CN210576424U - 一种卫星导航定位天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种卫星导航定位天线，包括：第一层天线、第二层天线和印制线路底板。第二层天线位于第一层天线和印制线路底板之间，且中心位于同一直线上，第一层天线和第二层天线的中心位置设有短路通孔，第一层天线设有多个第一馈针，印制线路底板通过多个第一馈针与第一层天线进行通信，第一层天线用于收发电磁波，第二层天线的侧面设有N个凹槽。通过N个凹槽降低了天线的工作频率，从而在相同条件下缩小天线的体积和减轻重量。

Description

一种卫星导航定位天线

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种卫星导航定位天线。

背景技术

随着全球导航卫星系统的快速发展，卫星导航技术不仅在军事领域得到飞速发展，还广泛运用于民用测绘、交通运输、形变监测、勘探、森林防火等领域。高精度天线作为卫星导航接收机的重要组成部分，它的性能如何，关系到卫星导航接收机测量精度大小。与传统微波天线相比，微带天线一般具有重量轻，体积小以及剖面低、易于飞行器等载体共形等优点，被广泛运用于高精度定位场合。在需要高精度厘米级定位的无人机导航定位领域，天线作为无人机必不可少的前装设备，其整体重量大小，直接影响无人机飞行航程，所以高精度天线的小型化轻量型是无人机导航定位天线发展的趋势。

在满足高精度方案的前提下，微带天线的轻量化和小型化一般会有两个方向：一、选择质量轻的介质板材；二、缩小天线体积。

现有的天线需要高低频设在同一块介质板材上，在直径相同条件下，天线无源增益和低仰角性能相对于高低频分开方案有所下降。此外，为了保证天线性能，板材的介电常数通常会在2到4.4之间，如果采用更高介电常数缩小天线体积，天线无源增益和低仰角性能将进一步下降。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种卫星导航定位天线，用以如何在保证天线频率和增益性能不变的前提下，缩小天线的体积，减轻天线重量的问题。

第一方面，本实用新型实施例提供的一种卫星导航定位天线，包括：第一层天线、第二层天线和印制线路底板；

所述第二层天线位于所述第一层天线和所述印制线路底板之间，且中心位于同一直线上；所述第一层天线和所述第二层天线的中心位置设有短路通孔；通过所述短路通孔将所述第一层天线和所述第二层天线固定于所述印制线路底板上；

所述第一层天线设有多个第一馈针，所述多个第一馈针贯穿所述第二层天线与所述印制线路底板连接；所述印制线路底板通过所述多个第一馈针与所述第一层天线进行通信，所述第一层天线用于收发电磁波；

所述第二层天线设有多个第二馈针，所述多个第二馈针与所述印制线路底板连接；所述印制线路底板通过所述多个第二馈针与所述第二层天线进行通信，所述第二层天线用于收发电磁波；

所述第二层天线的侧面设有N个凹槽，所述N个凹槽与所述第二层天线的底面连接，N为正整数。

上述方案，第一层天线和第二层天线为两块轻型复合材料，将自由空间的电磁波变换成导行波或逆变换，馈针将导行波从第一层天线和第二层天线传输至印制线路底板或将导行波从印制线路底板传输至第一层天线和第二层天线，以使第一层天线和第二层天线分别与印制线路底板通信。N个凹槽降低天线的工作频率，从而在相同条件下缩小天线的体积和减轻重量。随着凹槽数量的增加，天线频率降的越多，相同介电常数情况下体积可以进一步缩小。

可选的，所述第一层天线的底面的面积小于所述第二层天线的底面的面积。

需要说明的是，在确定介质基板材料和厚度后，可确定天线辐射面的宽度W，W的尺寸直接影响微带天线的尺寸。随着W的减小，谐振频率增大。从而由于第一层天线的底面面积小于第二层天线的底面面积，则第一层天线的谐振频率高于第二层天线的谐振频率。

