CN209373118U - 卫星信号参考站以及卫星定位系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种卫星信号参考站以及卫星定位系统，其中卫星信号参考站，包括双馈宽频网路天线，用于接收卫星射频信号；混频耦合器，与所述双馈宽频网路天线连接，用于对所述卫星射频信号进行相位偏移；以及射频电路板，所述双馈宽频网路天线和所述混频耦合器集成于所述射频电路板上，所述射频电路板设置有第一功率分配器和第二功率分配器，所述混频耦合器的输出端与所述第一功率分配器的输入端连接，所述第一功率分配器的输出端与所述第二功率分配器的输入端连接。上述卫星信号参考站，降低了设备成本及系统的复杂性；提升天线的阻抗频宽、增加天线增益、改善天线半功率波束宽，提高定位精度；同时通过降低天线轴比，使得相位中心更加精准，在移动的状态中提高信号的接收效果。

Description

卫星信号参考站以及卫星定位系统

技术领域

本实用新型涉及卫星定位技术领域，特别是涉及卫星信号参考站以及卫星定位系统。

背景技术

随着GPS技术的应用与普及，它在城市测量中的地位已经越来越重要。所以，利用多基站网络卫星定位服务参考站(CORS)已成为城市GPS应用的发展非常重要的一环。CORS的建立不仅可以提高测绘的速度与效率,且降低测绘成本。目前，卫星参考站包括不带天线的板卡接收机和参考站天线其中参考站天线，射频集成电路架构过于复杂，成本昂贵。

实用新型内容

基于此，有必要针对射频集成电路架构过于复杂，成本昂贵问题，提供一种卫星信号参考站以及卫星定位系统。

一种卫星信号参考站，所述的卫星信号参考站包括：

双馈宽频网路天线，用于接收卫星射频信号；

混频耦合器，与所述双馈宽频网路天线连接，用于对所述卫星射频信号进行相位偏移；以及

射频电路板，所述双馈宽频网路天线和所述混频耦合器集成于所述射频电路板上，所述射频电路板设置有功率分配器，所述混频耦合器的输出端与所述功率分配器的输入端连接。

在其中一个实施例中，所述混频耦合器输出端分为两路，分别通过高频线路和低频线路和所述功率分配器相应的一输入端连接。

在其中一个实施例中，所述高频线路和所述低频线路采用的设计构架为双级低杂讯放大器之间设置带通滤波器。

在其中一个实施例中，所述双馈宽频网路天线固定设置于所述射频电路板厚度方向的一侧，所述混频耦合器和功率分配器固定设置于所述射频电路板厚度方向的另一侧。

在其中一个实施例中，所述双馈宽频网路天线包括能产生宽频频率共振模态的两个馈点；

其中，两个所述馈点临近设置于所述双馈宽频网路天线的物理尺寸的中心位置处，且贯穿所述射频电路板与所述混频耦合器连接。

在其中一个实施例中，所述混频耦合器具有零相位脚和负九十度相位脚；

其中，所述零相位脚和所述负九十度相位脚分别与两个所述馈点一一对应连接。

在其中一个实施例中，还包括外壳本体，所述外壳本体包括相互扣合的外壳上盖和外壳下盖，外壳上盖和外壳下盖之间形成密闭的容置腔室；集成有所述双馈宽频网路天线和所述混频耦合器的所述射频电路板位于所述容置腔室内。

在其中一个实施例中，所述外壳下盖上设置有处在所述容置腔室内中的扼流圈，所述射频电路板叠置固定在所述扼流圈上。

在其中一个实施例中，所述双馈宽频网路天线包括:

基板，所述基板表面设置有导电薄膜；

天线线路，贴合于所述基板上的导电薄膜且带有与所述混频耦合器连接的两个馈点。

一种卫星定位系统，包括所述的卫星信号参考站，还包括：

定位卫星，用于发射所述卫星射频信号；

地面控制设备，用于监控所述定位卫星的实时状态；以及

地基增强设备，用于依据所述定位卫星的实时状态提升所述卫星信号参考站定位精度。

上述的卫星信号参考站，降低了设备成本及系统的复杂性；提升天线的阻抗频宽、增加天线增益、改善天线半功率波束宽，提高定位精度；同时通过降低天线轴比，使得相位中心更加精准，在移动的状态中提高信号的接收效果。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例中卫星信号参考站的爆炸结构示意图；

图2是图1中射频电路板上表面的结构示意图；

图3是图1中射频电路板下表面的结构示意图；

图4是图1中通信支路的原理图；

图5是一个实施例中卫星定位系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“装设于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1～3，本实用新型提供一种卫星信号参考站，所述卫星信号参考站包括双馈宽频网路天线4、混频耦合器5、射频电路板2以及外壳本体(图未标)。其中，所述双馈宽频网路天线4可用于接收诸如定位卫星等设备所发射的卫星射频信号，以改善天线阻抗频宽和天线半功率波束宽度，增加天线增益；所述混频耦合器5与所述双馈宽频网路天线4连接，可用于对所述双馈宽频网路天线4所接收的卫星射频信号进行相位偏移处理，使得所述双馈宽频网路天线4具有特定天线极化特性，并能有效降低天线轴比(Axial ratio)，进而提升卫星信号接收机在动态时接收信号的稳定性。

可选地，所述双馈宽频网路天线4包括基板和天线线路，所述基板表面设置有导电薄膜，所述天线线路贴合于所述基板上的导电薄膜且带有与所述混频耦合器连接的两个馈点。具体地，所述导电薄膜的材质可为导电系数较佳的材料，例如银或铜等金属材料，以进一步的增加双馈宽频网路天线4的辐射增益(Gain)。其中，所述基板可为较低介电常数(如介电常数小于9)的材料所制备的基板，例如陶瓷、FR4(玻璃纤维环氧树脂)等，以便于兼容所述双馈宽频网路天线4的尺寸及阻抗频宽。在本实施例中，所述基板由FR4为材料制备，所述导电薄膜为以铜为材料形成的铜薄膜。

可选地，所述双馈宽频网路天线4与所述混频耦合器5连接，所述混频耦合器5用于对所述双馈宽频网路天线4所接收的卫星射频信号进行相位偏移处理，使得所述双馈宽频网路天线4可增强天线辐射场型与圆极化的特性。

可选地，所述射频电路板2厚度方向的两侧设为上表面和下表面，所述双馈宽频网路天线4以插件方式设置于所述上表面，所述混频耦合器5固定于所述下表面。具体地，所述双馈宽频网路天线4包括能产生相邻频率共振模态(resonance mode)的两个馈点41(Feedin pin)，两个所述馈点41可临近设置于所述双馈宽频网路天线4的物理尺寸的中心位置处，且贯穿所述射频电路板2与所述混频耦合器5连接。例如，可在进行装配的过程中，再将所述双馈宽频网路天线4以插件方式固定在所述射频电路板2上表面的同时，使得两个所述馈点41贯所述穿射频电路板2与所述混频耦合器5进行连接，并在经过调测后，可使得装配在所述射频电路板2上的所述双馈宽频网路天线4能在有效地增加天线阻抗频宽(lmpedance Bandwidth)的同时，提升辐射半功率波束宽(Half power beamwidth)和天线增益(Gain)，并能使得相位中心(Phase center)更加精准。可以理解，所述双馈宽频网路天线4以插件方式固定于所述射频电路板2的角度不限，只需固定于所述射频电路板2即可。

