CN204793202U - 一种高精度测量型gnss天线 - Google Patents

Abstract

一种高精度测量型GNSS天线，包括上层的高频段天线、下层的低频段天线和底部电路板，所述的高频段天线上表面设置有高频段金属贴片，下表面设置有高频段天线地，所述高频段天线中间设置有高频段短路环，所述高频段金属贴片上相对四边方向设置有四个对称的上馈电点，所述的低频段天线上表面设置有低频金属贴片，下表面设置有低频段天线地，所述低频段天线中间设置有低频段短路环，所述低频段金属贴片上相对四边方向设置有四个对称的下馈电点，且在低频段天线馈电点内侧设置有外部低频段短路环。通过天线结构上的对称性，从而提高天线方向图的对称性；完善多频段天线的相位中心稳定性；提高不同频率天线之间的隔离度，保证天线接收信号质量。

Description

一种高精度测量型GNSS天线

技术领域

本实用新型涉及卫星导航天线技术领域，具体涉及一种高精度测量型GNSS天线。

背景技术

全球导航卫星系统(GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS)是利用卫星为用户提供定位、导航、测绘、监测、授时服务。目前全球有四大全球导航卫星系统(GNSS):美国的GPS（GlobalPositioningSystem）、俄罗斯的GLONASS（GlobalNavigationSatelliteSystem）、欧洲的Galileo和中国的北斗COMPASS。在高精度双频差分测量应用方面，四大导航系统的工作频段为：美国GPS的L1/L2/L5、俄罗斯GLONASS的G1/G2、欧洲Galileo的E1/E2/E5B/E6和中国北斗的L/B1/B2/B3频段。

目前高精度测量主要采用微带贴片天线作为接收天线。随着实际应用中对测量精度要求的逐步提高，对天线的精确度也提出了更高的要求，影响天线精度的主要因素是天线相位中心的稳定性。现有测量型天线的相位中心稳定度不足以满足高精度测量的要求；天线的不对称结构造成方向图不完全对称；对于多频段天线而言，天线相位中心随频率变化而变化，随着接收信号角度的变化而变化，视在相位中心不是一个点，而是一个区域。不同频率天线之间存在严重的互耦现象，隔离度差，造成天线接收信号质量下降。

卫星定位导航天线的发展方向是多模式兼容，多系统联合定位。因此有必要设计一种高精度测量型GNSS天线，能够覆盖四大导航系统，同时兼顾四大卫星导航系统，实现全球导航卫星系统共用，并具有良好的相位中心稳定性，满足高精度测量型天线的更高要求。

实用新型内容

本实用新型目的在于针对现有测量型GNSS天线局限性。设计一种高精度测量型GNSS天线，通过天线结构上的对称性，从而提高天线方向图的对称性；完善多频段天线的相位中心稳定性；提高不同频率天线之间的隔离度，保证天线接收信号质量。

为克服现有技术存在的不足，本实用新型提供的技术方案是：一种高精度测量型GNSS天线，采用三层PCB微带贴片天线结构，实现多频段覆盖，四大导航系统通用。包括上层的高频段天线、下层的低频段天线和底部电路板，所述的高频段天线上表面设置有高频段金属贴片，下表面设置有高频段天线地，所述高频段天线中间设置有高频段短路环，所述高频段金属贴片上相对四边方向设置有四个对称的上馈电点，所述的低频段天线上表面设置有低频金属贴片，下表面设置有低频段天线地，所述低频段天线中间设置有低频段短路环，所述低频段金属贴片上相对四边方向设置有四个对称的下馈电点，且在低频段天线馈电点内侧设置有外部低频段短路环。

进一步的，所述的高频段金属贴片和低频金属贴片为八角形贴片形状，且在四边对称位置和设置有调整天线抗组的四个宝塔形结构一，在八个角的脚尖位置设置有对称的八个宝塔形结构二，所述的上馈电点和下馈电点为顺时针方向分别馈电，相对电角度设置为0、90、180、270度。

更进一步的，所述的底部电路板上设置有有源放大电路，所述底部电路板的上表面设置有金属层，下表面设置有放大、滤波、圆极化馈电电路。

上层高频段天线采用低介电常数线路板，线路板中间介质材料是四氟乙烯，线路板下表面是整体敷铜的金属层，高频段短路环为圆形的金属化通孔，实现上下表面金属层的短路，所述4个上馈电点按照顺时针方向分别馈电，信号之间辐值相同，相对电角度分别为0、90、180、270，实现圆极化接收，用于接收美国GPS的L1、GLONASS的G2、Galileo的E1、北斗的L/B2共5个频段的信号。

下层低频段天线采用低介电常数线路板，线路板上表面是金属贴片层，线路板中间介质材料是四氟乙烯，线路板下表面是整体敷铜的金属层，所述四个下馈电点按照顺时针方向分别馈电，信号之间辐值相同，相对电角度分别为0、90、180、270，实现圆极化接收，在对应上层高频段天线的中间金属化过孔位置，有同样大小圆形的金属化通孔为低频短路环，在馈电点内侧，有圆形分布的金属化通孔，实现上下表面金属层的短路；用于接收美国GPS的L2/L5、GLONASS的G1、Galileo的E2/E5B/E6、北斗的B2/B3共7个频段的信号。

上层高频段天线的馈电通过下层线路板的两个短路结构之间，实现了高低频段的良好隔离，所述的八角形贴片形状，采用四边对称位置的宝塔形结构，调整天线的阻抗到50欧姆附近，所述的宝塔形结构，调整天线的谐振频率，实现更好的对称性，上层天线不覆盖下层天线的调整位置，阻抗和频率调整的相对独立。

