以组成短路圆环，该短路圆环可以提高卫星定位GNSS天线2的带宽及抗干扰等性能。

可选的，第三面121对应短路柱的位置可以开设有自第三面121贯通至第二面112的第一短路孔121b，短路柱可以通过第一短路孔121b与抑制板4连接。

其中，第一短路孔121b可以有多个(包括两个及两个以上)，每一个第一短路孔121b对应一个短路柱；优选地，第一短路孔121b可以设置在第一馈电点121a和第三面121的中心之间，本申请实施例不作限定。

进一步的，多个短路柱到所述第三面121的中心的距离可以是相等的，短路柱可以通过第一短路孔121b垂直连接至抑制板4；而且可以通过调节短路柱的半径和短路柱的设置位置来提高天线的带宽，减少表面波的干扰，从而提高天线的抗干扰能力。

请一并参阅图1和图2，通信天线3可以包括第二馈电点31，在外环部分111b对应第二馈电点31的位置可以开设有自外环部分111b贯通至第二面112的第二馈电孔1111，第二馈电点31通过第二馈电孔1111与抑制板4连接。

通过设置第二馈电孔1111，可以将第二馈电点31和抑制板连接，进而通过抑制板4为通信天线3供电。

进一步地，通信天线3可以包括有短路点32，在外环部分111b对应短路点32的位置可以开设有自外环部分111b贯通至第二面112的第二短路孔1112，进而短路点32可以通过第二短路孔1112与抑制板4连接。

更进一步地，通信天线3可以包括第一网络通信天线33和第二网络通信天线34，第一网络通信天线33和第二网络通信天线34可以设于第一面111的外环部分111b和/或周侧面113，第一网络通信天线33和第二网络通信天线34关于卫星定位GNSS天线2对称。

其中，第一网络通信天线33可以是4G主天线，第二网络通信天线34可以是4G分集天线；优选地，第一网络通信天线33和第二网络通信天线34的结构尺寸可以相同，且两者可以关于卫星定位GNSS天线2对称，从而可以减小天线之间的耦合度。

可选的，第一网络通信天线33可以包括第一表面枝节33a、第一侧面枝节33b和第二连接枝节33c，第一表面枝节33a和第一侧面枝节33b通过第二连接枝节33c连接，第一表面枝节33a设于第一面111的外环部分111b，第一侧面枝节33b设于周侧面113，第一表面枝节33a和第一侧面枝节33b的首尾两端对齐。

其中，第一网络通信天线33分成两个枝节设于两个不同表面，从而第一表面枝节33a可以用于谐振4G天线的低频信号，而第一侧面枝节33b可以用于谐振4G天线的中频信号和高频信号。

优选地，第一表面枝节33a和第一侧面枝节33b可以是圆弧形的，第二连接枝节33c为圆弧形枝节。

可选的，第二网络通信天线34可以包括第二表面枝节34a、第二侧面枝节34b和第三连接枝节34c，第二表面枝节34a和第二侧面枝节34b通过第三连接枝节34c连接，第二表面枝节34a设于第一面111的外环部分111b，且与第一表面枝节33a关于卫星定位GNSS天线2对称，第二侧面枝节34b设于周侧面113，且与第一侧面枝节33b关于卫星定位GNSS天线2对称。

其中，与第一网络通信天线33同理，第二网络通信天线34分成两个枝节设于两个面，从而第二表面枝节34a可以用于谐振4G天线的低频信号，而第二侧面枝节34b可以用于谐振4G天线的中频信号和高频信号。

且，第二表面枝节34a和第二侧面枝节34b可以是圆弧形的，第三连接枝节34c为圆弧形枝节。

请参阅图1，通信天线3还可以包括无线通信天线35，无线通信天线35设于第一面111的外环部分111b且位于第一网络通信天线33和第二网络通信天线34之间，无线通信天线35与抑制板4包括的滤波器连接。

