CN208209014U - Gnss接收机和内置于gnss接收机的多模多频组合天线装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了内置于GNSS接收机的多模多频组合天线装置和内置了组合天线装置的GNSS接收机，该装置包括底部和设置于底部上方的GNSS天线、网络天线、WIFI蓝牙天线、电台天线、GNSS天线射频板、GNSS天线屏蔽罩、网络天线支架、WIFI蓝牙天线支架，底部设置有GNSS天线接口、网络天线接口、WIFI蓝牙天线接口、电台天线接口，实现了金属外壳接收机网络天线内置，四种通信天线置于接收机顶部，高度集成，接收机内部结构设计更加灵活，提高了整机可靠性和空间利用率，零相位中心放置的电台天线以及中心对称放置的网络天线与WIFI蓝牙天线保证了GNSS天线的相位中心稳定，WIFI蓝牙传输距离更远。

Description

GNSS接收机和内置于GNSS接收机的多模多频组合天线装置

技术领域

本发明涉及通信与天线设计的技术领域，尤其涉及内置于GNSS接收机的多模多频组合天线装置和内置了组合天线装置的GNSS接收机。

背景技术

GNSS接收机常用的测量方法为实时动态差分法(real-time kinematic，RTK)，该方法是一种基于载波相位观测值的实时动态定位与测量技术，RTK技术通过实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到毫米级精度。高精度GNSS接收机作为当前最主流的卫星导航技术测量应用产品，在现代测绘、交通、公共安全、救援、现代农业等领域应用日益广泛。高精度GNSS接收机包括GNSS天线装置、数据板模块、主板模块、数据传输通信装置(通信模式：卫星信号、UHF、2G/3G/4G、WIFI蓝牙)、界面显示装置、语音装置、信息存储装置、电池等组成。GNSS接收机在作业模式下，将一个接收机作为基准站和另一个作为移动站分别进行数据采集，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给移动站。移动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GNSS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出毫米级定位信息。GNSS接收机一般需要几种天线配合使用，使其功能能够满足目前的行业要求，具体包括GNSS天线、2G/3G/4G全网通移动网络天线、WIFI蓝牙天线以及电台天线。多个天线组合在一起会相互影响，导致性能下降，隔离度不够高的话直接导致天线不能使用。

常规将2G/3G/4G通信天线装置外置设计，将WIFI蓝牙通信天线装置内嵌于主机内部设计，由于受到结构设计和金属化外壳影响，如果将2G/3G/4G通信天线内置将严重影响通信性能，通常会导致网络不稳定、难以通信连接等问题。因此，不合理的通信天线装置设计方案和结构布设都会对主机造成严重干扰，甚至造成彼此较差的电磁兼容等问题。如何将多种天线有效组合集成为一种内置于GNSS接收机的多模多频组合天线装置，并且不影响各个天线性能的问题亟待解决。

近年来的行业趋势追求外观和金属化外壳，目前最新的GNSS接收机外壳多为铝镁合金的金属外壳，这更加增加了天线的设计难度，特别是移动网络天线以及WIFI蓝牙天线，接收机内部结构的复杂性设计导致多频通信天线装置实施对应制式信号的有效数据传输和电磁兼容性问题将变得更为棘手。

现有多系统通信的GNSS接收机各天线分开设计，结构分散，集成度低，空间占用大，可靠性低，金属外壳型接收机2G/3G/4G网络天线无法内置，电台天线底部安装。传统GNSS接收机通常只有GNSS卫星天线位于接收机顶部(上盖必须采用非金属材料)，并占据着不可替代的有利位置，实现高质量卫星信号的实时有效接收，进而保证接收机具有较高的定位和授时精度；而传统2G/3G/4G网络天线通常采用外置式天线装置，通过在主机外接通信射频端口，但是外置式2G/3G/4G天线装置不便于携带；WIFI蓝牙天线通常位于接收机内部，为保证较优的射频性能常让产品设计工程师为难，接收机内部不合理的结构设计或者各模块布设都会间接或者直接地导致信号遮挡、互扰、电磁兼容性较差等不良现象，进而影响着相关通信天线装置的通信质量和通信距离等；而电台天线通常置于底部，与GNSS天线集成度低，受对中杆影响大，而且整体结构不够美观。