在发明内容中作为示例公布了一种实现方式，在具体实施过程中只要遵照一定的共同点，按照本发明的设计思路，按照不同的应用要求，可将天线设计到所需要的谐振频率，多增加振子或使用不同长度的振子，可以实现多频天线。

本实用新型相对于现有技术，具有如下优点和效果：

优点：采用八角形贴片形状，实现更好的对称性；采用圆形短路柱结构，实现高低频段之间隔离度的提高；采用四边对称位置的宝塔形调整结构，调整天线的阻抗；采用八角对称位置的宝塔形调整结构，调整天线的谐振频率，阻抗和频率调整的相对独立，实现高效生产。

效果：

（1）利用上下两层天线共8个馈电点，分别对高低频段实现圆极化接收；

（2）上下两层天线的贴片采用八角形形状，实现相位中心的高度稳定性，测试结果优于传统的采用矩形贴片形状的同类型天线，小型化及调整方便性优于传统的采用圆形贴片形状的同类型天线；

（3）通过调节上下贴片上四边上的宝塔形结构，调整天线的阻抗到50欧姆附近；采用八角对称位置的宝塔形结构，调整天线的谐振频率，以满足高精度测量应用需求。

（4）使用低介电介质和4点馈电拓展了天线带宽，实现零相位高精度测量天线。

（5）采用短路环实现高低频天线之间的高度隔离，提高信号质量。

（6）上下两层天线直接通过螺栓组装，螺栓保证实现两天线中心及方位重合，无源天线金属化表面采用镀金工艺，金属表面良好的接触和接收效果。

附图说明

图1为本实用新型的结构剖面图。

图2为本实用新型的上层贴片顶视图。

图3为本实用新型的下层贴片顶视图。

图4为本实用新型的结构顶视图。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图对本实用新型作进一步的描述。

如图1至4所示，本实用新型的具体实施例为一种高精度测量型GNSS天线，采用三层PCB微带贴片天线结构，实现多频段覆盖，四大导航系统通用。包括上层的高频段天线1、下层的低频段天线2和底部电路板3，所述上层的高频段天线1采用低介电常数线路板，所述的高频段天线1上表面设置有高频段金属贴片11，高频段中间介质12材料是四氟乙烯，下表面设置有整体敷铜的高频段天线地13，所述高频段天线1中间设置有高频段短路环14，所述高频段金属贴片11上相对四边方向设置有4个对称的上馈电点15，按照顺时针方向分别馈电，信号之间辐值相同，相对电角度分别为0、90、180、270，实现圆极化接收。所述的采用低介电常数线路板的低频段天线2上表面设置有低频金属贴片21，低频段中间介质22材料是四氟乙烯，下表面设置有低频段天线地23，所述低频段天线2中间设置有低频段短路环24，高频段短路环位置14和低频段短路环24位置对应，所述低频段金属贴片21上相对四边方向设置有4个对称的下馈电点25，按照顺时针方向分别馈电，信号之间辐值相同，相对电角度分别为0、90、180、270；实现圆极化接收，且在下馈电点25内侧设置有外部低频段短路环26，是实现低频段金属贴片21与低频段天线地23的双层短路环。所述的高频段金属贴片11和低频金属贴片21为八角形贴片形状，且在四边对称位置设置有调整天线抗组的四个宝塔形结构一41，在八个角的脚尖位置设置有对称的八个宝塔形结构二42，所述底部电路3的线路板采用FR4材料，线路板上表面是整体敷铜的金属层，作为无源接收天线的地平面，同时作为有源电路的地；线路板下表面是放大、滤波、圆极化馈电电路。上层高频段天线的馈电通过下层线路板的两个短路结构之间，实现了高低频段的良好隔离，所述的八角形贴片形状，采用四边对称位置的宝塔形结构，调整天线的阻抗到50欧姆附近，所述的宝塔形结构，调整天线的谐振频率，实现更好的对称性，上层天线不覆盖下层天线的调整位置，阻抗和频率调整的相对独立。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点，仅是本实用新型天线实施的较佳示例而已，并非对技术范围做任何限制，本行业的技术人员应该了解，在不脱离本实用新型的创意精神和范围的前提下，还会有各种变化和改进，凡是依据本实用新型的技术实质对以上示例所做的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案范围。

Claims (3)

1.一种高精度测量型GNSS天线，包括上层的高频段天线、下层的低频段天线和底部电路板，其特征在于：所述的高频段天线上表面设置有高频段金属贴片，下表面设置有高频段天线地，所述高频段天线中间设置有高频段短路环，所述高频段金属贴片上相对四边方向设置有4个对称的上馈电点，所述的低频段天线上表面设置有低频金属贴片，下表面设置有低频段天线地，所述低频段天线中间设置有低频段短路环，所述低频段金属贴片上相对四边方向设置有4个对称的下馈电点，且在低频段天线馈电点内侧设置有外部低频段短路环。

2.根据权利要求1所述的一种高精度测量型GNSS天线，其特征在于：所述的高频段金属贴片和低频金属贴片为八角形贴片形状，且在四边对称位置和设置有调整天线抗组的四个宝塔形结构一，在八个角的脚尖位置设置有对称的八个宝塔形结构二，在所述的上馈电点和下馈电点为顺时针方向分别馈电，相对电角度设置为0、90、180、270度。

3.根据权利要求1所述的一种高精度测量型GNSS天线，其特征在于：所述的底部电路板上设置有有源放大电路，所述底部电路板的上表面设置有金属层，下表面设置有放大、滤波、圆极化馈电电路。