CN211605400U - 一种十字型全向辐射轻量化天线 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种十字型全向辐射轻量化天线。该天线包括天线主辐射单元、谐振腔、馈电网络电路板，所述天线主辐射单元包括PCB板，所述PCB板的上表面设有十字型贴片振子，所述PCB板的下表面设有与所述十字型贴片振子对应连接的调节枝节；所述馈电网络电路板的上表面为接地板，馈电网络电路板的下表面设有馈电网络电路，所述馈电网络电路的支路端口与十字型贴片振子的馈电点一一对应连接，所述谐振腔位于PCB板的下方且固定连接于所述接地板上。本实用新型提供的天线具有高增益、宽波束、宽频带、相位中心稳定、抗多径效应能力强等综合性能。

Description

一种十字型全向辐射轻量化天线

技术领域

本申请涉及卫星导航终端天线技术领域，尤其是涉及一种十字型全向辐射轻量化天线。

背景技术

基于卫星导航具有全时空、全天候、高精度、连续实时地提供导航、定位和授时的特点，使得卫星导航已经广泛应用于导航、测绘、监测、授时、通信等多种领域，并在经济发展、科学研究、灾害防控及军事领域起着越来越重要的作用。随着全球卫星导航系统(GNSS，Global Navigation Satellite System)发展迅速，卫星导航终端设备对多系统兼容、高定位精度的需求也越来越广泛。卫星导航终端天线作为卫星导航终端设备的接收前端，其指标的优异很大地影响着卫星导航终端的性能，根据GNSS定位原理及其卫星信号特征，用户为实现接收机快速、连续、精确地定位，要求天线具有中心稳定、响应均匀，相位中心与天线几何中心吻合，低仰角信号接收能力好、交叉极化抑制能力强，抗多路径效应能力强等特点。目前一般采用多层堆叠结构以实现天线的宽频覆盖，以增加介质板厚度来增加天线增益带宽。然而，天线介质基板厚度增加不仅大大增加了产品成本、增加产品重量，而且天线的相位中心高程差随着天线厚度的增大而增加，严重了影响天线性能。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种十字型全向辐射轻量化天线，采用十字型振子结构及四点馈电的方式来实现天线GNSS全频段覆盖。

一方面，本实用新型实施例提供了一种十字型全向辐射轻量化天线，包括天线主辐射单元、谐振腔、馈电网络电路板，所述天线主辐射单元包括PCB板，所述PCB板的上表面设有十字型贴片振子，PCB 板的下表面设有与十字型贴片振子对应连接的调节枝节，所述馈电网络电路板的上表面为接地板，馈电网络电路板的下表面设有馈电网络电路，所述馈电网络电路的支路端口分别与十字型贴片振子的馈电点对应连接，所述谐振腔位于PCB板的下方且固定连接于接地板上。

所述十字型贴片振子包括四个辐射贴片振子，馈电点位于贴片振子上。

所述调节枝节呈对称型，四个调节枝节设于PCB板上。四个馈电点位于PCB板的中心，且四个馈电点到PCB板外边缘的距离相等。

所述馈电网络电路的端口中相邻支路端口形成相等相位差。

所述天线主辐射单元还包括接地片和四根同轴电缆，所述接地片设于PCB板的下表面中心处，每根同轴电缆的上端内导体对应连接一馈电点，每根同轴电缆的上端外导体固定连接于接地片上，每根同轴电缆的下端内导体对应连接馈电网络电路的一支路端口，每根同轴电缆的下端外导体固定连接于接地板上。

所述谐振腔呈圆形，谐振腔的侧面围绕PCB板设置。

本实用新型实施例提供的一种十字型全向辐射轻量化天线是一种用于大地测量、海洋测量、山体滑坡监测、桥梁变形监测、地形检测、驾考驾培等领域的高精度多系统GNSS测量型天线，采用十字型结构实现GNSS多频段信号覆盖，天线结构包括主辐射单元、谐振腔、馈电网络电路板。天线主辐射单元采用四点馈电的方式，利用同轴电缆将四个馈电点与馈电网络进行连接，通过馈电网络使得四个馈电点中相邻馈电点形成相等相位差，从而实现天线的圆极化。天线主辐射单元为十字型结构，由四个贴片振子组成，天线覆盖频带宽，实现 GNSS全频段覆盖。在主辐射单元下方设置一个谐振腔，可以实现增加天线波束宽度、减小天线尺寸、增加增益方向图前后比、减小天线低仰角轴比、提高抗多径效应能力等作用。本实用新型实施例提供的一种十字型全向辐射轻量化天线具有高增益、宽波束、宽频带、相位中心稳定、抗多径效应能力强等优点。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是十字型全向辐射轻量化天线的整体结构示意图；

图2是十字型全向辐射轻量化天线的整体结构俯视图；

图3是十字型全向辐射轻量化天线的整体结构左视图；

图4是十字型全向辐射轻量化天线的天线主辐射单元仰视图；

图5是十字型全向辐射轻量化天线的天线主辐射单元左视图；

图6是十字型全向辐射轻量化天线的右旋圆极化增益曲线；

图7是十字型全向辐射轻量化天线的左旋圆极化增益曲线；

图中，1、天线主辐射单元，11、PCB板，111、金属过孔，12、调节枝节，13、十字型贴片振子，131、馈电点，14、接地片，15、同轴电缆，2、谐振腔，3、馈电网络电路板，31、接地板，32、馈电网络电路,333、支撑柱。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