其中，无线通信天线35可以是蓝牙天线或者无线上网天线(即Wi-Fi天线)，其的工作频段可以是2.4GHz、5.8GHz，本申请实施例不作限定。滤波器可以是频率范围在1.2GHz-1.245GHz的无源带阻滤波器，当无线通信天线35与滤波器连接时，可以减小无线通信天线35的二次分频对卫星定位GNSS天线2的影响，进一步提高了卫星定位GNSS天线2相位中心的稳定。

可选地，在第三面121可以开设有自第三面121贯通至第二面112的第一固定孔121c，用于固定介质层1、卫星定位GNSS天线2和抑制板4。优选地，该第一固定孔121c可以开设于第三面121的中心，该第一固定孔121c可以是金属固定孔，用于通过金属固定件固定介质层1、卫星定位GNSS天线2和抑制板4。

可选地，在外环部分111b还可以开设有自外环部分111b贯通至第二面112的第二固定孔1113，用于固定介质层1、通信天线3和抑制板4。优选地，该第二固定孔1113可以开设于第一网络通信天线33和第二网络通信天线34之间，且该第二固定孔1113可以为非金属固定孔，用于通过非金属固定件固定介质层1、通信天线3和抑制板4。

为了更好地说明本申请实施例公开的集成式的GNSS天线装置，以下结合图3～图9对该集成式的GNSS天线装置的性能进行说明：

示例性地，以短路柱的数量为4个，第一类调谐枝节25a与第二金属贴片23的间距为1.2mm，第一层11和第二层12的间距为2mm，外环部分111b的宽度为10mm；以及4个第一馈电点的相位分别为0°、90°、180°和270°为例，则卫星定位GNSS天线2在高频L1为1.575GHz处的无源方向如图3所示，可见，卫星定位GNSS天线2高频的方向图高度对称，3dB波束宽度达80°，且在最大辐射方向上，卫星定位GNSS天线2的交叉极化电平小于-40dB，且在仰角20°的增益为-0.66dBi，也就是说，采用该集成式的GNSS天线装置的卫星定位GNSS天线2具有波束宽，低仰角增益高，系统低仰角的搜星质量强的特点。上述短路柱的数量、第一类调谐枝节与第二金属贴片的间距，第二层的高度、外环部分的宽度以及第一馈电点的相位均为一种示例，不限定本实施例的范围。

请进一步参阅图4，图4所示的为GNSS天线装置集成多天线前后对卫星定位GNSS天线2在L1频段轴比的影响。由图4可知，在第一网络通信天线33、第二网络通信天线34以及无线通信天线35与卫星定位GNSS天线2集成之前，卫星定位GNSS天线2的天顶轴比为0.5dB，3dB轴比带宽达±70°(如图4虚线段所示)。而在第一网络通信天线33、第二网络通信天线34以及无线通信天线35与卫星定位GNSS天线2集成之后，卫星定位GNSS天线2的天顶轴比为0.9dB，3dB轴比带宽达±68°(如图4实线段所示)。可见，GNSS天线装置在集成多天线前后，卫星定位GNSS天线2在L1频段的性能变化很小，从而避免了多根天线之间的耦合干扰严重的问题，提高了卫星定位GNSS天线2的定位精度。

而卫星定位GNSS天线2在低频L2为1.227GHz处的无源方向如图5所示，可见，卫星定位GNSS天线2低频的方向图高度对称，3dB波束宽度达75°，且在最大辐射方向上，卫星定位GNSS天线2的交叉极化电平小于-40dB，且在仰角20°的增益为-1.15dBi。也就是说，采用该集成式的GNSS天线装置的卫星定位GNSS天线2的低仰角增益较高。

请进一步参阅图6，图6所示的为GNSS天线装置集成多天线前后对卫星定位GNSS天线2在L2频段轴比的影响，由图6可知，在第一网络通信天线33、第二网络通信天线34以及无线通信天线35与卫星定位GNSS天线2集成之前，卫星定位GNSS天线2的天顶轴比为0.4dB，3dB轴比带宽达±110°(如图6虚线段所示)；而在第一网络通信天线33、第二网络通信天线34以及无线通信天线35与卫星定位GNSS天线2集成之后，卫星定位GNSS天线2的天顶轴比为1.2dB，3dB轴比带宽达±105°(如图6实线段所示)。可见，GNSS天线装置在集成多天线前后，虽然卫星定位GNSS天线2在L2频段的天顶轴比略微变大，广角轴比也略微变窄，但3dB的轴比方向图仍然保持高度对称，综合考虑，GNSS天线装置集成多天线对卫星定位GNSS天线2在L2频段影响还是较小的，从而能够减小多根天线之间的耦合干扰，提高了卫星定位GNSS天线2的定位精度。