可选的，所述第一层天线的顶面设有高频辐射面，所述高频辐射面通过所述多个第一馈针与所述印制线路底板进行通信，用于接收或发射高频电磁波。

需要说明的是，高频辐射面为一层薄金属。

可选的，所述高频辐射面的面积小于或等于所述第一层天线的顶面的面积。

需要说明的是，高频辐射面的面积影响第一层天线的谐振点，从而影响第一层天线的频段。

可选的，所述第二层天线的顶面设有低频辐射面，所述低频辐射面通过所述多个第二馈针与所述印制线路底板进行通信，用于接收或发射低频电磁波。

需要说明的是，低频辐射面为一层薄金属。

可选的，所述低频辐射面的外边沿与所述N个凹槽的上边沿之间设有缝隙。

需要说明的是，通过对缝隙大小的改变可影响第二层天线的谐振点，从而影响第二层天线的频段。

可选的，第一层天线的底面和第二层天线的底面以及所述N个凹槽的内表面均覆铜。

需要说明得的是，N个凹槽的内表面覆满铜，可降低天线的工作频率，从而在相同条件下，缩小天线的体积和减轻重量。随着凹槽数量的增加，天线频率降的越多，相同介电常数情况下体积可以进一步缩小。

可选的，所述第一层天线上的第一馈针的数量为4个，所述4个第一馈针以第一预设角度分布设置在所述短路通孔的周边。

需要说明的是，第一层天线的4个馈针连接印制线路底板的3个电桥，采用4个馈针依次相隔90度均匀分布在第一层天线的短路通孔周围的四个方向即多点馈电实现圆极化，有效拓展了天线的阻抗匹配带宽。

可选的，所述第二层天线上的第二馈针的数量为2个，所述2个第二馈针以第二预设角度分布设置在所述短路通孔的周边。

需要说明的是，第二层天线的2个馈针连接印制线路底板的1个电桥，采用相隔90度分布在第二层天线的短路通孔的周围即多点馈电实现圆极化。

可选的，所述第一馈针和所述第二馈针分别与所述印制线路底板焊接。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种卫星导航定位天线的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种卫星导航定位天线增益的示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种卫星导航定位天线增益的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1示例性的示出了本实用新型实施例提供的一种卫星导航定位天线的结构，如图1所示，该天线装置可以包括第一层天线100、第二层天线200和印制线路底板300。

第二层天线200位于第一层天线100和印制线路底板300之间，且中心位于同一直线上；第一层天线100和第二层天线200的中心位置设有短路通孔400；通过短路通孔400将第一层天线100和第二层天线200固定于印制线路底板300上；

第一层天线100设有多个第一馈针500，多个第一馈针500贯穿第二层天线200与印制线路底板300连接；印制线路底板300通过多个第一馈针500与第一层天线100进行通信，第一层天线100用于收发电磁波；

第二层天线200设有多个第二馈针600，多个第二馈针600与印制线路底板300连接；印制线路底板300通过多个第二馈针600与第二层天线200进行通信，第二层天线200用于收发电磁波；

第二层天线200的侧面设有N个凹槽700，N个凹槽700与第二层天线200的底面连接，N为正整数。

进一步的，第一层天线和第二层天线为两块轻型复合材料，将自由空间的电磁波变换成导行波或将导航波变换成自由空间的电磁波，馈针将导行波从第一层天线和第二层天线传输至印制线路底板或将导行波从印制线路底板传输至第一层天线和第二层天线，以使第一层天线和第二层天线分别与印制线路底板通信。N个凹槽降低天线的工作频率，从而在相同条件下缩小天线的体积和减轻重量。随着凹槽数量的增加，天线频率降的越多，相同介电常数情况下体积可以进一步缩小。

具体的，第一层天线100的底面面积小于第二层天线200的底面面积。

需要说明的是，在确定介质基板材料和厚度后，可确定天线辐射面的宽度W，W的尺寸直接影响微带天线的尺寸。具体公式如下：

式中C是自由空间光速，从公式可以看出，随着W的减小，谐振频率fr增大。从而由于第一层天线的底面面积小于第二层天线的底面面积，则第一层天线的谐振频率高于第二层天线的谐振频率。

具体的，第一层天线100的顶面设有高频辐射面800，高频辐射面800通过多个第一馈针500与印制线路底板300进行通信，用于接收或发射高频电磁波。

需要说明的是，高频辐射面为一层薄金属。

进一步的，高频辐射面800的面积小于或等于第一层天线100的顶面的面积。

需要说明的是，高频辐射面的面积影响第一层天线的谐振点，从而影响第一层天线的频段。

具体的，第二层天线的顶面设有低频辐射面900，低频辐射面900通过多个第二馈针600与印制线路底板300进行通信，用于接收或发射低频电磁波。

需要说明的是，低频辐射面为一层薄金属。

进一步的，低频辐射面900的外边沿与N个凹槽700的上边沿之间设有缝隙。

需要说明的是，通过对缝隙大小的改变可影响第二层天线的谐振点，从而影响第二层天线的频段。

具体的，第一层天线100的底面和第二层天线200的底面以及N个凹槽700的内表面均覆铜。

需要说明得的是，N个凹槽的内表面覆满铜，可降低天线的工作频率，从而在相同条件下，缩小天线的体积和减轻重量。随着凹槽数量的增加，天线频率降的越多，相同介电常数情况下体积可以进一步缩小。