可选地，所述混频耦合器为具有四个引脚的器件，包括零相位脚(Phase 0degree)、负九十度(-90°)相位脚(Phase-90degree)、输出引脚(Output)和隔离引脚(Isolation)(图中均未示出)。具体地，所述零相位脚和所述负九十度相位脚分别与两个所述馈点41一一对应连接，用于使得所述双馈宽频网路天线4所接收的两路卫星射频信号之间产生九十度的相位差，两个所述馈点41使得所述双馈宽频网路天线4所接收的两路卫星射频信号之间产生90°的相位差，以形成右旋极化特性，有效降低所述双馈宽频网路天线4的轴比，进而使得在动态状况下，在垂直表面或水平表面皆具有较稳定的信号接收性能。所述输出引脚用于调节信号相位差，所述隔离引脚为接地引脚。

请一并参阅图4，可选地，所述射频电路板2设置有功率分配器24，所述混频耦合器5的输出端与所述功率分配器24的输入端连接，所述混频耦合器5输出端分为两路，分别通过高频线路和低频线路和所述功率分配器24相应的一输入端连接。具体地，所述双馈宽频网路天线4将所述卫星射频信号经所述混频耦合器5后传输至所述功率分配器24的输入端，所述混频耦合器5使所述卫星射频信号分为高频信号和低频信号，所述功率分配器24将所述高频信号和所述低频信号合为射频信号进行输出。所述功率分配器24的输出端设置有衰减器25，所述衰减器25用于调节增益，防止增益过高而会有饱和现象，使整路射频优化的更好。在本实施例中，所述高频信号包括GPS L1、GALILEO E1、BEIDOU B1、GLONASS G1中任意一种，所述低频信号包括GPS L5、GALILEO E5a、IRNSS L5、BEIDOU B2、BEIDOU B2a、GPS L2中任意一种。所述高频线路和所述低频线路均采用双级低杂讯放大器22以及一级带通滤波器23的设计架构，兼顾了低噪声指数，高增益以及高带外抑制等优势。

可选地，所述功率分配器和所述混频耦合器形成射频电路，所述射频电路与所述天线线路所构成的通信支路，所述通信支路经过调试适配所述双馈宽频网路天线。具体地，所述射频电路与所述混频耦合器5位于所述射频电路板2同一侧。在本实施例中，所述射频电路位于所述射频电路板2的下表面。

可选地，所述外壳本体包括相互扣合的外壳上盖1和外壳下盖3，所述外壳上盖1和所述外壳下盖3之间形成密闭的容置腔室；集成有所述双馈宽频网路天线4和所述混频耦合器5的所述射频电路板2位于所述容置腔室内。具体地，所述外壳上盖1具有下端开口，所述外壳上盖1具有上端开口，所述外壳上盖1的下端开口相对所述外壳下盖3的上端开口进行固定连接。在本实施例中，所述外壳上盖1和所述外壳下盖3通过设置螺栓密封配合，并进一步的通过设置内部橡胶固定及点胶处理，来进一步的提升所述容置腔室的密封性，使得卫星信号参考站可具备IP67(Ingress Protection Rating)级别的防水/尘。

可选地，所述射频电路板2位于所述容置腔室内，且所述外壳上盖1覆盖所述双馈宽频介质天线。具体地，所述外壳上盖1为玻璃纤维外壳，以便于所述双馈宽频介质天线接收卫星射频信号，所述外壳下盖3则为金属外壳，且以增强卫星信号接收机的接地性能，来进一步的增加天线增益、增强卫星射频信号的接收效果，并使得卫星信号参考站具有较强的抗多路径(multi path)干扰性能。

可选地，所述外壳下盖3设置有处在所述容置腔室内中的扼流圈(图未标)，所述射频电路板2叠置固定在所述扼流圈上。具体地，所述射频电路板2通过螺栓固定结构固定在所述扼流圈上，使用螺栓通过所述射频电路板2上的螺丝孔21固定在所述扼流圈的孔洞31中，所述扼流圈用于抑制周围环境对接收天线的多路径干扰信号，并能有效降低天线轴比(Axial ratio)，提高了接收天线的抗多径效应能力，进而提升卫星信号参考站在动态时接收信号的稳定性。