如图1-图3所示，本申请实施例提供一种十字型全向辐射轻量化天线。该天线包括由上至下依次设置的天线主辐射单元1、谐振腔 2和馈电网络电路板3，天线主辐射单元1和馈电网络电路板3采用厚度较薄的PCB板。该PCB版厚度可小于等于1mm设计。谐振腔2主要采用薄铜片，博通篇厚度小于等于0.5mm，因此天线整体重量较轻。

天线主辐射单元1包括PCB板11，以及设于PCB板11的上表面的十字型贴片振子、设于PCB板11的下表面的调节枝节12、设于PCB 板11的下表面中心处的接地片14和四根同轴电缆15，十字型贴片振子各有一个馈电点131。

本申请实施例中，十字型贴片振子包括的由四块贴片振子13，以天线主辐射单元1的中心为对称中心，呈中心对称分布，其俯视图呈十字形，馈电点131位于十字型贴片振子13上，十字型贴片振子 13蚀刻在PCB板11的上表面，四个馈电点与PCB板11外边缘的距离相等并且可根据设计需求作相应调整。

如图4所示，本申请实施例中，调节枝节12蚀刻在PCB板11的下表面，调节枝节12呈中心对称设于PCB板11上，PCB板11上设有金属过孔111，每个调节枝节12通过金属过孔111对应与十字型贴片振子13相连接。调节枝节12大小尺寸相等，可以调整其长度和宽度从而优化天线带宽等部分性能，小型的接地片14蚀刻在PCB板 11下表面的正中心。

馈电网络电路板3的上表面为接地板31，馈电网络电路板3的下表面设有馈电网络电路32，馈电网络电路32的支路端口分别通过一同轴电缆15与十字型贴片振子13的馈电点131一一对应连接，同轴电缆15如图5所示。

具体地，每根同轴电缆15的上端内导体与十字型贴片振子13一一对应焊接，焊接点为四个馈电点131，四个馈电点131位于十字型贴片振子上，且四个馈电点131到PCB板11外边缘的距离相等；每根同轴电缆15的上端外导体焊接于接地片14上；每根同轴电缆15 的下端内导体对应连接馈电网络电路32的路端口；每根同轴电缆15 的下端外导体焊接于接地板31上。馈电网络电路32可以采用功分器，也可以是三星以上使用的耦合器，其作用是使四个馈电点131中相邻的馈电点131相位差稳定，从而实现天线的圆极化效果。

谐振腔2位于天线主辐射单元1的正下方并支撑天线主辐射单元 1，谐振腔2的底部焊接于接地板31上。本实施例中，谐振腔2呈圆形，谐振腔2的侧面围绕PCB板11设置。

本申请实施例中，天线主辐射单元1采用四馈的馈电方式，保证天线相位中心的稳定性。谐振腔2的设置合理提高了天线的抗多径效应能力，保证天线接收卫星信号的稳定性。天线整体采用薄介质板进行合理设计制作，保证了天线轻量化的设计需求。

图6为本申请实施例中天线的右旋圆极化增益曲线，图中实线表示右旋圆极化增益曲线，图7为本实施例中天线的左旋圆极化增益曲线，图中实线表示左旋圆极化增益曲线。

从图6、7中可以看出，本申请实施例提供的天线的波束宽度较宽，说明本申请实施例的天线整体辐射性能较好。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种十字型全向辐射轻量化天线，其特征在于，包括天线主辐射单元(1)、谐振腔(2)、馈电网络电路板(3)，所述天线主辐射单元(1)包括PCB板(11)，所述PCB板(11)的上表面设有十字型贴片振子，所述PCB板(11)的下表面设有与所述十字型贴片振子对应连接的调节枝节(12)；所述馈电网络电路板(3)的上表面为接地板(31)，馈电网络电路板(3)的下表面设有馈电网络电路(32)，所述馈电网络电路(32)的支路端口与十字型贴片振子的馈电点(131)一一对应连接，所述谐振腔(2)位于PCB板(11)的下方且固定连接于所述接地板(31)上。

2.根据权利要求1所述的一种十字型全向辐射轻量化天线，其特征在于，所述十字型贴片振子包括四个辐射贴片振子(13)，且所述十字型贴片振子的馈电点(131)位于所述辐射贴片振子(13)上。

3.根据权利要求2所述的一种十字型全向辐射轻量化天线，其特征在于，所述十字型贴片振子呈对称形状分布。

4.根据权利要求1所述的一种十字型全向辐射轻量化天线，其特征在于，所述PCB板(11)设有金属过孔(111)，所述调节枝节(12)通过所述金属过孔(111)对应连接所述十字型贴片振子。

5.根据权利要求1所述的一种十字型全向辐射轻量化天线，其特征在于，所述馈电点(131)有四个，且四个馈电点位于所述PCB板(11)上，且所述四个馈电点(131)到PCB板(11)外边缘的距离相等。

6.根据权利要求1所述的一种十字型全向辐射轻量化天线，其特征在于，所述馈电网络电路(32)的四个支路端口中相邻支路端口均匀排列。

7.根据权利要求1所述的一种十字型全向辐射轻量化天线，其特征在于，所述天线主辐射单元(1)还包括接地片(14)和四根同轴电缆(15)，所述接地片设于PCB板(11)的下表面，每根同轴电缆(15)的上端内导体对应连接一馈电点(131)，每根同轴电缆(15)的上端外导体固定连接于接地片(14)上，每根同轴电缆(15)的下端内导体对应连接馈电网络电路(32)的支路端口，每根同轴电缆(15)的下端外导体固定连接于接地板(31)上。

8.根据权利要求1所述的一种十字型全向辐射轻量化天线，其特征在于，所述谐振腔(2)呈圆形，谐振腔(2)的侧面围绕PCB板(11)设置。

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