目前GNSS接收机多采用铝镁合金的金属外壳，对天线的设计要求高，2G/3G/4G网络天线不好内置，WIFI蓝牙天线内置导致WIFI蓝牙通信装置传输距离近，受结构和外壳的影响较大，电台天线底部外置受对中杆影响大，集成度低，导致现有技术存在以下问题：

GNSS接收机金属外壳导致2G/3G/4G网络天线一直无法内置，而外置2G/3G/4G网络天线采用体积较大的棒状式设计方案，不便于携带和简易化操作且增加了接收机通信端口，使整机较难达到IP67的防护等级；

WIFI蓝牙通信天线装置内置于接收机内部，射频性能经常会受到整机内部结构或模块，特别是金属外壳的影响，导致通信质量较差和通信距离较短，严重时甚至被动受到整机其它模块电磁干扰而无法正常工作等；

底部外置电台天线集成度低，受对中杆影响大，而且整体结构不够美观。

金属外壳对天线的影响特别是对2G/3G/4G网络天线和WIFI蓝牙天线的影响，导致天线性能下降，隔离度不够高的话电磁兼容问题突出，直接导致天线不能使用。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供内置于GNSS接收机的多模多频组合天线装置和内置了组合天线装置的GNSS接收机，旨在解决现有技术中多频多系统通信天线装置结构布局不够合理、电磁兼容性不高、性能不够高的问题。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种内置于GNSS接收机的多模多频组合天线装置，包括底部和设置于底部上方的GNSS天线、网络天线、WIFI蓝牙天线、电台天线、GNSS天线射频板、GNSS天线屏蔽罩、网络天线支架、WIFI蓝牙天线支架；

底部设置有GNSS天线接口、网络天线接口、WIFI蓝牙天线接口、电台天线接口；

电台天线设置于GNSS天线的零相位中心处；网络天线和WIFI蓝牙天线分别设置于GNSS天线的一侧，且网络天线和WIFI蓝牙天线以电台天线为中心对称放置；

GNSS天线射频板设置于GNSS天线的周围，且隔开GNSS天线与网络天线、GNSS天线与WIFI蓝牙天线；GNSS天线屏蔽罩设置于GNSS天线射频板的周围，且露出网络天线和WIFI蓝牙天线；

网络天线支架设置于网络天线的下方；

WIFI蓝牙天线支架设置于WIFI蓝牙天线的下方；

GNSS天线通过GNSS天线接口与GNSS接收机主板连接；

网络天线通过网络天线接口与射频模块连接；

WIFI蓝牙天线通过WIFI蓝牙天线接口与射频模块连接；

电台天线通过电台天线接口与电台模块连接。

在上述实施例的基础上，优选的，所述网络天线为2G/3G/4G网络天线。

在上述任意实施例的基础上，优选的，所述GNSS天线接口为MMCX接口，GNSS天线通过MMCX接口出线与GNSS接收机主板连接。

在上述任意实施例的基础上，优选的，所述网络天线接口为IPEX接口，网络天线连接IPEX接口，IPEX接口通过mini-cable射频线缆与射频模块连接。

在上述任意实施例的基础上，优选的，所述WIFI蓝牙天线接口为IPEX接口，WIFI蓝牙天线连接IPEX接口，IPEX接口通过mini-cable射频线缆与射频模块连接。

