CN217086870U

CN217086870U - 高精度带宽拓宽导航天线

Info

Publication number: CN217086870U
Application number: CN202220950048.9U
Authority: CN
Inventors: 汪漪; 王金燕; 马元; 占兆昕; 孙中亮
Original assignee: Shenzhen Huada Beidou Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Huada Beidou Technology Co ltd
Priority date: 2022-04-22
Filing date: 2022-04-22
Publication date: 2022-07-29
Anticipated expiration: 2032-04-22

Abstract

本实用新型实施例公开了一种高精度带宽拓宽导航天线，包括PCB贴片天线、合路电路及射频接头，所述PCB贴片天线为矩形，且下表面为全金属层，上表面设有金属层；所述PCB贴片天线上集成有两个位置相差90度的馈针，所述馈针的一端均与PCB贴片天线上表面的金属层焊接，所述馈针的另一端分别与90度宽带移相网络连接；所述PCB贴片天线上设有矩形PCB贴片；矩形PCB贴片的上表面为金属层。本实用新型通过调整上下两层的金属层的大小来实现展宽带宽，实现宽带高增益圆极化天线；本实用新型可实现11%的带宽，在带宽范围内，各频点均可实现高增益，低损耗，可用于导航频段的高频段展宽或低频段展宽。

Description

高精度带宽拓宽导航天线

技术领域

本实用新型涉及导航天线技术领域，尤其涉及一种高精度带宽拓宽导航天线。

背景技术

全球卫星导航系统是指能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的3维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统，其原理是卫星至用户间的距离测量是基于卫星信号的发射时间与到达接收机的时间之差，称为伪距，为了计算用户的三维位置和接收机时钟偏差，伪距测量要求至少接收来自4颗卫星的信号。随着全球一体化的发展，卫星导航系统在航空、汽车导航、通信、测绘、娱乐等各个领域均有应用。

目前，全球有四大卫星定位系统：美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的全球导航卫星系统(GLONASS )、欧洲航天局的伽利略卫星定位系统和中国的北斗导航卫星定位系统。

由于各导航系统的工作频段差别较大，而且在很多情况下需要使用多种导航系统，需要一款宽带高增益圆极化天线支持多种导航系统。目前的市场上的这类导航天线大部分采用贴片天线设计，带宽窄，不能满足多频段和宽频段的要求。

目前市场上的导航天线通常采用贴片天线设计，带宽很窄，通常不到2%，只能支持窄带频段，不支持宽带频段（在宽带频段上使用时增益急剧降低）。即使使用多个单元集成，每个单元的带宽也很窄，不满足宽带要求。

目前导航系统的频段中，高频段和低频段的带宽最大值接近10%，所以需要一款宽带高增益圆极化天线，带宽大于10%，且要求在工作频段内，天线的轴比<3dB,增益>5dBi。如果采用贴片天线设计，是无法实现上述要求的。

实用新型内容

本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种高精度带宽拓宽导航天线，以实现宽带高增益圆极化天线。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提出了一种高精度带宽拓宽导航天线，包括PCB贴片天线和集成于PCB贴片天线上的合路电路及射频接头，所述合路电路包括90度宽带移相网络；所述PCB贴片天线为矩形，且下表面为全金属层，上表面设有金属层；所述PCB贴片天线上集成有两个位置相差90度的馈针，所述馈针的一端均与PCB贴片天线上表面的金属层焊接，所述馈针的另一端分别与90度宽带移相网络连接；所述PCB贴片天线上设有矩形PCB贴片；矩形PCB贴片的上表面为金属层，矩形PCB贴片的金属层面积小于PCB贴片天线的金属层面积；PCB贴片天线与矩形PCB贴片之间通过螺钉固定连接。

进一步地，所述PCB贴片天线的基板采用4mm厚，介电系数为4.4的FR4板材；所述矩形PCB贴片的基板采用3mm厚，介电系数为4.4的FR4板材。

进一步地，PCB贴片天线的金属层面积为56*56mm，矩形PCB贴片的金属层面积为53*53mm。

本实用新型的有益效果为：本实用新型通过调整上下两层的上表面金属层的大小可以实现展宽带宽，实现宽带高增益圆极化天线；本实用新型根据仿真和实测，可实现11%的带宽，在带宽范围内，各频点均可实现高增益，低损耗，可用于导航频段的高频段展宽或低频段展宽。

