專利名稱：螺旋gps授時天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位、通信和電波傳播等技術(shù)領(lǐng) 域，特別是一種螺旋GPS授時天線。
背景技術(shù)：
時間信號的準(zhǔn)確與否，直接關(guān)系到人們的日常生活、工業(yè)生產(chǎn)和 社會發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，精確的時間同步需求越來越廣泛。 利用GPS接收機(jī)接收衛(wèi)星上的"原子鐘"時間信號，然后把數(shù)據(jù)傳輸 給單片機(jī)進(jìn)行處理并顯示出時間，不同設(shè)備將各自GPS接收機(jī)輸出的 時間信號修正成標(biāo)準(zhǔn)時間，便可使不同設(shè)備之間的時間精確統(tǒng)一，其 精度可達(dá)到幾十納秒。
隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS接收機(jī)的集成度越來越高，價格越來 越低。因此，GPS授時己經(jīng)成為目前應(yīng)用最廣泛的高精度衛(wèi)星授時手 段。到2005年止，世界上使用GPS單信道C/A碼進(jìn)行授時的精度可 達(dá)11.5ns，使用多信道C/A碼進(jìn)行授時的精度可達(dá)5.7ns。這種衛(wèi)星授 時同步技術(shù)在航空航海、陸上交通、科學(xué)考察、極地探險、地理測量、 氣象預(yù)報、設(shè)備巡檢、系統(tǒng)監(jiān)控等方面的應(yīng)用日益廣泛。
目前，市場上的GPS授時天線有介質(zhì)貼片天線和四臂螺旋天線。 介質(zhì)貼片天線的缺點(diǎn)是增益低，不能抑制多路徑效應(yīng)，在凈空條件較 差時，難以保證授時精度。四臂螺旋天線結(jié)構(gòu)復(fù)雜，正交平衡饋電復(fù) 雜，對加工精度有較高的要求，制作成本較高，同時該種天線增益較 低，不適合應(yīng)用于多路徑干擾嚴(yán)重的環(huán)境。巿面上高增益、能抑制多 路徑效應(yīng)的授時天線價格昂貴，難以被廣大用戶所接受。普通GPS授 時天線在使用時，必須選擇凈空條件好、遠(yuǎn)離反射源、避開電磁干擾 的場地，環(huán)境的好壞直接影響授時系統(tǒng)的精度。在實際使用過程中，想要完全滿足使用條件是很難的，尤其是在一些特殊的使用場合，如 在高樓林立的城市、群山環(huán)抱的山谷、遮擋嚴(yán)重的原始森林、多路徑 干擾強(qiáng)的艦船等，惡劣的使用環(huán)境極大地限制了授時系統(tǒng)的使用。市 面上高增益、能抑制多路徑效應(yīng)的授時天線價格昂貴，難以被廣大用 戶所接受，因此，設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單、增益高、能抑制多路徑效應(yīng)的 螺旋GPS授時天線具有重大意義，且有著廣泛的使用空間。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是在于提供一種方向性強(qiáng)、增益高、結(jié)構(gòu)簡單、
成本低，并能抑制多路經(jīng)效應(yīng)的螺旋GPS授時天線。
為了實現(xiàn)本實用新型的目的，發(fā)明人提出了一種螺旋GPS授時天 線的技術(shù)方案，它包括天線管體、固定結(jié)構(gòu)、連接結(jié)構(gòu)、基座、低噪 聲放大器五部分組成，所述天線管體按右旋方式、沿管體布置有螺旋 導(dǎo)線固定節(jié)距，管體根部設(shè)有外螺紋，且有一凹槽，以利于固定結(jié)構(gòu) 將天線管體垂直固定在基座上。管體其余部分按右旋方式設(shè)有螺旋線 槽，天線導(dǎo)線繞在螺旋線槽內(nèi)，保持天線導(dǎo)線具有均勻的節(jié)距，以免 導(dǎo)線在管體上滑動而改變天線性能。螺旋導(dǎo)線的節(jié)距為5cm，圈數(shù)為 〗5匝，槽的直徑為2.5mm，槽深度為1.5mm。
所述固定結(jié)構(gòu)由固定螺帽、止動墊片和管體上的外螺紋結(jié)構(gòu)組成， 止動墊片呈圓形并沿外圓布置有外凸起卡輪和一個內(nèi)凸卡，相鄰兩個 外凸起卡輪夾角為30°，內(nèi)凸起卡在天線管體末端的凹槽內(nèi)，固定螺 帽設(shè)有間相等的凹槽，與止動墊片上的外凸起卡輪匹配緊固，外凸起 卡輪在天線管體固定后，彎折后卡在固定螺帽的凹槽內(nèi)，防止天線管 體轉(zhuǎn)動。
