CN111668600A - 一种分体式导航天线 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种分体式导航天线，可以在不改变介质天线尺寸大小的情况下调节谐振频点，从而提高大批量生产时的成品率，降低成本。该分体式导航天线，包括介质天线、放大电路PCB板、射频接头、屏蔽盖和天线保护壳体，射频接头连接至导航设备；其特征在于：所述分体式导航天线还包括上层介质贴片，分为a面和b面，a面朝向天空放置，b面采用镀金属层即辐射体金属层，上层介质贴片与介质天线之间直接馈电；所述上层介质贴片、介质天线、放大电路、屏蔽盖依次连接并安装在天线保护壳体内，天线保护壳体为可拆卸式设计，便于更换上层介质贴片。采用上层介质贴片调节天线谐振频点的目的是可减小人为误差，性能更稳定、可靠，实现天线的圆极化和较大范围的轴比带宽。
Description
技术领域
本发明涉及导航天线领域，具体涉及一种分体式导航天线。
背景技术
随着人类社会不断的发展，城市道路越来越复杂，交通工具的便利，使得人们涉足的地方越来越多，随着2020年我国北斗卫星的全面布局完成，5G商用，万物互联的时代即将开启，导航将为人们提供巨大的便利，一款高性能的导航天线将对于各类移动设备提供有力保障。
由于人口不断向城市聚集，道路的复杂性使得人们更加需要精准、稳定的卫星信号，实现实时更新位置系统。目前，市面上单行天线类型繁多，质量参差不齐。一方面由于介质天线尤其当采用陶瓷介质时，陶瓷烧制技术的限制，整体式的天线无法提供稳定的频点控制。尤其在大批量生产卫星导航天线时，整体式天线的上层金属辐射层在镀在介质片上时会有位置偏移，或者尺寸误差很大，使得谐振频点大大偏离卫星通信的频率范围，造成收星不稳定，丢失信号，在信号较弱的区域甚至收不到卫星信号，导致完全丧失导航功能。
在调试单个天线的谐振频点时，一般采用人工手动调试金属层，从而实现天线达到谐振频点。这样不仅容易产生报废，同时由于人为手动调试，尺寸不能保证，且人力成本也很高。
发明内容
本发明提供一种分体式导航天线，可以在不改变介质天线尺寸大小的情况下调节谐振频点，从而提高大批量生产时的成品率，降低成本。
本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：
本发明提供一种分体式导航天线，包括介质天线、放大电路PCB板、射频接头、屏蔽盖和天线保护壳体，射频接头连接至导航设备；其特征在于：所述分体式导航天线还包括上层介质贴片，分为a面和b面，a面朝向天空放置，b面采用镀金属层即辐射体金属层，上层介质贴片与介质天线之间直接馈电；所述上层介质贴片、介质天线、放大电路、屏蔽盖依次连接并安装在天线保护壳体内，天线保护壳体为可拆卸式设计，以便于更换上层介质贴片。
优选的，所述上层介质贴片采用偏心馈入的馈电方式，包括穿孔和辐射体金属层；所述介质天线设置PIN馈针，介质天线通过PIN馈针焊接在放大器电路PCB板上；穿孔尺寸比PIN馈针大，穿孔位置为天线馈电点。
优选的，所述辐射金属层为环形贴片形式，并且沿着对角线做切角。
优选的，所述介质天线设有镀银层与上层贴片的b面严紧贴合，介质天线镀银层的尺寸小于辐射体金属层。
优选的，所述上层介质贴片的基片为FR4材质，辐射体金属层选用材质为银或铜。
优选的，所述放大电路PCB板通过同轴电缆和射频接头相连接，同轴线的内芯与PIN馈针焊接到一起。
优选的，所述天线保护壳体由上盖和底盖构成，采用ABS+PC材质；上盖内四壁有定位柱，使得所述上层贴片正好卡在定位柱内。
优选的，所述屏蔽盖卡扣在放大电路PCB板上。
优选的，所述放大电路PCB板底部加上屏蔽盖，以改善天线性能。
优选的，穿孔尺寸比PIN馈针大0.02mm，所述屏蔽盖是金属反射板。
本发明的有益效果在于：采用上层介质贴片调节天线谐振频点，减小人为误差，性能更稳定、可靠。上层介质贴片采用环形贴片与切角相结合的方式实现天线的圆极化和较大范围的轴比带宽。
附图说明
图1是本发明的一种分体式导航天线示意图。
图2为本发明的一种分体式导航天线的上盖内侧图。
图3为本发明的一种分体式导航天线的上层介质贴片结构示意图。
图4为本发明的一种分体式导航天线的介质天线结构示意图。
图5为本发明的一种分体式导航天线的放大电路PCB板工作电路图。
图6为本发明的一种分体式导航天线具体实施例的S11参数仿真图。
图7为本发明的一种分体式导航天线具体实施例的增益参数仿真图。
图8为本发明的一种分体式导航天线具体实施例的轴比参数仿真图。
图9为本发明的一种分体式导航天线具体实施例在北斗频段时的归一化辐射方向图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本实施例的一种分体式导航天线示意图。本分体式导航天线，包括上盖1、上层介质贴片2、介质天线3、放大电路PCB板4、同轴电缆5、射频接头6、屏蔽盖7和底盖8组成，其中上盖1和底盖8采用ABS+PC材质、构成天线保护壳体，上层介质贴片2、介质天线3、放大电路4、屏蔽盖7(即金属反射板)依次连接并安装在天线保护壳体内。放大电路PCB板4，通过同轴电缆5和射频接头6相连接，射频接头6连接至导航设备。由于天线采用分体式结构，上层介质贴片2和介质天线3的紧密接触尤为重要，上盖1和底盖8在安装时需要扣紧。