附图说明

图1是本实用新型实施例的高精度带宽拓宽导航天线的侧视图。

图2是本实用新型实施例的高精度带宽拓宽导航天线的主视图。

附图标号说明

PCB贴片天线1，矩形PCB贴片2，馈针3，矩形PCB贴片上表面的金属层4。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型实施例中若有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中若涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

请参照图1～图2，本实用新型实施例的高精度带宽拓宽导航天线包括PCB贴片天线和集成于PCB贴片天线上的合路电路及射频接头。合路电路包括90度宽带移相网络。作为一种实施方式，90度宽带移相网络可用90度宽带贴片电桥元器件代替。

PCB贴片天线为矩形，且下表面为全金属层，上表面设有金属层。PCB贴片天线上集成有两个位置相差90度的馈针，所述馈针的一端均与PCB贴片天线上表面的金属层焊接，所述馈针的另一端分别与90度宽带移相网络连接。

PCB贴片天线采用基板为4mm厚，介电系数为4.4的FR4板材，FR4板材具有重量轻，成本低的优点。PCB贴片天线尺寸为60*60*4mm,下表面为全金属层，上表面金属层面积为56*56mm。PCB贴片天线的板材上有两个位置相差90度的馈针，馈针中心点距板材中心10mm。两个位置相差90度的馈针通过90度宽带移相网络后可实现天线的右旋圆极化收发性能。

PCB贴片天线上设有矩形PCB贴片；矩形PCB贴片的上表面为金属层，矩形PCB贴片的金属层面积小于PCB贴片天线的金属层面积；PCB贴片天线与矩形PCB贴片之间通过螺钉固定连接。本实用新型为实现宽带高增益圆极化天线，在PCB贴片天线上增加一层PCB，即矩形PCB贴片。本实用新型增加的PCB（即矩形PCB贴片）为3mm厚，介电系数为4.4的FR4板材，上表面有金属层，下表面无金属层。此金属层比PCB贴片天线上表面的金属层略小，面积为53*53mm，通过控制两层金属层的大小，使天线谐振在两个相近的频段，从而展宽了带宽。两层PCB通过螺钉紧固提高天线的抗震动冲击能力。

本实用新型通过控制两层PCB金属层的大小，下层PCB贴片天线的金属层的尺寸对应低频段，上层矩形PCB贴片的金属层的尺寸对应高频段，使天线谐振在两个相近的频段，从而展宽了带宽（当上下层金属层尺寸差别不大时，用于展宽带宽）。本实用新型可实现11%的带宽，在带宽范围内，各频点均可实现高增益，低损耗。可用于导航频段的高频段展宽或低频段展宽。

经仿真和实测后，本实用新型频段范围为1160-1290MHz：VSWR<2;各频点增益均＞5dB，可实现11%带宽的高增益圆极化。

本实用新型的展宽带宽的方案也适用于四点馈电的高精度天线。

本实用新型也可以通过控制矩形PCB贴片的大小，通过耦合方式增加高频频段，实现导航天线的高低频。当上层金属层尺寸远小于下层贴片金属层尺寸，即可用于增加高频频段。本实用新型通过控制新增贴片天线的大小，通过天线耦合增加高频频段，实现导航天线的高低频。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims

1.一种高精度带宽拓宽导航天线，包括PCB贴片天线和集成于PCB贴片天线上的合路电路及射频接头，其特征在于，所述合路电路包括90度宽带移相网络；所述PCB贴片天线为矩形，且下表面为全金属层，上表面设有金属层；所述PCB贴片天线上集成有两个位置相差90度的馈针，所述馈针的一端均与PCB贴片天线上表面的金属层焊接，所述馈针的另一端分别与90度宽带移相网络连接；所述PCB贴片天线上设有矩形PCB贴片；矩形PCB贴片的上表面为金属层，矩形PCB贴片的金属层面积小于PCB贴片天线的金属层面积；PCB贴片天线与矩形PCB贴片之间通过螺钉固定连接。

2.如权利要求1所述的高精度带宽拓宽导航天线，其特征在于，所述PCB贴片天线的基板采用4mm厚，介电系数为4.4的FR4板材；所述矩形PCB贴片的基板采用3mm厚，介电系数为4.4的FR4板材。

3.如权利要求1所述的高精度带宽拓宽导航天线，其特征在于，PCB贴片天线的金属层面积为56*56mm，矩形PCB贴片的金属层面积为53*53mm。