所述連接結(jié)構(gòu)由帶法蘭盤的50歐姆N型接頭組成。N型接頭的法 蘭盤固定在基座接地面的背面，在天線導(dǎo)體根部取1/4圈螺旋進(jìn)行漸 變錐削過渡至同軸線，然后將其連接點(diǎn)焊接到N型接頭的信號柱上， 這樣天線接收到的信號就能通過接頭傳給接收設(shè)備。所述基座由杯狀接地面和木制固定圓盤組成，杯狀接地面可以有效
降低天線的旁瓣和后瓣，杯底中心開有直徑57mm的圓孔，以方便將 天線體穿過杯狀接地面后垂直固定在基座上。在中心孔一側(cè)設(shè)有兩個 小孔，用于固定50歐姆N型接頭的法蘭盤，天線導(dǎo)體根部的1/4圈螺 旋進(jìn)行漸變錐削過渡后，穿過兩個小孔之間的小孔，焊接在50歐姆N 型接頭的信號柱上。同時，杯狀接地面四周設(shè)有四個對稱的孔，并與 木制固定圓盤上的四個小孔匹配連接固定。木制固定圓盤中心開有圓 孔，用于天線固定。
所述低噪聲放大器是市面上生產(chǎn)的GPS低噪聲放大器，其增益可 以根據(jù)連接線的長度選擇，以保證將天線信號無衰減地傳輸給接收設(shè)備。
本實用新型的優(yōu)越性在于
1) 方向性強(qiáng)、高增益、低噪聲系數(shù)。該天線的方向性可以達(dá)到
24.5°，天線的增益為12.5dB，當(dāng)前端接有30dB低噪聲放大器時，天 線的總體增益可以增加到42dB，噪聲系數(shù)為0.9。該天線可以使用較 長的電纜，且能在衛(wèi)星信號較弱的地區(qū)使用。
2) 快速鎖定衛(wèi)星，運(yùn)行穩(wěn)定。高增益使得接收機(jī)接收到的信號較 強(qiáng)，容易快速捕獲跟蹤衛(wèi)星，從而快速鎖定衛(wèi)星，提供授時功能。
3) 結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜。該天線采用市面上常見的材料制成，無 需特殊材料，且結(jié)構(gòu)簡單，不需要復(fù)雜的機(jī)械加工，因此，結(jié)構(gòu)簡單， 成本較低，容易被廣大用戶所采用。
4) 可以有效抑制多路徑效應(yīng)，使用領(lǐng)域廣泛。該天線方向性強(qiáng)， 可以對方向性以外的范圍進(jìn)行有效的抑制，同時采用杯狀接地面，能 有效減小天線的旁瓣和后瓣，因此可以有效抑制多路徑效應(yīng)。


圖1本實用新型整體結(jié)構(gòu)裝配圖， 圖2本實用新型截面圖，圖3本實用新型止動墊片形狀圖， 圖4本實用新型固定螺帽形狀圖，
圖5本實用新型杯狀接地面形狀圖， 圖6本實用新型木制固定圓盤形狀圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)一步說明圖1中，天線整體結(jié)構(gòu) 由天線管體、杯狀接地面、N型接頭、止動墊片、固定螺帽和木制固
定圓盤組成。
在圖1，圖2中，所述天線體由按右旋方式、固定節(jié)距繞在特定 直徑PVC材料管上的導(dǎo)線組成。導(dǎo)線選用直徑為2.5mm的電工純銅 線，PVC材料管選用市面上常見的直徑64mm，厚度5.8mm的標(biāo)準(zhǔn) 管材，長度80cm。管體根部2cm長度范圍內(nèi)加工有外螺紋，且有一 凹槽，以利十止動墊片的內(nèi)凸起卡在凹槽內(nèi)，防止天線管體轉(zhuǎn)，同時 可以將天線體垂直固定在基座上。管體其余部分設(shè)有右旋方式的螺旋 線槽，槽的直徑為2.5mm,槽深度為1.5mm，天線導(dǎo)線繞在螺旋線槽 內(nèi)，保持天線導(dǎo)線具有均勻的節(jié)距，以免導(dǎo)線在管體上滑動而改變天 線性能。螺旋導(dǎo)線的節(jié)距為5cm，圈數(shù)為15匝。
在圖3、圖4中，固定螺帽、止動墊片和天線管體上的外螺紋結(jié) 構(gòu)組成天線的固定結(jié)構(gòu)。天線管體的外螺紋部分穿過接地面后，墊上 止動墊片，將止動墊片的內(nèi)凸起卡在外螺紋結(jié)構(gòu)的凹槽內(nèi)，旋緊固定 螺帽，將止動墊片上的一個外凸起卡在固定螺帽的槽內(nèi)，就可將天線 體垂直固定在基座上。止動墊片有12個外凸起和一個內(nèi)凸起，相鄰兩 個外凸起夾角為30°，內(nèi)凸起卡在天線管體末端的凹槽內(nèi)，外凸起在 天線管體固定后，彎折后卡在固定螺帽的凹槽內(nèi)，防止天線管體轉(zhuǎn)動。 固定螺帽有四個間隔90 。的凹槽，用于在天線管體固定后，將止動墊 片的外凸起彎折后卡在其中，防止天線管體轉(zhuǎn)動。
