專利名稱：一種多頻衛(wèi)星導(dǎo)航天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多頻衛(wèi)星導(dǎo)航天線。
背景技術(shù)：
在衛(wèi)星導(dǎo)航定位應(yīng)用中，為了提高單點(diǎn)定位精度，越來越多的導(dǎo)航設(shè)備采用了多系統(tǒng)組合導(dǎo)航定位技術(shù)，這是因?yàn)樵趩吸c(diǎn)定位解算過程中，能利用的導(dǎo)航衛(wèi)星數(shù)量越多也即能利用的導(dǎo)航頻率越多，所得到的解算信息量就越多，則解算精度越高，這就要求導(dǎo)航天線能接收同一衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的多個(gè)頻率的廣播信號(hào)，或者更進(jìn)一步能同時(shí)接收多個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的多個(gè)頻率的衛(wèi)星廣播信號(hào)。另外，由于導(dǎo)航天線使用環(huán)境的限制，通常要求天線具有小型化和高可靠性性能以滿足各種安裝、使用環(huán)境的特殊要求，例如安裝于車輛、飛行器、手持導(dǎo)航設(shè)備的需要，這就要求導(dǎo)航天線在滿足電氣性能指標(biāo)的同時(shí)還要滿足結(jié)構(gòu)小巧牢靠、耐高低溫及高強(qiáng)度溫度沖擊、振動(dòng)等可靠性要求。目前普遍使用的衛(wèi)星導(dǎo)航天線一般是單頻工作，為了實(shí)現(xiàn)多頻工作常采用的技術(shù)途徑是多天線組合法，即將多個(gè)單頻天線組合在一起，在空間布局上采用同一平面內(nèi)的水平布局，這種方法不僅增加了天線尺寸而且在電氣性能上不能保證天線的低仰角增益性能，還會(huì)造成天線輻射方向產(chǎn)生偏斜，各天線間的電磁互藕增大從而降低了天線的性能，在實(shí)際使用中往往出現(xiàn)接收衛(wèi)星信號(hào)不好的現(xiàn)象，甚至造成終端設(shè)備無法正常工作；并且單頻工作的天線為了減少體積多由陶瓷材料制造，而陶瓷材料固有的脆性在沖擊振動(dòng)要求高的使用場(chǎng)合，使天線的可靠性大大降低。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的在于提`供一種多頻衛(wèi)星導(dǎo)航天線，能同時(shí)接收多個(gè)頻段的導(dǎo)航衛(wèi)星的廣播信號(hào)，并且具有結(jié)構(gòu)小巧牢固，可靠性高的特性。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:一種多頻衛(wèi)星導(dǎo)航天線，包括金屬底板，在所述金屬底板上由下至上依次按同對(duì)稱中心疊設(shè)有片狀的下層微帶天線、中層微帶天線和上層微帶天線；所述下層微帶天線、中層微帶天線和上層微帶天線分別工作于不同的工作頻帶。所述金屬底板上連接設(shè)有將所述下層微帶天線、中層微帶天線和上層微帶天線包圍起來、且與所述下層微帶天線、中層微帶天線和上層微帶天線同對(duì)稱中心的金屬圍邊。所述下層微帶天線、中層微帶天線和上層微帶天線的面積逐漸減小。所述下層微帶天線由下至上依次包括下層金屬反射層、下層介質(zhì)、下層輻射貼片;所述中層微帶天線由下至上依次包括中層金屬反射層、中層介質(zhì)、中層輻射貼片;所述上層微帶天線由下至上依次包括上層金屬反射層、上層介質(zhì)、上層輻射貼片;所述下層微帶天線上設(shè)有中層微帶天線饋電孔和第一上層微帶天線饋電孔，所述中層微帶天線饋電孔和第一上層微帶天線饋電孔均為金屬化孔；所述中層微帶天線中部設(shè)有與所述中層微帶天線饋電孔配合的中層饋電針；所述中層微帶天線中部設(shè)有與所述第一上層微帶天線饋電孔同軸心對(duì)齊且同直徑的第二上層微帶天線饋電孔，所述第二上層微帶天線饋電孔為金屬化孔；所述上層微帶天線中部設(shè)有與所述第一上層微帶天線饋電孔和第二上層微帶天線饋電孔配合的上層饋電針。所述下層微帶天線中部設(shè)有排列成圓形且貫穿所述下層介質(zhì)的一圈金屬化孔；所述中層微帶天線饋電孔和第一上層微帶天線饋電孔設(shè)置在所述一圈金屬化孔分布的圓形區(qū)域以內(nèi)，所述下層微帶天線在所述一圈金屬化孔分布的圓形區(qū)域以外的位置處設(shè)有兩個(gè)下層饋電針，并且所述兩個(gè)下層饋電針位置與下層微帶天線中心點(diǎn)連線的夾角為90度。