CN116505249A - 一种高精度全球导航卫星天线装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及圆极化天线技术领域，具体涉及一种高精度全球导航卫星天线装置，其包括：天线反射板，以及平行设置在所述天线板上方的天线辐射板，所述天线辐射板与所述天线反射板之间竖直的设有隔离柱；所述天线反射板的顶部为全面导电的反射面，并且所述天线反射板的底部设有信号电路；所述天线辐射板顶部设有辐射面，所述辐射面由圆环微带线以及连接在所述圆环微带线内部的多条平面螺旋线构成，各个所述平面螺旋线分别通过馈针与所述信号电路电性连接，其天线频率范围覆盖1GHz～2GHz，并且可通过调整辐射面尺寸和反射面的距离可在300MHz～30GHz频带内选择应用，还通过简化安装结构降低了天线成本。

Description

一种高精度全球导航卫星天线装置
技术领域
本发明涉及圆极化天线技术领域，具体涉及一种高精度全球导航卫星天线装置。
背景技术
随着北斗卫星定位系统的发展，全球卫星定位系统应用已经普遍应用于各领域，中国的北斗导航系统、美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧洲的Galileo四大卫星导航系统均基本实现全球覆盖，使得对全球卫星导航信号的频率带宽要求越来越宽，需要一种宽频带全球卫星导航系统天线，尤其高精度卫星导航定位天线。
农业机械自动驾驶和工业机械自动控制控制、高精度测量测绘，陆地和海洋高精度定位和导航等应用领域对天线的性能和成本要求越来越高。为了适应新的应用市场需求发明一种全新的低成本、宽频带、高增益全球卫星定位高精度天线，用于全球卫星导航系统信号的接收。
发明内容
本发明提供一种高精度全球导航卫星天线装置，其天线频率范围覆盖1GHz～2GHz，并且可通过调整辐射面尺寸和反射面的距离可在300MHz～30GHz频带内选择应用，还通过简化安装结构降低了天线成本。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高精度全球导航卫星天线装置，其包括：天线反射板，以及平行设置在所述天线板上方的天线辐射板，所述天线辐射板与所述天线反射板之间竖直的设有隔离柱；所述天线反射板的顶部为全面导电的反射面，并且所述天线反射板的底部设有信号电路；所述天线辐射板顶部设有辐射面，所述辐射面由圆环微带线以及连接在所述圆环微带线内部的多条平面螺旋线构成，各个所述平面螺旋线分别通过馈针与所述信号电路电性连接。
优选的，所述反射面与所述辐射面间距为1至40毫米。
优选的，所述平面螺旋线为四条，并且四条所述平面螺旋线均匀的正交分布。
优选的，各个所述平面螺旋线的起始端直径为1至20毫米，线宽为0.2至5毫米，绕线匝数为0.1至3匝；所述天线反射板对应各个所述平面螺旋线的起始端均设有通孔，各个所述馈针均纵向贯穿所述通孔连接于所述信号电路与所述平面螺旋线的起始端之间。
优选的，所述天线反射板为双面PCB结构，所述天线辐射板为单面PCB结构。
优选的，信号电路包括馈电网络、滤波器、低噪声放大器、双工合路器。
优选的，个所述平面螺旋线的螺旋方向一致。
本发明有益效果在于：
(1)本发明的一种平面的宽频带GNSS高精度天线，覆盖
GPS\BDS\GLONASS\Galileo全球卫星导航频率以及L-Band星际差分频率，天线频率范围覆盖1GHz～2GHz，通过调整辐射面尺寸和反射面的距离可在300MHz～30GHz频带内选择应用。
(2)本发明技术方案在所有的全球卫星导航频率保证高性能性能，包括高增益、高精度、抗干扰等，天线最大增益不低于5dBi，相位中心误差优于2mm，极化轴比小于3dB。
(3)本发明技术方案简化安装结构从而降低天线成本，四根馈针替代传输线或通州线缆、四个导电隔离柱有连接辐射面和反射面的作用，还具有扼流和提高低仰角增益的作用。
综上，本发明提供的高精度全球导航卫星天线装置用于卫星通讯系统的天线，且不限于应用于测量测绘、农业机械控制、自动驾驶、驾考驾校等领域，以及各种陆地车辆和海洋航行器的高精度定位、导航与控制系统。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明整体结构示意图；
图2为本发明天线辐射板顶视图；
图3为本发明侧部结构示意图；
图4为主要卫星导航频率方向图；
图5为GPS L1增益方向图；
图6为GPS L2增益方向图；
图7为GPS L5增益方向图；
图8为BDS B1增益方向图；
图9为BDS B2增益方向图；
图10为BDS B3增益方向图；
图11为Galileo E6增益方向图；
图12为BDS B1 AR；
图13为BDS B2 AR；
图14为BDS B3 AR；
图15为GPS L1 AR；
图16为GPS L2 AR；
