CN205264853U - 一种圆极化卫星导航天线 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种圆极化卫星导航天线，包括：底板，在所述底板上表面由下至上依次按几何中心叠设有片状的下层金属贴片、介质基板和上层金属贴片，以及依次垂直穿过所述下层金属贴片和所述介质基板，固定在所述上层金属贴片上的四个馈电探针；所述底板上表面为长方形，所述下层金属贴片、所述介质基板和所述上层金属贴片的上表面均为正方形；所述四个馈电探针分别位于所述上层金属贴片几何中心与四个顶点的连线上，且所述四个馈电探针与所述上层金属贴片几何中心之间的距离均相等；解决了现有技术中馈电探针的设置位置会降低圆极化性能，降低卫星导航天线的精确度的问题。

Description

一种圆极化卫星导航天线

技术领域

本申请涉及卫星导航设备技术领域，尤其涉及一种圆极化卫星导航天线。

背景技术

卫星导航产业是国家战略性高新技术产业，其应用前景非常广阔，是继蜂窝移动通信和互联网之后，全球发展最快的信息产业，已成为全球IT(互联网技术，InformationTechnology)经济的新的增长点。我国的卫星导航产业正进入产业化快速发展的关键时刻，预计在五年到十年内将形成GPS(全球定位系统，GlobalPositioningSystem)、GLONASS(全球卫星导航系统，GlobalNavigationSatelliteSystem)、GALILEO(伽利略卫星导航系统，Galileosatellitenavigationsystem)和BDS(北斗卫星导航系统，BeiDouNavigationSatellite)融合的全球卫星导航系统的集合。

GPS的通讯设备要求其天线能提供右手圆极化，并且辐射功率的场型能均匀涵盖整个上半球形。圆极化是卫星导航系统使用的主要的传播方式，与线性极化传播方式相比，在电磁波的传送及接收的方向上没有限制，而且，使用圆极化传播方式时，电磁波在电离层会产生法拉第旋转效应，使得圆极化近年来在卫星导航上极具重要性。

卫星导航系统的终端天线一般要求具备近似半球的覆盖能力、宽天线波束宽度、较高的低仰角增益、良好的圆极化特性及轴比带宽，同时应根据应用平台的要求进行特定的结构、尺寸和性能设计。

终端天线通常用贴片制成，并设置四个馈电探针，在实现圆极化的同时尽量减小卫星导航天线的相位中心与几何中心的偏差，从而满足卫星导航的高精度要求。贴片的横截面一般为正方形，且馈电探针一般位于正方形中心与四边中点的连线上，如图1和图2所示。这种结构若设置在长方形底板上会增大天线的轴比，而卫星导航天线的轴比越大，天线的圆极化性能越差，因此，这种结构会降低卫星导航天线的圆极化性能，从而降低卫星导航天线的精确度。

申请内容

本申请实施例提供一种圆极化卫星导航天线，用以解决现有技术中馈电探针的设置位置会降低圆极化性能，降低卫星导航天线的精确度的问题。

本申请实施例提供的一种圆极化卫星导航天线，包括：底板，在所述底板上表面由下至上依次按几何中心叠设有片状的下层金属贴片、介质基板和上层金属贴片，以及依次垂直穿过所述下层金属贴片和所述介质基板，固定在所述上层金属贴片上的四个馈电探针；

所述底板上表面为长方形，所述下层金属贴片、所述介质基板和所述上层金属贴片的上表面均为正方形；

所述四个馈电探针分别位于所述上层金属贴片几何中心与四个顶点的连线上，且所述四个馈电探针与所述上层金属贴片几何中心之间的距离均相等。

可选的，所述四个馈电探针的馈电相位按顺时针方向或逆时针方向依次滞后90°。

可选的，所述底板、所述下层金属贴片、所述介质基板和所述上层金属贴片的四边分别平行。

可选的，所述下层金属贴片的横截面面积大于所述上层金属贴片的横截面面积。

可选的，所述下层金属贴片接地。

可选的，所述上层金属贴片和所述下层金属贴片均为铜。

可选的，所述介质基板为聚四氟乙烯。

可选的，所述介质基板的厚度为4mm。

本申请上述实施例中的圆极化卫星导航天线，在长方形的底板上依次叠设有正方形片状的下层金属贴片、介质基板和上层金属贴片，四个馈电探针穿过下层金属贴片和介质基板，固定在上层金属贴片上。四个馈电探针分别位于上层金属贴片几何中心与四个顶点的连线上，且与上层金属贴片几何中心的距离相等。由于底板为长方形，不是四边完全对称的结构，因此，本申请实施例将四个馈电探针设置于正方形贴片的几何中心与四个顶点的连线上，因此，四个馈电探针的位置完全对称，这种高度对称的结构降低了卫星导航天线的轴比，使得电场分布更加均匀，提高了圆极化性能，增加了卫星导航天线的精确度。