请参阅图5，图5为一种卫星定位系统，所述卫星定位系统包括定位卫星、卫星信号参考站、地面控制设备和地基增强设备；所述定位卫星用于发射卫星射频信号；所述卫星信号参考站可为上述任意实施例中所描述的卫星信号参考机，以用于接收所述定位卫星所发射的卫星射频信号，并可根据所接收的卫星射频信号生成定位信息；所述地面控制设备可用于监控所述定位卫星的实时状态；所述地基增强设备可用于从所述地面控制设备获取所述定位卫星的实时状态提升所述所述卫星信号参考站的定位精度。

本申请中所记载的卫星信号参考站，可通过将所述双馈宽频网路天线4和所述混频耦合器5集成于所述射频电路板2上，来降低设备成本及系统的复杂性；通过能产生宽频频率共振模态的两个所述馈点41来提升天线的辐射场型，并通过所述外壳下盖3设置的扼流圈改善天线半功率波束宽，降低天线轴比，使得相位中心更加精准，以在移动的环境中还能保持较佳的接收效果，使得卫星信号接收机具有较强的抗多路径干扰性能。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种卫星信号参考站，其特征在于，所述的卫星信号参考站包括：

双馈宽频网路天线，用于接收卫星射频信号；

混频耦合器，与所述双馈宽频网路天线连接，用于对所述卫星射频信号进行相位偏移；以及

射频电路板，所述双馈宽频网路天线和所述混频耦合器集成于所述射频电路板上，所述射频电路板设置有功率分配器，所述混频耦合器的输出端与所述功率分配器的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的卫星信号参考站，其特征在于，所述混频耦合器输出端分为两路，分别通过高频线路和低频线路和所述功率分配器相应的一输入端连接。

3.根据权利要求2所述的卫星信号参考站，其特征在于，所述高频线路和所述低频线路采用的设计构架为双级低杂讯放大器之间设置带通滤波器。

4.根据权利要求1所述的卫星信号参考站，其特征在于，所述双馈宽频网路天线固定设置于所述射频电路板厚度方向的一侧，所述混频耦合器和所述功率分配器固定设置于所述射频电路板厚度方向的另一侧。

5.根据权利要求1所述的卫星信号参考站，其特征在于，所述双馈宽频网路天线包括能产生宽频频率共振模态的两个馈点；

其中，两个所述馈点临近设置于所述双馈宽频网路天线的物理尺寸的中心位置处，且贯穿所述射频电路板与所述混频耦合器连接。

6.根据权利要求5所述的卫星信号参考站，其特征在于，所述混频耦合器具有零相位脚和负九十度相位脚；

其中，所述零相位脚和所述负九十度相位脚分别与两个所述馈点一一对应连接。

7.根据权利要求1所述的卫星信号参考站，其特征在于，还包括外壳本体，所述外壳本体包括相互扣合的外壳上盖和外壳下盖，所述外壳上盖和所述外壳下盖之间形成密闭的容置腔室；集成有所述双馈宽频网路天线和所述混频耦合器的所述射频电路板位于所述容置腔室内。

8.根据权利要求7所述的卫星信号参考站，其特征在于，所述外壳下盖上设置有处在所述容置腔室内中的扼流圈，所述射频电路板叠置固定在所述扼流圈上。

9.根据权利要求1所述的卫星信号参考站，其特征在于，所述双馈宽频网路天线包括:

基板，所述基板表面设置有导电薄膜；

天线线路，贴合于所述基板上的导电薄膜且带有与所述混频耦合器连接的两个馈点。

10.一种卫星定位系统，包括权利要求1～9中任意一项所述的卫星信号参考站，其特征在于，还包括：

定位卫星，用于发射所述卫星射频信号；

地面控制设备，用于监控所述定位卫星的实时状态；以及

地基增强设备，用于依据所述定位卫星的实时状态提升所述卫星信号参考站定位精度。