所述一圈金屬化孔的孔徑范圍在0.5毫米至1.5毫米之間；下層介質(zhì)厚度為3 12毫米。所述一圈金屬化孔分布的圓形的圓周直徑為15毫米，孔徑為I毫米；下層饋電針直徑為I毫米；下層介質(zhì)采用介電常數(shù)為2.55的聚四氟乙烯玻璃布材料，下層介質(zhì)厚度為6毫米。所述中層介質(zhì)厚度為2 10毫米，采用介電常數(shù)范圍在2.5 16之間的微波復(fù)合材料；所述上層介質(zhì)厚度為2 10毫米，采用介電常數(shù)范圍在2.5 16之間的微波復(fù)合材料。中層介質(zhì)厚度為3.2毫米，采用介電常數(shù)為9.8的微波復(fù)合材料；所述上層介質(zhì)厚度為2.54毫米，采用介電常數(shù)為9.8的微波復(fù)合材料；所述金屬圍邊的邊長(zhǎng)為90毫米，高度為12毫米。所述下層微帶天線用螺釘穿過位于下層介質(zhì)四角的四個(gè)安裝孔和金屬底板連接，所述中層微帶天線的中層金屬反射層和所述下層微帶天線的下層輻射貼片通過錫焊焊接，所述上層微帶天線的上層金屬反射層和中層微帶天線的中層輻射貼片通過錫焊焊接；或者，所述下層微帶天線、中層微帶天線、上層微帶天線通過位于四個(gè)角的四個(gè)螺釘孔與所述金屬底板用螺釘固定連接。本實(shí)用新型能同時(shí)接收多個(gè)頻段的導(dǎo)航衛(wèi)星的廣播信號(hào)，并且具有結(jié)構(gòu)小巧牢固，可靠性高的特性。本實(shí)用新型在各個(gè)工作頻段上都具有良好駐波比、圓極化軸比和低仰角增益性能。本實(shí)用新型采用居中對(duì)稱多層上下疊放的結(jié)構(gòu)形式不僅在平面結(jié)構(gòu)上節(jié)省了空間尺寸，這種布局方案的優(yōu)點(diǎn)是不僅減少了天線的面積使其更容易地安裝于各種小型設(shè)備上，而且保證天線方向圖最大值位于天線中心軸線方向上又具有較佳的低仰角增益性能，同時(shí)這種結(jié)構(gòu)形式還保證了各層天線間的互藕為最小，保證了天線具有較佳的增益、圓極化軸比性能。
下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，附圖中:圖1為本實(shí)用新型的組裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的下層微帶天線的主視示意圖；圖3為本實(shí)用新型的下層微帶天線的截面示意圖；圖4為本實(shí)用新型的中層微帶天線的主視示意圖；圖5為本實(shí)用新型的中層微帶天線的截面示意圖；圖6為本實(shí)用新型的上層微帶天線的主視示意圖；圖7為本實(shí)用新型的上層微帶天線的截面示意圖；圖8為本實(shí)用新型另一種組裝實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:如圖1-7所示，一種多頻衛(wèi)星導(dǎo)航天線，包括金屬底板1，金屬底板I上由下至上依次按同對(duì)稱中心疊設(shè)有片狀的下層微帶天線2、中層微帶天線3和上層微帶天線4 ;下層微帶天線2、中層微帶天線3和上層微帶天線4分別工作于不同的工作頻帶。金屬底板I上連接設(shè)有將下層微帶天線2、中層微帶天線3和上層微帶天線4包圍起來且同對(duì)稱中心的金屬圍邊5。下層微帶天線2、中層微帶天線3和上層微帶天線4的面積逐漸變小。下層微帶天線2由下至上依次包括下層金屬反射層10、下層介質(zhì)6、下層輻射貼片7，下層微帶天線2中部設(shè)有排列成圓形且貫穿下層介質(zhì)的一圈金屬化孔11，其作用是電氣上隔離穿越下層微帶天線2給上、中層微帶天線饋電的饋電針,達(dá)到降低下層微帶天線與中、上層微帶天線間的電磁耦合的效果。一圈金屬化孔11分布的圓形區(qū)域以內(nèi)的下層微帶天線2上設(shè)有中層微帶天線饋電孔12和第一上層微帶天線饋電孔13,本實(shí)施例中，中層微帶天線饋電孔12和第一上層微帶天線饋電孔13均為金屬化孔(金屬化孔是指孔壁上鍍金屬使其和輻射貼片、金屬反射層形成導(dǎo)電連接);一圈金屬化孔11分布的圓形區(qū)域以外的下層微帶天線2上設(shè)有兩個(gè)下層饋電針8，下層饋電針8設(shè)置在下層饋電孔9內(nèi)，兩個(gè)下層饋電針8位置與下層微帶天線2中心點(diǎn)連線的夾角為90度，設(shè)置正交的兩個(gè)下層饋電針8的目的是為了獲得良好的寬帶圓極化軸比性能，饋電孔可以金屬化也可以不金屬化，下層饋電針8的上端和下層輻射貼片7錫焊焊牢。