进一步的，第一层天线100上的第一馈针500的数量为4个，4个第一馈针500与短路通孔400以第一预设角度分布设置。

需要说明的是，第一层天线的4个馈针连接印制线路底板的3个电桥，采用4个馈针依次相隔90度均匀分布在第一层天线的短路通孔周围的四个方向即多点馈电实现圆极化，有效拓展了天线的阻抗匹配带宽。

进一步的，第二层天线200上的第二馈针600的数量为2个，2个第二馈针600与短路通孔400以第二预设角度分布设置。

需要说明的是，第二层天线的2个馈针连接印制线路底板的1个电桥，采用相隔90度分布在第二层天线的短路通孔的周围即多点馈电实现圆极化。

具体的，第一馈针500和第二馈针600分别与印制线路底板300焊接。

需要说明的是，为了天线结构的稳定性，除了将馈针与印制线路底板焊接外，还可适当在连接处涂抹胶水使得天线装置整体结构更加稳固。

为了更好的解释上述实施例，图2示出了在特定频率时一种卫星导航定位天线的增益。

具体的，一般来说，在XOY平面内，和X轴夹角为Phi，和Z轴夹角为Theta，如图2所示，当频率为1575MHZ且Phi为90度时，不同的Theta对应天线不同的增益，当Theta为0度时，天线增益达到最大值，即为图2中的m1点。

进一步的，图3示出了在特定频率时一种卫星导航定位天线的增益。

如图3所示，当频率为1227MHZ且Phi为90度时，不同的Theta对应天线不同的增益，当Theta为0度时，天线增益达到最大值，即为图3中的m2点。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作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实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种卫星导航定位天线，其特征在于，包括：第一层天线、第二层天线和印制线路底板；

所述第二层天线位于所述第一层天线和所述印制线路底板之间，且中心位于同一直线上；所述第一层天线和所述第二层天线的中心位置设有短路通孔；通过所述短路通孔将所述第一层天线和所述第二层天线固定于所述印制线路底板上；

所述第一层天线设有多个第一馈针，所述多个第一馈针贯穿所述第二层天线与所述印制线路底板连接；所述印制线路底板通过所述多个第一馈针与所述第一层天线进行通信，所述第一层天线用于收发电磁波；

所述第二层天线设有多个第二馈针，所述多个第二馈针与所述印制线路底板连接；所述印制线路底板通过所述多个第二馈针与所述第二层天线进行通信，所述第二层天线用于收发电磁波；

所述第二层天线的侧面设有N个凹槽，所述N个凹槽与所述第二层天线的底面连接，N为正整数。

2.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一层天线的底面的面积小于所述第二层天线的底面的面积。

3.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一层天线的顶面设有高频辐射面，所述高频辐射面通过所述多个第一馈针与所述印制线路底板进行通信，用于接收或发射高频电磁波。

4.如权利要求3所述的天线，其特征在于，所述高频辐射面的面积小于或等于所述第一层天线的顶面的面积。

5.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第二层天线的顶面设有低频辐射面，所述低频辐射面通过所述多个第二馈针与所述印制线路底板进行通信，用于接收或发射低频电磁波。

6.如权利要求5所述的天线，其特征在于，所述低频辐射面的外边沿与所述N个凹槽的上边沿之间设有缝隙。

7.如权利要求1所述的天线，其特征在于，第一层天线的底面和第二层天线的底面以及所述N个凹槽的内表面均覆铜。

8.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一层天线上的第一馈针的数量为4个，所述4个第一馈针以第一预设角度分布设置在所述短路通孔的周边。

9.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第二层天线上的第二馈针的数量为2个，所述2个第二馈针以第二预设角度分布设置在所述短路通孔的周边。

10.如权利要求1至9任一项所述的天线，其特征在于，所述第一馈针和所述第二馈针分别与所述印制线路底板焊接。

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