CN203423254U

CN203423254U - 北斗一代小型化手持机导航天线

Info

Publication number: CN203423254U
Application number: CN201320566813.8U
Authority: CN
Inventors: 刘忠华; 李学功; 曹根林
Original assignee: Beijing Beidoutianhui Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Beidoutianhui Technology Co Ltd
Priority date: 2013-09-12
Filing date: 2013-09-12
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2023-09-12

Abstract

本实用新型涉及一种北斗一代小型化手持机导航天线，包括自上而下顺序贴合的上层微带天线，下层微带天线，和置于底层的馈电网络印刷电路板以及馈针。所述上层微带天线、下层微带天线通过相应的所述馈针与所述馈电网络印刷电路板连接。所述上层微带天线包括自上而下顺序贴合的上层贴片和上层介质板，在所述上层贴片上设置有沿对角线位置的一对切角。所述上层贴片的中心设置有馈电点，环绕该馈电点，开设有通槽，与该馈电点相应的位置设置有竖直向下贯穿上、下层微带天线中心的馈针。

Description

北斗一代小型化手持机导航天线

技术领域

本实用新型涉及天线领域，特别涉及一种在手持机内使用的导航天线。

背景技术

GPS是由美国军方掌控的卫星导航系统，其授时精度及可用性受制于美国的政策，对于国内的一些使用导航系统的重要行业，GPS系统具有潜在的不安全性，因此，我国研发了具有自主知识产权的北斗卫星导航系统。目前，北斗卫星导航系统已经相当完善，定位精度与安全性都达到较高水准。然而，虽然北斗一代手持机产品定位技术渐趋成熟，但是在体积与便携性上仍存在诸多问题。手持北斗导航设备体积大、使用不便成为国内各导航类产品的通病，因此，其小型化、轻便化势在必行。手持机导航产品体积大小通常受限于内部安装的导航天线大小，手持机的小型化必然使容纳天线的空间越来越小。由于北斗一代导航系统采用双星定位，要求圆极化方式工作，并且要求具有半球形的方向图，即对天线的低仰角接受能力和相位中心稳定性提出较高要求，目前导航天线多采用双层结构，且至少采用四根馈针，在进行小型化时，四根馈针越来越靠近中心容易造成短路、断路或精度受损。要使天线在保证低仰角高增益、相位中心稳定的同时实现小型化，比较困难，目前还没有切实的解决方案。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种体积小、重量轻、增益稳定、精度高的手持机导航天线，可用于卫星定位信号的接收与发射。

本实用新型提供的北斗一代小型化手持机导航天线，包括自上而下顺序贴合的上层微带天线，下层微带天线，和置于底层的馈电网络印刷电路板以及馈针。所述上层微带天线、下层微带天线通过相应的所述馈针与所述馈电网络印刷电路板连接。

所述上层微带天线包括自上而下顺序贴合的上层贴片和上层介质板，在所述上层贴片上设置有沿对角线位置的一对切角。所述上层贴片的中心设置有馈电点，环绕该馈电点，开设有通槽，与该馈电点相应的位置设置有竖直向下贯穿上、下层微带天线中心的馈针。

所述下层微带天线包括自上而下顺序贴合的下层贴片、下层介质板和下层金属底板，贯穿所述下层贴片、下层介质板和下层金属底板的中心位置设置有一个竖直的介质柱，所述介质柱的上端面与所述下层贴片的上端面平齐，其下端面突出于所述下层金属底板的下端面。所述介质柱为绝缘材料，其突出于下层金属底板下端面的部分外壁涂覆导电材料并插入所述馈电网络印刷电路板的金属底板，沿介质柱轴心开设有中心通孔，其中心通孔内通过馈针。

所述下层贴片上设置有第一下层馈电点和第二下层馈电点,两馈电点与中心通孔等距，且两馈电点与中心通孔的连线相互垂直；在下层贴片下端面与第一下层馈电点和第二下层馈电点相应的位置各设置一个竖直向下贯穿下层介质板和下层金属底板中心的馈针。

