CN205752515U - 一种改进的低剖面双频高精度多模导航天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及卫星导航定位天线技术领域，具体地说是一种改进的低剖面双频高精度多模导航天线，其特征在于：所述的辐射片包括上下平行设置的覆盖高频段的上辐射片和覆盖低频段的下辐射片，上辐射片与下辐射片之间采用耦合馈电结构，且上辐射片与下辐射片之间设有粘贴用的介质层；所述的辐射片主要包括采用蚀刻在微波介质板上的金属片构成。本实用新型同现有技术相比，利用有源开关进行天线谐振频率的调节，在扩展天线带宽的同时，保证天线在宽频带范围内的轴比及相位特性，使其兼容多种导航系统，拓展其适用范围。
Description
技术领域
本实用新型涉及卫星导航定位天线技术领域，具体地说是一种改进的低剖面双频高精度多模导航天线。
背景技术
目前全球已经运营或在建的卫星导航系统有美国的GPS系统、俄罗斯的CLONASS系统、欧洲的伽利略系统，以及我国的“北斗二号”卫星导航定位系统，广泛应用于导航、测绘、监测、授时、通信等多种领域，尤其是大地测量学及其相关学科领域，包括地球动力学、海洋大地测量学、天文学、地球物理勘探、资源勘探、工程测量与工程变形监测等。随着民用卫星导航应用领域的迅猛发展，对导航定位的精度要求越来越高，作为高精度卫星导航接收机的重要组成部分，它的性能如何直接关系到卫星导航接收机测量精度的大小，其中天线的相位中心变化和多径效应是高精度卫星导航测量系统中的显著误差源，天线的低仰角增益影响接收机的灵敏度。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供扩展天线带宽，提高卫星导航接收机系统的定位精度的多模导航天线。
为实现上述目的，设计一种改进的低剖面双频高精度多模导航天线，包括辐射片、集成有电路的接地板，所述的辐射片设在接地板上方，辐射片与接地板形状相同，辐射片与接地板形状为正方形或圆形，其特征在于：
所述的辐射片包括上下平行设置的覆盖高频段的上辐射片和覆盖低频段的下辐射片，上辐射片与下辐射片之间采用耦合馈电结构，且上辐射片与下辐射片之间设有粘贴用的介质层；所述的辐射片主要包括采用蚀刻在微波介质板上的金属片构成；
所述的耦合馈电结构为包括在单点馈电探针的底端连接接地板，单点馈电探针的顶端穿过下辐射片上所设的金属化圆孔后贯穿并焊接在上辐射片上，且单点馈电探针的外径小于金属化圆孔的直径，单点馈电探针的外壁与金属化圆孔的内壁之间不接触；在下辐射片的边沿设有两个开关位置切槽，两个上辐射片开关的顶端分别局部连接在上辐射片下表面的边沿处，且两个上辐射片开关的底端分别穿过相应的开关位置切槽，两个下辐射片开关的顶部分别连接在下辐射片的底面，所述的两个上辐射片开关的底端、两个下辐射片开关的底端分别采用接线一一连接接地板的电路中所设的相应的可调电容或电感的接线端。
所述的两个开关位置切槽采用方形，且两个开关位置切槽的中心线相交呈直角。
所述的上辐射片采用圆形时，上辐射片的直径为其谐振频率波长的一半；上辐射片采用正方形时上辐射片的边长为其谐振频率波长的一半。
所述的下辐射片采用圆形时上辐射片的直径为其谐振频率波长的一半，下辐射片采用正方形时上辐射片的边长为其谐振频率波长的一半。
所述的单点馈电探针采用SMA接头探针。
两个上辐射片开关、两个下辐射片开关、单点馈电探针以及可调电容或电感构成的馈电部分还与低噪声放大器集成在一起，所述的低噪声放大器设置在接地板上。
当辐射片采用正方形时，上辐射片和下辐射片的同一对角分别切角。
所述的微波介质板采用厚度为1mm的Roger 3010微波板。
辐射片采用方形时，上辐射片边长为28.8mm，下辐射片边长为37mm，接地板边长为60mm。
本实用新型同现有技术相比，利用有源开关进行天线谐振频率的调节，在扩展天线带宽的同时，保证天线在宽频带范围内的轴比及相位特性，使其兼容多种导航系统，拓展其适用范围。