在上述任意实施例的基础上，优选的，所述电台天线接口为SMA接口，电台天线通过SMA接口出线与电台模块连接。

在上述任意实施例的基础上，优选的，网络天线与WIFI蓝牙天线的下方做净空处理。

在上述任意实施例的基础上，优选的：

GNSS天线的工作频段包括1521MHz～1621MHz和1164MHz～1300MHz；

网络天线的工作频段包括GSM900/DCS频段、WCDMA B1/8频段、FDD LTE1/3和TDDLTE38/39/40/41频段；

WIFI蓝牙天线的工作频段包括2.45GHz频段；

电台天线的工作频段包括UHF频段。

在上述任意实施例的基础上，优选的，电台天线采用外置鞭状天线。

一种内置了上述任一项实施例中的多模多频组合天线装置的GNSS接收机。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明公开了内置于GNSS接收机的多模多频组合天线装置和内置了组合天线装置的GNSS接收机，能够实现金属外壳接收机网络天线内置，四种通信天线置于接收机顶部，高度集成，接收机内部结构设计更加灵活，提高了整机可靠性和空间利用率，零相位中心放置的电台天线以及中心对称放置的网络天线与WIFI蓝牙天线保证了GNSS天线的相位中心稳定，WIFI蓝牙传输距离更远，具备金属外壳接收机网络天线内置、多功能组合天线高度集成、GNSS天线的相位中心稳定、WIFI蓝牙传输距离更远的技术特点。

本发明采用较优的GNSS、网络和WIFI蓝牙和电台通信天线解决方案并将四种天线装置集中布局在GNSS接收机顶部，减小金属外壳对天线的影响，电台天线放置在GNSS天线的零相位中心处，网络天线和WIFI蓝牙天线中心对称放置，减小了GNSS天线由于几何不对称引起的相位误差，通过合理的优化设计布局，更好地满足了金属化外壳GNSS接收机内置天线的应用需求。

该GNSS接收机的天线集成度更高，GNSS天线、2G/3G/4G网络天线、WIFI蓝牙天线和电台天线集中放置在接收机顶部，解决电磁兼容问题；2G/3G/4G网络天线实现由外置到内置的转变，解决了携带不便的问题，简易化操作且减少了接收机外置通信端口。

现有GNSS接收机网络天线多为外置天线，本发明实现2G/3G/4G网络天线内置GNSS接收机，WIFI蓝牙天线与2G/3G/4G网络天线中心对称放置，减小GNSS天线相位偏移；现有电台天线多为底部安装，本发明电台天线顶端放置，且置于GNSS零相位中心处，不影响GNSS天线的性能；本发明具有良好的电磁兼容性，四合一组合多功能天线与其他二合一以及三合一组合天线相比具有更高的集成度，同时还能保证GNSS的相位中心稳定。

本发明将GNSS卫星天线、2G/3G/4G网络天线和WIFI蓝牙天线以及UHF电台天线装置均合理的布局于接收机顶部，既能保证高精度卫星信号的有效接收，又能满足2G/3G/4G网络天线装置和WIFI蓝牙天线装置的可靠发射与接收，同时将电台天线从底部移到顶部GNSS天线零相位中心处，进而保证接收机所有通信装置的有效应用，解决了金属外壳的GNSS接收机2G/3G/4G网络天线无法内置、WIFI蓝牙传输距离短和多频通信系统天线集成度低等问题，从而解决了GNSS接收机尤其是金属外壳接收机中内置通信天线装置不合理化结构设计与模块间兼容性较差等不良问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1a～图1c示出了本发明实施例提供的一种内置于GNSS接收机的多模多频组合天线装置的结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

具体实施例一

如图1a～图1c所示，本发明实施例提供了一种内置于GNSS接收机的多模多频组合天线装置，包括GNSS天线1，2G/3G/4G网络天线2，WIFI蓝牙天线3和电台天线4，还包括GNSS天线射频板5、GNSS天线屏蔽罩6、2G/3G/4G网络天线支架7和WIFI蓝牙天线支架8。底部设置有四个天线接口，其中2G/3G/4G网络天线接口9和WIFI蓝牙天线接口12采用IPEX接口通过mini-cable射频线缆与射频模块连接，电台天线4通过SMA接口10出线与电台模块连接，GNSS天线1则直接通过MMCX接口11出线转接GNSS接收机主板。

