CN114336017A - 一种具有强电磁防护能力的卫星导航天线 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种具有强电磁防护能力的卫星导航天线。所述天线包括：金属贴片层、PMI泡沫层、导航天线层，PMI泡沫层加载在金属贴片层和导航天线层之间，金属贴片层包括：周期性结构的金属贴片和二极管，二极管加载在金属贴片之间，金属贴片层、PMI泡沫层和导航天线层的尺寸一致。采用本方法能够提高卫星导航天线的强电磁防护能力。
Description
技术领域
本申请涉及卫星导航天线技术领域，特别是涉及一种具有强电磁防护能力的卫星导航天线。
背景技术
导航信号传播至地表面的工作信号强度低至-130dBm量级，要求导航接收机具有高灵敏度，但是高灵敏度使导航接收机容易受到强电磁能量辐照而损毁，卫星导航天线是强电磁能量耦合的最重要的通道，通过天线耦合进入接收机前端的电磁能量危害极大。
目前针对导航接收机前端防护是在接收天线与低噪放之前加入防护模块，将以前单级PIN二极管限幅改为多级限幅或类似结构，限幅结构体积增加。同时部分卫星导航天线与低噪声放大器进行了融合，这样加载限幅结构方式将影响整个导航接收系统，并且当电磁场能量高达数十kV/m以上时，现有防护模块已不能确保卫星导航系统安全。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提出一种能够确保卫星导航接收系统电磁安全的具有强电磁防护能力的卫星导航天线。
一种具有强电磁防护能力的卫星导航天线，所述天线结构包括：金属贴片层、PMI泡沫层、导航天线层；所述PMI泡沫层加载在所述金属贴片层和所述导航天线层之间；
所述金属贴片层包括：周期性结构的金属贴片和二极管；所述二极管加载在所述金属贴片之间；
所述金属贴片层、所述PMI泡沫层和所述导航天线层的尺寸一致。在其中一个实施例中，所述二极管为PIN二极管，所述金属贴片为方形金属贴片阵列；所述方形金属贴片阵列在垂直和水平两个方向周期排列。
在其中一个实施例中，所述PIN二极管加载在相邻两片方形金属贴片之间的中央部位，关于金属贴片层中心旋转对称，垂直方向的方形金属贴片数量与水平方向的方形金属贴片数量相同。
在其中一个实施例中，所述PMI泡沫层加载轻质、强度高的泡沫塑料。
在其中一个实施例中，所述卫星导航天线工作在1.561～1.575GHz频段范围内。
在其中一个实施例中，所述方形金属贴片的边长为7mm，所述周期性结构的金属贴片中相邻方形金属贴片之间的距离为1mm。
在其中一个实施例中，所述二极管的型号为BAP5102。
一种卫星导航接收机，包括：上述具有强电磁防护能力的卫星导航天线。
上述具有强电磁防护能力的卫星导航天线，包括金属贴片层、PMI泡沫层、导航天线层；PMI泡沫层加载在金属贴片层和导航天线层之间；金属贴片层包括：周期性结构的金属贴片和二极管；二极管加载在所述金属贴片之间；金属贴片层、PMI泡沫层和导航天线层的尺寸一致。在正常工作时，PIN二极管处于截止状态，当强电磁能量到达天线表面时，金属贴片之间感应出足够强的电场，使得PIN二极管导通，此时加载PIN二极管的金属贴片阵列等效为一层金属，空间电磁能量无法进入射频前端电路，入射的强电磁能量被反射回空间，确保了卫星导航系统的安全。
附图说明
图1为一种具有强电磁防护能力的卫星导航天线结构图；
图2为金属贴片层结构图；
图3为具有强电磁防护能力卫星导航天线在1.561～1.575GHz频段范围内S11曲线示意图；
图4为PIN二级管导通后的天线馈电处S11曲线示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种具有强电磁防护能力的卫星导航天线，天线包括：金属贴片层100、PMI泡沫层200以及导航天线层300；PMI泡沫层200加载在金属贴片层和导航天线层之间。
如图2所示，金属贴片层100包括：周期性结构的金属贴片110和二极管120；二极管120加载在相邻两金属贴片110之间。
金属贴片层100、PMI泡沫层200和导航天线层300的尺寸一致。使得所设计的卫星导航天线工作于1.561～1.575GHz频段,所设计的天线可与低噪声放大器进行融合。
周期性结构指的是该金属贴片在水平和垂直方向上的排列呈周期性，周期性是指金属贴片的排列有一定的循环规律。
上述一种具有强电磁防护能力的卫星导航天线中，包括金属贴片层、PMI泡沫层、导航天线层；PMI泡沫层加载在金属贴片层和导航天线层之间；金属贴片层包括：周期性结构的金属贴片和二极管；二极管加载在相邻金属贴片之间；金属贴片层、PMI泡沫层和导航天线层的尺寸一致。在正常工作时，PIN二极管处于截止状态，当强电磁能量到达天线表面时，金属贴片之间感应出足够强的电场，使得PIN二极管导通，此时加载PIN二极管的金属贴片阵列等效为一层金属，空间电磁能量无法进入射频前端电路，入射的强电磁能量被反射回空间，确保了卫星导航接收系统的安全。
在其中一个实施例中，二极管为PIN二极管，金属贴片为方形金属贴片阵列；方形金属贴片阵列在垂直和水平两个方向周期排列。这样使得PIN二极管导通后，方形金属贴片阵列等效为一个方形金属板。