所述馈电网络印刷电路板由金属底板、介质板和馈电网络构成，上述馈针皆插入所述金属底板与介质板，与所述馈电网络相连。

所述馈电网络包括电桥耦合器、微带传输线和两个SMP连接器端口，分别为第一SMP连接器端口和第二SMP连接器端口。

上层微带天线可以接收北斗一代S频段信号，上层微带天线馈电点的信号，通过介质柱组成的同轴线，连接所述第一SMP连接器端口。

下层微带天线可以发射北斗一代L频段信号，下层微带天线的两个馈电点的信号,经电桥耦合器合成一路信号后，直接输出至所述第二SMP连接器端口。

根据上述方案，本天线在上层贴片上设有通槽，用于固定微带线，其上层微带天线通过中心馈电进行单馈形式的信号传输，而下层采用双馈形式的信号传输，单馈、双馈相结合的探针馈电方式有效减少了馈针个数，从原来的导航天线至少需要四根馈针实现导航工作减少到三根馈针，有效节省了空间，实现了天线小型化。并且通过中心通孔中的馈针将上层贴片的几何中心和下层贴片的几何中心固定在一起，在满足每层贴片的几何中心与该层的电气相位中心重合的同时，使上下层的电气相位中心也重合，保证了天线相位中心的稳定，降低了天线信号的误差。

附图说明：

图1实施例1中天线的总体结构示意图；

图2实施例1中天线的“凹”形通槽上层微带天线结构示意图；

图3实施例1中天线的下层微带天线结构示意图；

图4实施例1中本天线的馈电网络印刷电路板的电路原理框图；

图5实施例2中天线的“C”形通槽上层微带天线结构示意图。

其中：10-上层微带天线，11-上层贴片，12-上层介质板，13-馈电点，14-通槽，15-切角，20-下层微带天线，21-下层贴片，22-下层介质板，24-介质柱，25-介质柱中心开孔，26a-第一下层馈电点，26b-第二下层馈电点,30-馈电网络印刷电路板，31-金属底板，32-介质板，33-馈电网络，34a-第一SMP连接器端口，34b-第二SMP连接器端口，40-馈针。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式做进一步的详细描述。

如图1所示，本实施例1中天线物理结构包括自上而下顺序贴合的上层微带天线10，下层微带天线20，和置于底层的馈电网络印刷电路板30以及馈针40。上层微带天线10、下层微带天线20通过相应的馈针40与馈电网络印刷电路板30连接。

馈电网络印刷电路板30包括自上而下顺序贴合的金属底板31、介质板32和馈电网络33，其中馈电网络33包括电桥耦合器、微带传输线和第一SMP连接器端口、第二SMP连接器端口，该电桥耦合器和微带传输线未在图1中示出。馈电网络印刷电路板30底部的馈电网络33上设置有第一SMP连接器端口34a和第二SMP连接器端口34b，用于实现北斗一代信号的发射与接收。

如图1，图2所示，上层微带天线10包括自上而下顺序贴合的上层贴片11和上层介质板12，上层贴片11和上层介质板12为矩形，在上层贴片11上设置有两个切角15，沿对角线设置在上层贴片11的对角位置，用于实现天线的圆极化工作。上层贴片11的中心设置有馈电点13，环绕馈电点13，开设有一“凹”形通槽14，上层贴片11的下端面与馈电点13相应的位置设置有竖直向下贯穿上层介质板12中心的馈针40。上层贴片11和馈针40为导电材料。

如图1，图3所示，下层微带天线20包括自上而下顺序贴合的下层贴片21、下层介质板22和下层金属底板23，贯穿下层贴片21、下层介质板22和下层金属底板23的中心位置设置有一个竖直的介质柱24，介质柱24的上端面与下层贴片21的上端面平齐，介质柱24的下端面突出于下层金属底板23的下端面，沿介质柱24轴心开设有中心通孔25。介质柱24为绝缘材料，其突出于下层金属底板23的下端面插入馈电网络印刷电路板的金属底板，其中心通孔25内通过馈针40，实现上层微带天线10与馈电网络印刷电路板30之间的电连接。

下层贴片21、下层介质板22和下层金属底板23为矩形，下层贴片21上设置有第一下层馈电点26a和第二下层馈电点26b,两馈电点与中心通孔等距，且两馈电点与中心通孔25的连线相互垂直，用于实现下层微带天线的馈电，馈电形式为双馈；在下层贴片21下端面与第一下层馈电点26a和第二下层馈电点26b相应的位置各设置一个竖直向下贯穿下层介质板22和下层金属底板23中心的馈针40。

本实施例应用过程中，上层微带天线10的馈针40插入介质柱24的中心通孔25中，上层微带天线10和下层微带天线20通过三个馈针40贯穿馈电网络印刷电路板30的金属底板31和介质板32，与馈电网络33连接，如图4所示，上层微带天线10的信号经馈针和馈电网络33通过第一SMP连接器端口34a输出信号。下层微带天线20的信号经两个馈针和馈电网络33及电桥耦合器合成一路信号后，通过第二SMP连接器端口34b输出信号。