2G/3G/4G网络天线2与WIFI蓝牙天线3的下方均可以做净空处理。

本发明实施例对各天线的工作频段不做限定，优选的，GNSS天线1的有效工作带宽可以涵盖现有GNSS工作频段：1521MHz～1621MHz和1164MHz～1300MHz；2G/3G/4G网络天线2的工作频段可以覆盖国内各大运营商网络，具体包括GSM900/DCS频段、WCDMA B1/8频段和FDD LTE1/3、TDD LTE38/39/40/41频段；WIFI蓝牙天线3可以工作在2.45GHz频段；电台天线4可以使用UHF频段。

本发明实施例对电台天线4的外形不做限定，优选的，电台天线4可以采用外置鞭状天线。

本发明实施例实现了金属外壳接收机2G/3G/4G网络天线内置，四种通信天线置于接收机顶部，高度集成，接收机内部结构设计更加灵活，提高了整机可靠性和空间利用率，零相位中心放置的电台天线以及中心对称放置的2G/3G/4G网络天线与WIFI蓝牙天线保证了GNSS天线的相位中心稳定，WIFI蓝牙传输距离更远，具备金属外壳接收机2G/3G/4G网络天线内置、多功能组合天线高度集成、GNSS天线的相位中心稳定、WIFI蓝牙传输距离更远的技术特点。

本发明实施例采用较优的GNSS、2G/3G/4G和WIFI蓝牙和电台通信天线解决方案并将四种天线装置集中布局在GNSS接收机顶部，减小金属外壳对天线的影响，电台天线放置在GNSS天线的零相位中心处，2G/3G/4G天线和WIFI蓝牙天线中心对称放置，减小了GNSS天线由于几何不对称引起的相位误差，通过合理的优化设计布局，更好地满足了金属化外壳GNSS接收机内置天线的应用需求。

具体实施例二

本发明实施例还提供了一种内置了具体实施例一中的多模多频组合天线装置的GNSS接收机。

该GNSS接收机的天线集成度更高，GNSS天线、2G/3G/4G网络天线、WIFI蓝牙天线和电台天线集中放置在接收机顶部，解决电磁兼容问题；2G/3G/4G网络天线实现由外置到内置的转变，解决了携带不便的问题，简易化操作且减少了接收机外置通信端口。

现有GNSS接收机网络天线多为外置天线，本发明实现2G/3G/4G网络天线内置GNSS接收机，WIFI蓝牙天线与2G/3G/4G网络天线中心对称放置，减小GNSS天线相位偏移；现有电台天线多为底部安装，本发明电台天线顶端放置，且置于GNSS零相位中心处，不影响GNSS天线的性能；本发明具有良好的电磁兼容性，四合一组合多功能天线与其他二合一以及三合一组合天线相比具有更高的集成度，同时还能保证GNSS的相位中心稳定。

本发明将GNSS卫星天线、2G/3G/4G网络天线和WIFI蓝牙天线以及UHF电台天线装置均合理的布局于接收机顶部，既能保证高精度卫星信号的有效接收，又能满足2G/3G/4G网络天线装置和WIFI蓝牙天线装置的可靠发射与接收，同时将电台天线从底部移到顶部GNSS天线零相位中心处，进而保证接收机所有通信装置的有效应用，解决了金属外壳的GNSS接收机2G/3G/4G网络天线无法内置、WIFI蓝牙传输距离短和多频通信系统天线集成度低等问题，从而解决了GNSS接收机尤其是金属外壳接收机中内置通信天线装置不合理化结构设计与模块间兼容性较差等不良问题。