附图说明
图1为本实用新型在实施例中的俯视图。
图2为图1中去除上辐射片后的俯视图。
图3为图1的仰视图。
图4为图1的左视图。
图5为图1中所示下辐射片的仰视结构示意图。
图6为图1中所示下辐射片的左视结构示意图。
图7为本实用新型的回波损耗图。
图8为本实用新型的远场辐射方向曲线图，其中，---为E面左旋极化曲线；
...........为左旋极化曲线；——为E面右旋极化曲线；---为H面右旋极化曲线。
图9为本实用新型的相位方向曲线图，其中，——为E面相位方向曲线；
---为H面相位方向曲线。
图10为本实用新型的轴比曲线图，其中，——为E向轴比曲线；---为H向轴比曲线。
参见图1～图6，1为接地板；2为下辐射片；3为上辐射片；4为单点馈电探针；21为开关位置切槽；22为金属化圆孔；23为下辐射片开关；31为上辐射片开关。
具体实施方式
现结合附图对本实用新型作进一步地说明。
实施例1
参见图1～图6，本实用新型包括辐射片、集成有电路的接地板1，所述的辐射片设在接地板1上方，辐射片与接地板1形状相同，辐射片与接地板形状为正方形或圆形，其特征在于：
所述的辐射片包括上下平行设置的覆盖高频段的上辐射片3和覆盖低频段的下辐射片2，上辐射片3与下辐射片2之间采用耦合馈电结构，且上辐射片3与下辐射片2之间设有粘贴用的介质层，该介质层在附图中未示出；所述的辐射片主要包括采用蚀刻在微波介质板上的金属片构成。
所述的耦合馈电结构为包括在单点馈电探针4的底端连接接地板1，单点馈电探针4的顶端穿过下辐射片2上所设的金属化圆孔22后贯穿连接上辐射片3，且单点馈电探针4的外径小于金属化圆孔22的直径，单点馈电探针4的外壁与金属化圆孔的内壁之间不接触；在下辐射片2的边沿设有两个开关位置切槽21，两个上辐射片开关31的顶端分别局部连接在上辐射片3下表面的边沿处，且两个上辐射片开关31的底端分别穿过相应的开关位置切槽21，两个下辐射片开关23的顶部分别连接在下辐射片2的底面，所述的两个上辐射片开关31的底端、两个下辐射片开关23的底端分别采用接线一一连接接地板1的电路中所设的相应的可调电容或电感的接线端。本实用新型通过单点馈电实现高频的激励，通过耦合馈电实现低频的激励。
进一步的，所述的两个开关位置切槽21采用方形，且两个开关位置切槽21的中心线相交呈直角。
所述的上辐射片3采用圆形时，上辐射片的直径为其谐振频率波长的一半；上辐射片3采用正方形时上辐射片的边长为其谐振频率波长的一半。
所述的下辐射片2采用圆形时上辐射片的直径为其谐振频率波长的一半，下辐射片2采用正方形时上辐射片的边长为其谐振频率波长的一半。
进一步的，参见图3～图6，当辐射片采用正方形时，其中一个上辐射片开关31与一个下辐射片开关23及单点馈电探针4的中心连线与相应的开关位置切槽21的中心线重合，且两个下辐射片开关23之间的中心连线与前述的中心连线之间呈直角。
所述的单点馈电探针4采用SMA接头探针。
两个上辐射片开关31、两个下辐射片开关23、单点馈电探针4以及可调电容或电感构成的馈电部分还与低噪声放大器集成在一起，所述的低噪声放大器设置在接地板1上，提高了导航接收机整体的接收灵敏度。
当辐射片采用正方形时，上辐射片3和下辐射片的同一对角分别切角，以实现圆极化特性。
本例中，所述的微波介质板采用厚度为1mm的Roger 3010微波板。辐射片采用方形时，上辐射片3边长为28.8mm，下辐射片2边长为37mm，接地板1边长为60mm。
本实用新型采用单点馈电实现高频激励，且采用单点馈电减小了天线的馈电结构的复杂程度，可通过标准SMA接头探针直接焊接在上辐射片上。另外，SMA接头探针与下辐射片通过一个金属化圆孔间隔开，并将两个上辐射片开关31、两个下辐射片开关23分别加载在上、下辐射片上来调节天线谐振频率，保证了天线轴比及相位辐射特性的对称性。