进一步的，根据卫星定位GNSS天线2、第一网络通信天线33、第二网络通信天线34以及无线通信天线35的无源增益情况对GNSS天线装置的天线性能进行说明：

如图7所示，在1.16GHz-1.28GHz的频率范围内，卫星定位GNSS天线2的增益大于4.0dBi，且最大增益达到6.8dBi。而在1.53GHz-1.62GHz的频率范围内，卫星定位GNSS天线2的增益大于4.5dBi，且最大增益达到6.5dBi。由此可见，在上述两个频段内，采用该集成式的GNSS天线装置能够实现了卫星定位GNSS天线2的高增益性能。

进一步地，如图8所示，在低频840MHz-960MHz的频率范围内，第一网络通信天线33的增益大于-2.5dBi，且最大增益达0dBi；在中频1800MHz-2300MHz的范围内，第一网络通信天线33的增益大于-2.0dBi，且最大增益达3.5dBi；而在高频2600MHz-2700MHz的范围内，第一网络通信天线33的增益大于-1.0dBi，且最大增益达0.5dBi；另外第一网络通信天线33在导航频率1.16GHz-1.3GHz(即图8所示导航L2频段)以及1.52GHz-1.62GHz(即图8所示导航L1频段)范围内增益均小于-8dBi，效率极低，无谐振，更进一步减小了第一网络通信天线33对卫星定位GNSS天线2的影响，从而提高了卫星定位GNSS天线2的定位精度。

同理的，由于第二网络通信天线34的结构与第一网络通信天线33完全相同，所以其两者的性能也基本一致。

进一步地，如图9所示，在2400MHz-2480MHz，5250MHz-6000MHz的频率范围内，通信天线35的S11均小于等于-10dB(VSWR(即：驻波比，Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)≤2)，且满足双频150m距离的数据传输功能。减小了通信天线35对卫星定位GNSS天线2的影响，从而提高了卫星定位GNSS天线2的定位精度。

其中，S11是天线的S参数中的一个，表示回波损耗特性，此S参数表示天线的发射效率情况，该值越大，表示天线本身反射回来的能量越大，这样天线的效率就越差，反之亦然。综上所述，本申请实施例公开的集成式的GNSS天线装置能够在单一的介质层上集成多种天线，且多天线之间的耦合小，天线之间的隔离度高，卫星定位GNSS天线2的相位中心稳定。另外，GNSS天线装置不仅能够覆盖整个全球导航卫星系统的工作频带，还可以兼容4G网络、蓝牙以及Wi-Fi等无线通信网络的工作频段，满足设备多系统兼容的需求。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定特征、结构或特性可以以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

在本发明的各种实施例中，应理解，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的必然先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物单元，即可位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上对本申请实施例公开的一种集成式宽带GNSS天线装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (13)

1.一种集成式宽带GNSS天线装置，其特征在于，所述天线装置包括：

介质层，所述介质层包括第一层和第二层，所述第一层包括第一面、第二面以及周侧面，所述第一面和所述第二面相对设置，所述周侧面围合连接于所述第一面和所述第二面之间，所述第二层凸设于所述第一面上，所述第一面对应所述第二层的位置形成内环部分，所述第一面还具有围绕所述内环部分向外延伸的外环部分；

卫星定位GNSS天线，设于所述第二层背离所述第一层的第三面；以及

通信天线，设于所述第一面的外环部分和/或所述周侧面。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述第二层与所述第一层一体成型。