在其中一个实施例中，PIN二极管加载在相邻两片方形金属贴片之间的中央部位，关于金属贴片层中心旋转对称，垂直方向的方形金属贴片数量与水平方向的方形金属贴片数量相同。加载PIN二极管后的金属贴片阵列卫星导航天线具有更高的承受功率，更短的响应时间。
在其中一个实施例中，PMI泡沫层加载轻质、强度高的泡沫塑料。其介电常数为1.02左右，厚度约为2mm。本实施例中的泡沫层起支撑与阻抗变换作用。
在其中一个实施例中，卫星导航天线工作在1.561～1.575GHz频段范围内。以上述给出的具体参数设计卫星导航天线进行仿真，仿真结果如图3所示，所设计具有强电磁防护能力卫星导航天线谐振频率在1.568GHz，在1.561GHz和1.575GHz两个卫星导航频点处S11均小于15dB，满足卫星导航天线要求。
在其中方形金属贴片的边长为7mm，周期性结构的金属贴片中相邻方形金属贴片之间的距离为1mm。
在其中一个实施例中，PIN二极管的型号为BAP5102。该二极管基板材料为罗杰斯的4350B(Rogers 4350B)，厚度为0.254mm。将加载PIN二极管的金属贴片阵列通过PMI泡沫与导航天线进行优化设计，没有改变原导航天线的结构形状，极大简化了设计流程。
以上述给出的具体参数设计卫星导航天线进行仿真，实验结果如图4所示，PIN二级管导通后的天线馈电处S11，当PIN二级管导通后，所设计卫星导航天线输入阻抗与后端射频前端电路失配，此时强电磁能量无法通过卫星导航天线进入射频前端电路。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种具有强电磁防护能力的卫星导航天线，其特征在于，所述天线包括：金属贴片层、PMI泡沫层以及导航天线层；
所述PMI泡沫层加载在所述金属贴片层和所述导航天线层之间；
所述金属贴片层包括：周期性结构的金属贴片和二极管；所述二极管加载在所述金属贴片之间；
所述金属贴片层、所述PMI泡沫层和所述导航天线层的尺寸一致。
2.根据权利要求1所述的一种具有强电磁防护能力的卫星导航天线，其特征在于，所述二极管为PIN二极管，所述金属贴片为方形金属贴片阵列；
所述方形金属贴片阵列在垂直和水平两个方向周期排列。
3.根据权利要求2所述的一种具有强电磁防护能力的卫星导航天线，其特征在于，所述PIN二极管加载在相邻两片方形金属贴片之间的中央部位，关于金属贴片层中心旋转对称，垂直方向的方形金属贴片数量与水平方向的方形金属贴片数量相同。
4.根据权利要求1所述的一种具有强电磁防护能力的卫星导航天线，其特征在于，所述PMI泡沫层加载轻质、强度高的泡沫塑料。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种具有强电磁防护能力的卫星导航天线，其特征在于，所述卫星导航天线工作在1.561～1.575GHz频段范围内。
6.根据权利要求2或3所述的一种具有强电磁防护能力的卫星导航天线，其特征在于，所述方形金属贴片的边长为7mm，所述周期性结构的金属贴片中相邻方形金属贴片之间的距离为1mm。
7.根据权利要求1至4任一项所述的一种具有强电磁防护能力的卫星导航天线，其特征在于，所述二极管的型号为BAP5102。
8.一种卫星导航接收机，其特征在于，包括：权利要求1至7任一项所述的具有强电磁防护能力的卫星导航天线。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110664757.0A CN114336017A (zh) | 2021-06-16 | 2021-06-16 | 一种具有强电磁防护能力的卫星导航天线 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN114336017A true CN114336017A (zh) | 2022-04-12 |
Family
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN114336017A (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006245917A (ja) * | 2005-03-02 | 2006-09-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高周波基板 |
| CN110994182A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-10 | 中国船舶工业集团公司第七〇八研究所 | 一种s波段宽带强场自适应防护结构 |
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2021
- 2021-06-16 CN CN202110664757.0A patent/CN114336017A/zh active Pending
Patent Citations (2)
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