本实用新型中天线的工作频率范围为1.1GHz～1.28GHz或1.55GHz～1.61GHz，工作频率范围覆盖北斗2、GPS、GLONASS和Galileo系统工作频率，能够兼容北斗、GPS、GLONASS和Galileo系统，能够直接与相应的导航接收机相连。
本实用新型采用上辐射片开关和下辐射片开关共四个开关分别加可调电容或电感构成的开关网络，在拓宽天线带宽的同时增强天线轴比及相位特性，拓展了其适用范围，参见图7～图10。同时兼容Beidou2、GPS、GLONASS和Galileo卫星导航系统，上、下辐射片分别采用两两一组的开关加载，提高天线的相位中心稳定性及轴比特性，进一步提高卫星导航接收机的性能，适用于高精度车载及机载导航定位。
Claims (9)
1.一种改进的低剖面双频高精度多模导航天线，包括辐射片、集成有电路的接地板(1)，所述的辐射片设在接地板(1)上方，辐射片与接地板(1)形状相同，辐射片与接地板形状为正方形或圆形，其特征在于：
所述的辐射片包括上下平行设置的覆盖高频段的上辐射片(3)和覆盖低频段的下辐射片(2)，上辐射片(3)与下辐射片(2)之间采用耦合馈电结构，且上辐射片(3)与下辐射片(2)之间设有粘贴用的介质层；所述的辐射片主要包括采用蚀刻在微波介质板上的金属片构成；
所述的耦合馈电结构为包括在单点馈电探针(4)的底端连接接地板(1)，单点馈电探针(4)的顶端穿过下辐射片(2)上所设的金属化圆孔(22)后贯穿并焊接在上辐射片(3)上，且单点馈电探针(4)的外径小于金属化圆孔(22)的直径，单点馈电探针(4)的外壁与金属化圆孔的内壁之间不接触；在下辐射片(2)的边沿设有两个开关位置切槽(21)，两个上辐射片开关(31)的顶端分别局部连接在上辐射片(3)下表面的边沿处，且两个上辐射片开关(31)的底端分别穿过相应的开关位置切槽(21)，两个下辐射片开关(23)的顶部分别连接在下辐射片(2)的底面，所述的两个上辐射片开关(31)的底端、两个下辐射片开关(23)的底端分别采用接线一一连接接地板(1)的电路中所设的相应的可调电容或电感的接线端。
2.如权利要求1所述的一种改进的低剖面双频高精度多模导航天线，其特征在于：所述的两个开关位置切槽(21)采用方形，且两个开关位置切槽(21)的中心线相交呈直角。
3.如权利要求1所述的一种改进的低剖面双频高精度多模导航天线，其特征在于：所述的上辐射片(3)采用圆形时，上辐射片的直径为其谐振频率波长的一半；上辐射片(3)采用正方形时上辐射片的边长为其谐振频率波长的一半。
4.如权利要求1所述的一种改进的低剖面双频高精度多模导航天线，其特征在于：所述的下辐射片(2)采用圆形时上辐射片的直径为其谐振频率波长的一半，下辐射片(2)采用正方形时上辐射片的边长为其谐振频率波长的一半。
5.如权利要求1所述的一种改进的低剖面双频高精度多模导航天线，其特征在于：所述的单点馈电探针(4)采用SMA接头探针。
6.如权利要求1所述的一种改进的低剖面双频高精度多模导航天线，其特征在于：两个上辐射片开关(31)、两个下辐射片开关(23)、单点馈电探针(4)以及可调电容或电感构成的馈电部分还与低噪声放大器集成在一起，所述的低噪声放大器设置在接地板(1)上。
7.如权利要求1～6任一项所述的一种改进的低剖面双频高精度多模导航天线，其特征在于：当辐射片采用正方形时，上辐射片(3)和下辐射片的同一对角分别切角。
8.如权利要求1所述的一种改进的低剖面双频高精度多模导航天线，其特征在于：所述的微波介质板采用厚度为1mm的Roger 3010微波板。
9.如权利要求7所述的一种改进的低剖面双频高精度多模导航天线，其特征在于：辐射片采用方形时，上辐射片(3)边长为28.8mm，下辐射片(2)边长为37mm，接地板(1)边长为60mm。
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