附图说明

图1为现有技术中一种圆极化卫星导航天线的俯视示意图；

图2为现有技术中一种圆极化卫星导航天线的立体图；

图3为本申请实施例提供的一种圆极化卫星导航天线的剖视示意图；

图4为本申请实施例提供的一种圆极化卫星导航天线的俯视示意图；

图5为本申请实施例提供的一种圆极化卫星导航天线的立体图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

波的极化，是描述电磁波在空间传播时，其电场矢量方向随时间变化的情况。根据电场强度矢量端点每周期内在空间描绘的轨迹，电磁波的极化可分为线极化、圆极化和椭圆极化。可以认为，线极化和圆极化分别为椭圆极化的两个特例。考虑到卫星发射的是圆极化电磁波，因此卫星导航天线应该工作在圆极化状态已达到良好的极化匹配。

在描述波的极化时，通常使用轴比来定量地分析波的极化。椭圆极化波的轴比定义为极化椭圆的长轴与短轴的比值，通俗的说，轴比就是描述极化椭圆圆的程度。当轴比为0时，电磁波为圆极化波，在工程上，也将椭圆度不大，轴比较小的椭圆极化波称为圆极化波。

本申请实施例提供了一种圆极化卫星导航天线，可以应用于卫星导航定位系统的各类手持机、基站、车载、机载等终端设备应用平台。

图3示出了本申请实施例提供的圆极化卫星导航天线的剖视示意图。如图3所示，该圆极化卫星导航天线包括底板1，在底板1上表面由下至上依次按几何中心叠设有片状的下层金属贴片2、介质基板3、上层金属贴片4和馈电探针5。底板1上表面为长方形，下层金属贴片2、介质基板3和上层金属贴片4的上表面均为正方形。

馈电探针依次垂直穿过下层金属贴片2和介质基板3，固定在上层金属贴片4上。可选的，可以是焊接在上层金属贴片4上。此外，馈电探针的另一端固定在电路板上，实现信号的传输。

图4为本申请实施例中卫星导航天线的俯视示意图，图5为本申请实施例中卫星导航天线的立体图。如图4所示，底板1、下层金属贴片2、介质基板3和上层金属贴片4的四边分别平行，形成对称结构。卫星导航天线设置有四个馈电探针5，且四个馈电探针5分别位于上层金属贴片4几何中心与四个顶点的连线上，且四个馈电探针5与上层金属贴片4几何中心之间的距离均相等。现有技术中，四个馈电探针设置于正方形中心与四边中点的连线上，由于底板是长方形的，因此四个馈电探针不是完全对称的结构，会影响圆极化的性能。相较于现有技术，本申请实施例的四个馈电探针位于正方形中心与四个顶点的连线上，即使底板为长方形结构，四个馈电探针相互之间也是完全对称的。这种高度对称结构使得卫星导航天线的轴比较小，因此具有较高的圆极化性能，增加了卫星导航天线的精确度。

两个相互正交，振幅相等，相位相差90°的线极化波可以合成一个圆极化波。因此，要实现卫星导航天线的圆极化，必须使四个馈电探针馈电端电流相等，相位两两相差90°。本申请实施例中四个馈电探针5的馈电相位按顺时针方向或逆时针方向依次滞后90°。其中，四个馈电探针的馈电相位按顺时针方向依次滞后90°时，实现卫星导航天线的左旋圆极化；四个馈电探针的馈电相位按逆时针方向依次滞后90°时，实现卫星导航天线的右旋圆极化。

为了保证卫星导航天线的接收和发送信号的功能，下层金属层接地，且下层金属贴片2的横截面面积大于上层金属贴片4的横截面面积。

可选的，本申请实施例中上层金属贴片4和所述下层金属贴片2均为铜，介质基板为聚四氟乙烯，厚度为4mm。

需要说明的是，本申请实施例中，“上”“下”对应图片的上方和下方，即“上表面”是指在图片中装置上方对应的面，“下表面”是指图片中装置下方对应的面，本申请实施例仅是示例作用。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种圆极化卫星导航天线，其特征在于，包括：底板，在所述底板上表面由下至上依次按几何中心叠设有片状的下层金属贴片、介质基板和上层金属贴片，以及依次垂直穿过所述下层金属贴片和所述介质基板，固定在所述上层金属贴片上的四个馈电探针；

所述底板上表面为长方形，所述下层金属贴片、所述介质基板和所述上层金属贴片的上表面均为正方形；

所述四个馈电探针分别位于所述上层金属贴片几何中心与四个顶点的连线上，且所述四个馈电探针与所述上层金属贴片几何中心之间的距离均相等。

2.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述四个馈电探针的馈电相位按顺时针方向或逆时针方向依次滞后90°。

3.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述底板、所述下层金属贴片、所述介质基板和所述上层金属贴片的四边分别平行。

4.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述下层金属贴片的横截面面积大于所述上层金属贴片的横截面面积。

5.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述下层金属贴片接地。

6.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述上层金属贴片和所述下层金属贴片均为铜。

7.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述介质基板为聚四氟乙烯。

8.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述介质基板的厚度为4mm。