一圈金屬化孔11的孔徑范圍在0.5毫米至1.5毫米之間；下層介質(zhì)6厚度為3 12毫米。本實(shí)施例中，一圈金屬化孔11分布的圓形的圓周直徑為15毫米，孔徑為I毫米；下層饋電針8直徑為I毫米；下層介質(zhì)6采用介電常數(shù)為2.55的聚四氟乙烯玻璃布材料，這是一種在射頻領(lǐng)域廣泛使用的高頻線路板材料，性能穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，介質(zhì)厚度的選取視天線的工作頻帶決定，一般來說厚度越厚工作頻帶越寬。下層介質(zhì)6厚度為6毫米。以使其工作頻帶能覆蓋GPS、格洛納斯和北斗二代BI三個(gè)工作頻段。中層微帶天線3由下至上依次包括中層金屬反射層20、中層介質(zhì)16、中層輻射貼片15，中層微帶天線3中部設(shè)有與下層微帶天線2的中層微帶天線饋電孔12配合的中層饋電針17，中層饋電針17設(shè)置在中層饋電孔18內(nèi)；中層微帶天線3中部設(shè)有與下層微帶天線2的第一上層微帶天線饋電孔13同軸心對(duì)齊且同直徑的第二上層微帶天線饋電孔19，第二上層微帶天線饋電孔19為金屬化孔。中層介質(zhì)16厚度為2 10毫米，采用介電常數(shù)范圍在2.5 16之間的中高介電常數(shù)的微波復(fù)合材料，對(duì)于天線整體高度要求不高的情況可選用稍低介電常數(shù)的材料以利于擴(kuò)展工作頻帶。本實(shí)施例中，中層介質(zhì)16厚度為3.2毫米，采用介電常數(shù)為9.8的微波復(fù)合材料。以使天線工作于北斗二代B3頻段。上層微帶天線4由下至上依次包括上層金屬反射層25、上層介質(zhì)21、上層輻射貼片24，上層微帶天線4中部設(shè)有與第一上層微帶天線饋電孔13和第二上層微帶天線饋電孔19配合的上層饋電針23，上層饋電針23設(shè)置在上層饋電孔22內(nèi)。上層介質(zhì)21厚度為2 10毫米，采用介電常數(shù)范圍在2.5 16之間的微波復(fù)合材料。本實(shí)施例中，上層介質(zhì)21厚度為2.54毫米，采用介電常數(shù)為9.8的微波復(fù)合材料。以使天線工作于北斗一代接收頻段。中層微帶天線3的中層饋電針17、上層微帶天線4的上層饋電針23，分別穿過中層微帶天線饋電孔12、第一上層微帶天線饋電孔13，并分別與之形成一段同軸傳輸線，孔直徑的選擇使其和饋電針組成的這一段同軸線的阻抗為50歐姆，實(shí)施例中饋電針的直徑選取I毫米，金屬化饋電孔直徑選取2.3毫米。金屬圍邊5將三層微帶天線包圍起來，調(diào)整圍邊的邊長(zhǎng)和高度，可以改善天線方向圖性能，使其最大值位于天線軸線上并改善方向圖的軸對(duì)稱性。本實(shí)施例中，金屬圍邊5的邊長(zhǎng)為90毫米，高度為12毫米。本實(shí)施例中，下層微帶天線2用螺釘穿過位于下層介質(zhì)6四角的四個(gè)安裝孔14和金屬底板5連接，中層微帶天線3的中層金屬反射層20和下層微帶天線2的下層輻射貼片7通過錫焊焊接，上層微帶天線4的上層金屬反射層25和中層微帶天線3的中層輻射貼片15通過錫焊焊接。實(shí)施例2:如圖8所示，與實(shí)施例1不同之處在于:下層微帶天線2、中層微帶天線
3、上層微帶天線4通過位于四個(gè)角的四個(gè)螺釘孔26與金屬底板用螺釘固定連接。
權(quán)利要求1.一種多頻衛(wèi)星導(dǎo)航天線，其特征在于:包括金屬底板，在所述金屬底板上由下至上依次按同對(duì)稱中心疊設(shè)有片狀的下層微帶天線、中層微帶天線和上層微帶天線；所述下層微帶天線、中層微帶天線和上層微帶天線分別工作于不同的工作頻帶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頻衛(wèi)星導(dǎo)航天線，其特征在于:所述金屬底板上連接設(shè)有將所述下層微帶天線、中層微帶天線和上層微帶天線包圍起來、且與所述下層微帶天線、中層微帶天線和上層微帶天線同對(duì)稱中心的金屬圍邊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多頻衛(wèi)星導(dǎo)航天線，其特征在于:所述下層微帶天線、中層微帶天線和上層微帶天線的面積逐漸減小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頻衛(wèi)星導(dǎo)航天線，其特征在于:所述下層微帶天線由下至上依次包括下層金屬反射層、下層介質(zhì)、下層輻射貼片； 