在圖5、圖6是杯狀接地面尺寸圖和木制固定圓盤尺寸圖，杯狀接地面和木制固定圓盤組成了天線的基座。杯狀接地面可以有效降低天
線的旁瓣和后瓣，由厚度為3mm的鋁材料制成，杯底直徑23cm，杯 沿高度12cm，杯底中心開有直徑57mm的圓孔，以方便將天線體穿 過接地面后垂直固定在基座上；直徑為5mm的兩個小孔，用于固定 50歐姆N型接頭的法蘭盤，天線導(dǎo)體根部的1/4圈螺旋進(jìn)行漸變錐削 過渡后，穿過直徑為8mm的小孔，焊接在50歐姆N型接頭的信號 柱上；同時，接地面還有四個對稱的直徑為10mm的孔，用于同木制 固定圓盤進(jìn)行連接固定。木制固定圓盤厚度為8mm，直徑為23cm， 圓盤中心開有直徑為30mm的圓孔，以方便將天線固定在需要的地方； 圓盤四周開有直徑為10mm的四個小孔，通過四個長螺栓和螺帽固定 到接地面上，組成天線的基座。
權(quán)利要求1.螺旋GPS授時天線，它包括天線管體、固定結(jié)構(gòu)、連接結(jié)構(gòu)、基座、低噪聲放大器五部分組成，其特征在于所述天線管體按右旋方式、沿管體布置有螺旋導(dǎo)線固定節(jié)距，管體根部設(shè)有外螺紋，且有一凹槽，管體其余部分按右旋方式設(shè)有圓形螺線槽，天線導(dǎo)線繞在螺線槽內(nèi)；所述固定結(jié)構(gòu)由固定螺帽、止動墊片和管體上的外螺紋結(jié)構(gòu)組成，止動墊片呈圓形并沿外圓布置有外凸起卡輪和一個內(nèi)凸卡，相鄰兩個外凸起卡輪夾角為30°，內(nèi)凸起卡在天線管體末端的凹槽內(nèi)，固定螺帽設(shè)有間相等的凹槽，與止動墊片上的外凸起卡輪匹配緊固；所述連接結(jié)構(gòu)由帶法蘭盤的50歐姆N型接頭組成，N型接頭的法蘭盤固定在基座接地面的背面，在天線導(dǎo)體根部取1/4圈螺旋進(jìn)行漸變錐削過渡至同軸線，然后將其連接點(diǎn)焊接到N型接頭的信號柱上；所述基座由杯狀接地面和木制固定圓盤組成，杯底中心開有圓孔，天線體穿過杯狀接地面后垂直固定在基座上，在中心孔一側(cè)設(shè)有兩個小孔，用于固定50歐姆N型接頭的法蘭盤，天線導(dǎo)體根部的1/4圈螺旋進(jìn)行漸變錐削過渡后，穿過兩個小孔之間的小孔，焊接在50歐姆N型接頭的信號柱上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋GPS授時天線，其特征是所述螺 旋導(dǎo)線的節(jié)距為5cm，圈數(shù)為15匝，槽的直徑為2.5mm，槽深度為 1.5mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋GPS授時天線，其特征是所述杯狀接地面四周設(shè)有四個對稱的孔，并與木制固定圓盤上的四個小孔匹 配連接固定，木制固定圓盤中心開有圓孔，用于天線固定。
專利摘要本實用新型提供一種螺旋GPS授時天線，它由天線管體、基座、固定結(jié)構(gòu)、連接結(jié)構(gòu)、低噪聲放大器五部分組成。天線體按右旋方式、固定節(jié)距繞在PVC材料管上，螺旋導(dǎo)線的節(jié)距為5cm，圈數(shù)為15匝。天線管體穿過基座的杯狀接地面后，墊上制動墊片，旋緊固定螺帽，將制動墊片上的外凸起卡在固定螺帽的槽內(nèi)，就可將天線體垂直固定在基座上。本實用新型方向性強(qiáng)、增益高、噪聲系數(shù)低，能快速鎖定衛(wèi)星，穩(wěn)定運(yùn)行，結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，且可以有效抑制多路徑效應(yīng)。
文檔編號H01Q1/12GK201374383SQ20092008366
公開日2009年12月30日 申請日期2009年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月12日
發(fā)明者崔國恒, 曹可勁, 朱銀兵, 捷 汪, 胡東亮, 許江寧, 恒 馬 申請人:中國人民解放軍海軍工程大學(xué)