本发明从使用目的上，效能上，进步及新颖性等观点进行阐述，其具有的实用进步性，己符合专利法所强调的功能增进及使用要件，本发明以上的说明及附图，仅为本发明的较佳实施例而己，并非以此局限本发明，因此，凡一切与本发明构造，装置，待征等近似、雷同的，即凡依本发明专利申请范围所作的等同替换或修饰等，皆应属本发明的专利申请保护的范围之内。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。尽管本发明已进行了一定程度的描述，明显地，在不脱离本发明的精神和范围的条件下，可进行各个条件的适当变化。可以理解，本发明不限于所述实施方案，而归于权利要求的范围，其包括所述每个因素的等同替换。对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种内置于GNSS接收机的多模多频组合天线装置，其特征在于，包括底部和设置于底部上方的GNSS天线、网络天线、WIFI蓝牙天线、电台天线、GNSS天线射频板、GNSS天线屏蔽罩、网络天线支架、WIFI蓝牙天线支架；

底部设置有GNSS天线接口、网络天线接口、WIFI蓝牙天线接口、电台天线接口；

电台天线设置于GNSS天线的零相位中心处；网络天线和WIFI蓝牙天线分别设置于GNSS天线的一侧，且网络天线和WIFI蓝牙天线以电台天线为中心对称放置；

GNSS天线射频板设置于GNSS天线的周围，且隔开GNSS天线与网络天线、GNSS天线与WIFI蓝牙天线；GNSS天线屏蔽罩设置于GNSS天线射频板的周围，且露出网络天线和WIFI蓝牙天线；

网络天线支架设置于网络天线的下方；

WIFI蓝牙天线支架设置于WIFI蓝牙天线的下方；

GNSS天线通过GNSS天线接口与GNSS接收机主板连接；

网络天线通过网络天线接口与射频模块连接；

WIFI蓝牙天线通过WIFI蓝牙天线接口与射频模块连接；

电台天线通过电台天线接口与电台模块连接。

2.根据权利要求1所述的内置于GNSS接收机的多模多频组合天线装置，其特征在于，所述网络天线为2G/3G/4G网络天线。

3.根据权利要求1或2所述的内置于GNSS接收机的多模多频组合天线装置，其特征在于，所述GNSS天线接口为MMCX接口，GNSS天线通过MMCX接口出线与GNSS接收机主板连接。

4.根据权利要求1或2所述的内置于GNSS接收机的多模多频组合天线装置，其特征在于，所述网络天线接口为IPEX接口，网络天线连接IPEX接口，IPEX接口通过mini-cable射频线缆与射频模块连接。

5.根据权利要求1或2所述的内置于GNSS接收机的多模多频组合天线装置，其特征在于，所述WIFI蓝牙天线接口为IPEX接口，WIFI蓝牙天线连接IPEX接口，IPEX接口通过mini-cable射频线缆与射频模块连接。

6.根据权利要求1或2所述的内置于GNSS接收机的多模多频组合天线装置，其特征在于，所述电台天线接口为SMA接口，电台天线通过SMA接口出线与电台模块连接。

7.根据权利要求1或2所述的内置于GNSS接收机的多模多频组合天线装置，其特征在于，网络天线与WIFI蓝牙天线的下方做净空处理。

8.根据权利要求1或2所述的内置于GNSS接收机的多模多频组合天线装置，其特征在于：

GNSS天线的工作频段包括1521MHz～1621MHz和1164MHz～1300MHz；

网络天线的工作频段包括GSM900/DCS频段、WCDMA B1/8频段、FDD LTE1/3和TDDLTE38/39/40/41频段；

WIFI蓝牙天线的工作频段包括2.45GHz频段；

电台天线的工作频段包括UHF频段。

9.根据权利要求1或2所述的内置于GNSS接收机的多模多频组合天线装置，其特征在于，电台天线采用外置鞭状天线。

10.一种内置了权利要求1-9任一项所述的多模多频组合天线装置的GNSS接收机。