本微带天线采用单馈、双馈相结合的馈电方式，实现北斗一代信号的发射与接收，在原有天线基础上简化了天线结构，在保证天线相位中心稳定、精度不受损的情况下实现了天线小型化，有利于手持机导航产品的轻便小型化。

实际工作过程中，上层贴片和下层贴片通过各自连接的微带线与馈电网络电连接。上层介质板12可采用规格为：尺寸20mm×20mm，厚度2.5mm，材质为介电常数为9－10的微波复合材料；下层介质板22可采用尺寸33mm×33mm，厚度5.5mm,材质为介电常数为10－11的微波复合材料；所述介质柱24直径可为3mm，材质为为制作射频电缆内芯的聚四氟乙烯材料，所述馈针40直径为0.8mm；两个下层馈电点距离下层微带天线几何中心2.6mm，且两点与中心点的连线相互垂直；所述通槽可看作一个6.4mm×6.4mm的方孔与一条2.45mm×4.45mm微带线的结合体；馈电网络印刷电路板的介质板32尺寸33mm×33mm，厚度0.5mm，材质为介电常数为2－3的聚四氟乙烯材料。

如图5所示，实施例2在实施例1基本结构不变情况下，所述通槽的形状还可以为“C”形。其内环边缘设置微带线。

以上的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种北斗一代小型化手持机导航天线，包括自上而下顺序贴合的上层微带天线（10），下层微带天线（20），和置于底层的馈电网络印刷电路板（30）以及馈针（40），其特征在于：

所述上层微带天线（10）包括自上而下顺序贴合的上层贴片（11）和上层介质板（12），所述下层微带天线（20）包括自上而下顺序贴合的下层贴片（21）、下层介质板（22）和下层金属底板（23）；

所述上层贴片（11）的中心设置设有馈电点（13），环绕该馈电点，开设有通槽（14），上层贴片与馈电点相应的位置设置有竖直向下贯穿上层介质板（12）中心的馈针（40）；

所述下层贴片（21）上设置有第一下层馈电点（26a）和第二下层馈电点（26b）,在第一下层馈电点和第二下层馈电点相应的位置各设置一个竖直向下贯穿下层介质板（22）和下层金属底板（23）中心的馈针（40）；

所述馈针（40）与馈电网络印刷电路板（30）连接，且分别与所述上层贴片（11）和下层贴片（21）电连接。

2.根据权利要求1所述的北斗一代小型化手持机导航天线，其特征在于：

所述上层贴片（11）带有一对对角关系切角（15）；

所述下层微带天线中心（20）有一介质柱（24），所述介质柱为绝缘材料，其轴心开设有中心通孔（25），从上层贴片馈电点（13）插入的馈针穿过该中心通孔；

所述介质柱（24）突出下层金属底板（23）下端面的部分外壁涂覆导电材料并插入所述馈电网络印刷电路板的金属底板（31）；

所述第一下层馈电点（26a）和第二下层馈电点（26b）与中心通孔（25）等距，且两馈电点与中心通孔的连线相互垂直。

3.根据权利要求2所述的北斗一代小型化手持机导航天线，其特征在于：

所述馈电网络印刷电路板（30）由金属底板（31）、介质板（32）和馈电网络（33）构成；

所述馈电网络（33）由电桥耦合器、微带传输线、SMP连接器端口（34）构成。

4.根据权利要求3所述的北斗一代小型化手持机导航天线，其特征在于：

所述上层贴片（11）和下层贴片（21）为矩形，所述切角（15）为等腰三角形。

5.根据权利要求4所述的北斗一代小型化手持机导航天线，其特征在于:

所述SMP连接器端口（34）包含第一SMP连接器端口和第二SMP连接器端口；所述上层微带天线馈电点（13）的信号，通过介质柱组成的同轴线，连接所述第一SMP连接器端口34a；

所述下层微带天线的两个馈电点（26a）、（26b）的信号,经电桥耦合器合成一路信号后，直接输出至所述第二SMP连接器端口34b。

6.根据权利要求5所述的北斗一代小型化手持机导航天线，其特征在于：

所述上层介质板（12）尺寸为20mm×20mm，厚度为2.5mm，介电常数为9－10的微波复合材料；

所述下层介质板（22）为尺寸33mm×33mm，厚度为5.5mm,介电常数为10－11的微波复合材料；

所述介质柱（24）直径为3mm，所述馈针直径为0.8mm；

所述两个下层馈电点（26a）、（26b）距离下层微带天线（20）几何中心2.6mm，且两点与中心的连线相互垂直。