图2为本实施例的一种分体式导航天线的上盖内侧图。上盖内四壁有定位柱11，使得上层贴片2正好卡在定位柱11内。
图3为本实施例的一种分体式导航天线的上层介质贴片结构示意图。上层介质贴片2基片为FR4材质，且分为a面和b面，a面朝向天空放置，b面采用镀金属层即辐射体金属层22。金属层可为银、铜等，这里采用镀银。辐射体金属层22为环形形状，并且沿着对角线做切角23。天线的馈电点并不在正中心，采用偏心馈入，所以在所述天线的上层介质贴片2需要做第一穿孔21，且第一穿孔21位置为天线馈电点。
图4为本发明的一种分体式导航天线的介质天线结构示意图。介质天线3可根据所需介电常数定制，常用为陶瓷，陶瓷烧制采用传统工艺即可，且分为c面和d面。c面朝向天空放置，c面有镀银层，镀银层32的大小任意但需比上层贴片镀银层尺寸小。镀银层32与PIN馈针31相接触。介质天线3的d面全镀银。第一穿孔21的大小需要比PIN馈针31大0.02mm，使得上层贴片2的b面可以与下层陶瓷片3的c面严紧贴合。
图5为本发明的一种分体式导航天线的放大电路PCB板工作电路图。放大电路PCB板4，板材为FR4。该板分为e面和f面，e面全镀铜，形成地，f面是放大电路和匹配电路。同轴线5的内芯与PIN馈针31焊接到一起。放大电路PCB板4的e面粘贴到所述介质天线3的d面，屏蔽盖7卡扣在f面上。放大电路PCB板4有第二穿孔41，第二穿孔41尺寸与PIN馈针31一样。f面上的42为放大电路芯片。
图6至图9为本实施例的一种分体式导航天线S11、增益、轴比参数仿真图以及在北斗频段的归一化辐射方向图，用于描述本实施例的导航天线的技术性能和技术效果。这种分体式导航天线通过单独机械加工不同尺寸的上层介质贴片2，实现精准调试。同时，上层介质贴片2尺寸的优化设计，不仅实现了低轴比特性，并且具有宽带宽的特点。图6中的分体式导航天线回波损耗<-10dB的带宽为30MHz，无源分体式导航天线在北斗频段的增益大于4dB(见图7)。如图8所示，3dB轴比波束宽度大于110°，1dB轴比波束宽度约大于50°。辐射方向图平滑(见图9)，确保在各类复杂的环境尤其是低仰角情况下，天线依旧拥有优良的工作特性。
Claims (10)
1.一种分体式导航天线，包括介质天线(3)、放大电路PCB板(4)、射频接头(6)、屏蔽盖(7)和天线保护壳体，射频接头(6)连接至导航设备；其特征在于：所述分体式导航天线还包括上层介质贴片(2)，分为a面和b面，a面朝向天空放置，b面采用镀金属层即辐射体金属层(22)，上层介质贴片(2)与介质天线(3)之间直接馈电；所述上层介质贴片(2)、介质天线(3)、放大电路PCB板(4)、屏蔽盖(7)依次连接并安装在天线保护壳体内，天线保护壳体为可拆卸式设计，以便于更换上层介质贴片(2)。
2.根据权利要求1所述的分体式导航天线，其特征在于：所述上层介质贴片(2)采用偏心馈入的馈电方式，包括第一穿孔(21)和辐射体金属层(22)；所述介质天线(3)设置PIN馈针(31)，介质天线(3)通过PIN馈针(31)焊接在放大电路PCB板(4)上；第一穿孔(21)尺寸比PIN馈针(31)大，穿孔位置为天线馈电点。
3.根据权利要求2所述的分体式导航天线，其特征在于：所述辐射金属层(22)为环形贴片形式，并且沿着对角线做切角(23)。
4.根据权利要求2所述的分体式导航天线，其特征在于：所述介质天线(3)设有镀银层与上层贴片(2)的b面严紧贴合，介质天线(3)镀银层的尺寸小于辐射体金属层(22)。
5.根据权利要求1所述的分体式导航天线，其特征在于：所述上层介质贴片(2)的基片为FR4材质，辐射体金属层(22)采用材质为银或铜。
6.根据权利要求1所述的分体式导航天线，其特征在于：所述放大电路PCB板(4)通过同轴电缆(5)和射频接头(6)相连接，同轴线(5)的内芯与PIN馈针(31)焊接到一起。
7.根据权利要求1所述的分体式导航天线，其特征在于：所述天线保护壳体由上盖(1)和底盖(8)构成，采用ABS+PC材质；上盖内四壁有定位柱(11)，使得所述上层贴片(2)正好卡在定位柱(11)内。
8.根据权利要求1所述的分体式导航天线，其特征在于：所述屏蔽盖(7)卡扣在放大电路PCB板(4)上。
9.根据权利要求1所述的分体式导航天线，其特征在于：所述放大电路PCB板(4)底部加上屏蔽盖(7)，以改善天线性能。
10.根据权利要求1所述的分体式导航天线，其特征在于：所述第一穿孔(21)尺寸比PIN馈针(31)大0.02mm，所述屏蔽盖(7)是金属反射板。
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