图17为GPS L5 AR；
图18为Galileo E6 AR；
图19为天线端口驻波比曲线。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明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作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。
根据图1、图2、图3所示，一种高精度全球导航卫星天线装置，其包括：天线反射板1，以及平行设置在所述天线板上方的天线辐射板2，所述天线辐射板2与所述天线反射板1之间竖直的设有隔离柱3；所述天线反射板1的顶部为全面导电的反射面4，并且所述天线反射板1的底部设有信号电路5；所述天线辐射板2顶部设有辐射面，所述辐射面由圆环微带线6以及连接在所述圆环微带线6内部的多条平面螺旋线7构成，各个所述平面螺旋线7分别通过馈针8与所述信号电路5电性连接。
其中，所述反射面4与所述辐射面间距为1至40毫米。所述平面螺旋线7为四条，并且四条所述平面螺旋线7均匀的正交分布。各个所述平面螺旋线7的起始端9直径为1至20毫米，线宽为0.2至5毫米，绕线匝数为0.1至3匝；所述天线反射板1对应各个所述平面螺旋线7的起始端9均设有通孔，各个所述馈针8均纵向贯穿所述通孔连接于所述信号电路5与所述平面螺旋线7的起始端9之间。同时，个所述平面螺旋线7的螺旋方向一致。
上述设置的高精度全球导航卫星天线装置，使用四个馈针8代替传输线，四个馈针8相邻正交分布，四个馈针8引出接收到的四组天线信号同样相邻正交，分别为0°，90°，180°，270°，四组信号可通过移相电桥或者延迟传输线进行合成圆极化信号，也可合成线极化信号。
另外，所述天线反射板1为双面PCB结构，所述天线辐射板2为单面PCB结构。优选的，信号电路5包括馈电网络、滤波器、低噪声放大器、双工合路器。因此，本发明技术方案简化安装结构从而降低天线成本，四根馈针8替代传输线或同轴线缆、四个导电隔离柱3有连接辐射面和反射面4的作用，还具有扼流和提高低仰角增益的作用。另外，PCB介质为低损耗介质材料，还可由空气、低损耗塑胶材料、陶瓷等等介质作为代替方案。介质材料的形状与反射板和安装方式相关，介质材料的高度小于或等于辐射面和反射面4的距离。
根据图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15、图16、图17、图18、图19所示，该高精度全球导航卫星天线装置覆盖GPS\BDS\GLONASS\Galileo全球卫星导航频率以及L-Band星际差分频率，天线频率范围覆盖1GHz～2GHz，调整辐射面尺寸和反射面4的距离可在300MHz～30GHz频带内选择应用。其在所有的全球卫星导航频率保证高性能性能，包括高增益、高精度、抗干扰等，天线最大增益不低于5dBi，相位中心误差优于2mm，极化轴比小于3dB。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种高精度全球导航卫星天线装置，其特征在于,包括：
天线反射板，以及平行设置在所述天线板上方的天线辐射板，所述天线辐射板与所述天线反射板之间竖直的设有隔离柱；
所述天线反射板的顶部为全面导电的反射面，并且所述天线反射板的底部设有信号电路；
所述天线辐射板顶部设有辐射面，所述辐射面由圆环微带线以及连接在所述圆环微带线内部的多条平面螺旋线构成，各个所述平面螺旋线分别通过馈针与所述信号电路电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种高精度全球导航卫星天线装置，其特征在于：所述反射面与所述辐射面间距为1至40毫米。
3.根据权利要求2所述的一种高精度全球导航卫星天线装置，其特征在于：所述平面螺旋线为四条，并且四条所述平面螺旋线均匀的正交分布。
4.根据权利要求3所述的一种高精度全球导航卫星天线装置，其特征在于：各个所述平面螺旋线的起始端直径为1至20毫米，线宽为0.2至5毫米，绕线匝数为0.1至3匝；所述天线反射板对应各个所述平面螺旋线的起始端均设有通孔，各个所述馈针均纵向贯穿所述通孔连接于所述信号电路与所述平面螺旋线的起始端之间。
5.根据权利要求3所述的一种高精度全球导航卫星天线装置，其特征在于：所述天线反射板为双面PCB结构，所述天线辐射板为导电平面结构或者单面PCB结构。
6.根据权利要求1所述的一种高精度全球导航卫星天线装置，其特征在于：信号电路包括馈电网络、滤波器、低噪声放大器、双工合路器。
7.根据权利要求3所述的一种高精度全球导航卫星天线装置，其特征在于：个所述平面螺旋线的螺旋方向一致。
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