3.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述通信天线包括第一网络通信天线和第二网络通信天线，所述第一网络通信天线和所述第二网络通信天线设于所述第一面的外环部分和/或所述周侧面，所述第一网络通信天线和所述第二网络通信天线关于所述卫星定位GNSS天线对称。

4.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于，所述第一网络通信天线包括第一表面枝节、第一侧面枝节和第二连接枝节，所述第一表面枝节和所述第一侧面枝节通过所述第二连接枝节连接，所述第一表面枝节设于所述第一面的外环部分，所述第一侧面枝节设于所述周侧面，所述第一表面枝节和所述第一侧面枝节的首尾两端对齐；

以及，所述第二网络通信天线包括第二表面枝节、第二侧面枝节和第三连接枝节，所述第二表面枝节和所述第二侧面枝节通过所述第三连接枝节连接，所述第二表面枝节设于所述第一面的外环部分，且与所述第一表面枝节关于所述卫星定位GNSS天线对称，所述第二侧面枝节设于所述周侧面，且与所述第一侧面枝节关于所述卫星定位GNSS天线对称。

5.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于，所述通信天线还包括无线通信天线，所述无线通信天线设于所述第一面的外环部分且位于所述第一网络通信天线和所述第二网络通信天线之间，所述无线通信天线与所述抑制板包括的滤波器连接。

6.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述卫星定位GNSS天线包括同心设置的第一金属贴片和第二金属贴片，所述第一金属贴片设于所述第三面的中心处，所述第二金属贴片环绕所述第一金属贴片的外周设置，且所述第一金属贴片与所述第二金属贴片之间具有间距；

所述卫星定位GNSS天线还包括多个第一连接枝节，多个所述第一连接枝节绕所述第三面的中心呈环形间隔排列设置于所述间距内，每一所述第一连接枝节均与所述第一金属贴片和所述第二金属贴片连接。

7.根据权利要求6所述的天线装置，其特征在于，所述第一金属贴片为圆形贴片，所述第二金属贴片为圆环形贴片。

8.根据权利要求6所述的天线装置，其特征在于，所述卫星定位GNSS天线还包括一个或多个调谐枝节，所述调谐枝节自所述第一金属贴片的边缘向外延伸至设于所述间距内；

所述调谐枝节为多个时，多个所述调谐枝节沿所述第一金属贴片的边缘呈环形分布，且相邻两个所述调谐枝节之间间隔设置。

9.根据权利要求8所述的天线装置，其特征在于，所述调谐枝节为多个时，相邻两个所述调谐枝节为第一类调谐枝节和第二类调谐枝节，所述第一类调谐枝节以及所述第二类调谐枝节用于调节所述第一金属贴片的频率。

10.根据权利要求6所述的天线装置，其特征在于，所述卫星定位GNSS天线还包括多个短路柱，多个所述短路柱设于所述第一金属贴片上且围绕所述第一金属贴片的中心成环形排列。

11.根据权利要求10所述的天线装置，其特征在于，所述第三面对应所述短路柱的位置开设有自所述第三面贯通至所述第二面的第一短路孔，所述短路柱通过所述第一短路孔与所述抑制板连接；

以及，所述通信天线包括短路点，在所述外环部分对应所述短路点的位置开设有自所述外环部分贯通至所述第二面的第二短路孔，所述短路点通过所述第二短路孔与所述抑制板连接。

12.根据权利要求1或2任一项所述的天线装置，其特征在于，所述GNSS天线装置还包括抑制板，所述抑制板连接于所述第一层的所述第二面，所述抑制板与所述第二面连接的一面的面积大于或等于所述第二面的面积。

13.根据权利要求12所述的天线装置，其特征在于，所述卫星定位GNSS天线包括第一馈电点，在所述第三面对应所述第一馈电点的位置开设有自所述第三面贯通至所述第二面的第一馈电孔，所述第一馈电点通过所述第一馈电孔与所述抑制板连接；

以及，所述通信天线包括第二馈电点，在所述外环部分对应所述第二馈电点的位置开设有自所述外环部分贯通至所述第二面的第二馈电孔，所述第二馈电点通过所述第二馈电孔与所述抑制板连接。

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