所述中層微帶天線由下至上依次包括中層金屬反射層、中層介質(zhì)、中層輻射貼片； 所述上層微帶天線由下至上依次包括上層金屬反射層、上層介質(zhì)、上層輻射貼片； 所述下層微帶天線上設(shè)有中層微帶天線饋電孔和第一上層微帶天線饋電孔，所述中層微帶天線饋電孔和第一上層微帶天線饋電孔均為金屬化孔； 所述中層微帶天線中部設(shè)有與所述中層微帶天線饋電孔配合的中層饋電針；所述中層微帶天線中部設(shè)有與所述第一上層微帶天線饋電孔同軸心對(duì)齊且同直徑的第二上層微帶天線饋電孔，所述第二上層微帶天線饋電孔為金屬化孔； 所述上層微帶天線中部設(shè)有與所述第一上層微帶天線饋電孔和第二上層微帶天線饋電孔配合的上層饋電針。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多頻衛(wèi)`星導(dǎo)航天線，其特征在于:所述下層微帶天線中部設(shè)有排列成圓形且貫穿所述下層介質(zhì)的一圈金屬化孔；所述中層微帶天線饋電孔和第一上層微帶天線饋電孔設(shè)置在所述一圈金屬化孔分布的圓形區(qū)域以內(nèi)，所述下層微帶天線在所述一圈金屬化孔分布的圓形區(qū)域以外的位置處設(shè)有兩個(gè)下層饋電針，并且所述兩個(gè)下層饋電針位置與下層微帶天線中心點(diǎn)連線的夾角為90度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多頻衛(wèi)星導(dǎo)航天線，其特征在于:所述一圈金屬化孔的孔徑范圍在0.5毫米至1.5毫米之間；下層介質(zhì)厚度為3 12毫米。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多頻衛(wèi)星導(dǎo)航天線，其特征在于:所述一圈金屬化孔分布的圓形的圓周直徑為15毫米，孔徑為I毫米；下層饋電針直徑為I毫米；下層介質(zhì)采用介電常數(shù)為2.55的聚四氟乙烯玻璃布材料，下層介質(zhì)厚度為6毫米。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多頻衛(wèi)星導(dǎo)航天線，其特征在于:所述中層介質(zhì)厚度為2 10毫米，采用介電常數(shù)范圍在2.5 16之間的微波復(fù)合材料； 所述上層介質(zhì)厚度為2 10毫米，采用介電常數(shù)范圍在2.5 16之間的微波復(fù)合材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多頻衛(wèi)星導(dǎo)航天線，其特征在于:中層介質(zhì)厚度為3.2毫米，采用介電常數(shù)為9.8的微波復(fù)合材料； 所述上層介質(zhì)厚度為2.54毫米，采用介電常數(shù)為9.8的微波復(fù)合材料； 所述金屬圍邊的邊長(zhǎng)為90毫米，高度為12毫米。
10.根據(jù)權(quán)利要求4-9任一項(xiàng)所述的多頻衛(wèi)星導(dǎo)航天線，其特征在于:所述下層微帶天線用螺釘穿過位于下層介質(zhì)四角的四個(gè)安裝孔和金屬底板連接，所述中層微帶天線的中層金屬反射層和所述下層微帶天線的下層輻射貼片通過錫焊焊接，所述上層微帶天線的上層金屬反射層和中層微帶天線的中層輻射貼片通過錫焊焊接；或者， 所述下層微帶天線、中層微帶天線、上層微帶天線通過位于四個(gè)角的四個(gè)螺釘孔與所述金屬底板用 螺釘固定連接。
專利摘要一種多頻衛(wèi)星導(dǎo)航天線，包括金屬底板，在所述金屬底板上由下至上依次按同對(duì)稱中心疊設(shè)有片狀的下層微帶天線、中層微帶天線和上層微帶天線；所述下層微帶天線、中層微帶天線和上層微帶天線分別工作于不同的工作頻帶。本實(shí)用新型能同時(shí)接收多個(gè)頻段的導(dǎo)航衛(wèi)星廣播信號(hào)，并且具有結(jié)構(gòu)小巧牢固，可靠性高的特性。本實(shí)用新型在各個(gè)工作頻段上都具有良好駐波比、圓極化軸比和低仰角增益性能。
文檔編號(hào)H01Q19/10GK202930564SQ20122064511
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者俞江, 李鵬圖, 康建明 申請(qǐng)人:深圳市鼎耀科技有限公司