本發(fā)明屬于星載測控技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可以兼容全球主要衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)(例如，美國的gps系統(tǒng)、俄羅斯的glonass系統(tǒng)、歐盟的galileo系統(tǒng)和中國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng))導(dǎo)航信號的衛(wèi)星定位導(dǎo)航天線。
背景技術(shù)：
目前，在現(xiàn)有技術(shù)中常用的星載導(dǎo)航天線，例如，單頻gps四線螺旋天線、雙頻gps微帶天線等，工作帶寬均較窄，并且只適用于接收gps星座導(dǎo)航信號，而未來的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為了提高定位精度和解決單一導(dǎo)航定位系統(tǒng)覆蓋盲區(qū)的問題，將會采用多種衛(wèi)星導(dǎo)航體制相兼容的模式，因此，終端天線的設(shè)計是該系統(tǒng)設(shè)計的一個重要組成部分，在一定意義上決定著該系統(tǒng)性能的好壞。
因而，研究一種兼容多模衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航天線具有重大的現(xiàn)實意義。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種工作帶寬可以完全覆蓋四種主要衛(wèi)星導(dǎo)航頻段的衛(wèi)星定位導(dǎo)航天線。
本發(fā)明提供了一種衛(wèi)星定位導(dǎo)航天線，其工作帶寬完全覆蓋主要衛(wèi)星導(dǎo)航頻段，滿足了寬頻帶工作及高低仰角增益的要求，包括：螺旋輻射本體、饋電網(wǎng)絡(luò)和射頻插座，其中，螺旋輻射本體與饋電網(wǎng)絡(luò)螺紋連接，射頻插座緊固于饋電網(wǎng)絡(luò)的底板上，射頻插座的內(nèi)導(dǎo)體與饋電網(wǎng)絡(luò)的輸入端電連接.
優(yōu)選地，主要導(dǎo)航定位頻段為1164mhz～1615.5mhz。
螺旋輻射本體用于將饋電網(wǎng)絡(luò)饋入的微波信號輻射出去，從而形成圓極化輻射，其中，圓極化輻射的波束形狀是通過螺旋輻射本體的參數(shù)來調(diào)整的。
饋電網(wǎng)絡(luò)的工作頻帶覆蓋范圍為1164mhz～1615.5mhz以及相對帶寬為33％，其中，微波信號經(jīng)由射頻插座被饋入到饋電網(wǎng)絡(luò)，從而完成功率分配并最終饋入螺旋輻射本體。
射頻插座用于執(zhí)行微波信號的輸入。
另外，饋電網(wǎng)絡(luò)為功分移相網(wǎng)絡(luò)并且用于將射頻插座饋送的微波信號分為幅度相等、相鄰兩路信號相位依次相差90度的四路信號，從而分別激勵螺旋輻射本體。
具體地，功分移相網(wǎng)絡(luò)采用的是改進型schiffman移相器，用以實現(xiàn)寬帶移相。
螺旋輻射本體用于在幅度相等、相鄰兩路信號相位依次相差90度的四路信號激勵下形成圓極化輻射。螺旋輻射本體在結(jié)構(gòu)上具有固有對稱性，從而有利于改善天線相位中心的穩(wěn)定性。
本發(fā)明所述衛(wèi)星導(dǎo)航天線工作頻帶可以覆蓋1164mhz～1615.5mhz，可以兼容全球主要衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)(即美國的gps系統(tǒng)、俄羅斯的glonass系統(tǒng)、歐盟的galileo系統(tǒng)和中國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng))，并且相比常規(guī)gps微帶天線而言，低仰角增益得到顯著提高，與后端的gps接收機配合更好的完成衛(wèi)星導(dǎo)航定位任務(wù)，可以提高定位精度和解決單一導(dǎo)航定位系統(tǒng)覆蓋盲區(qū)的問題。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的衛(wèi)星定位導(dǎo)航天線的外形示意圖；
圖2為本發(fā)明的衛(wèi)星定位導(dǎo)航天線的剖面示意圖
圖3為饋電網(wǎng)絡(luò)的示意圖(其中，去除了饋電網(wǎng)絡(luò)盒蓋板)；
圖4示出了饋電網(wǎng)絡(luò)的幅度仿真結(jié)果；
圖5示出了饋電網(wǎng)絡(luò)的相位仿真結(jié)果；
圖6～圖10示出了增益方向圖的仿真結(jié)果；
圖11示出了天線駐波比仿真結(jié)果；
圖12～圖14示出了相位中心穩(wěn)定性的仿真結(jié)果。
具體實施方式
應(yīng)了解，本發(fā)明的衛(wèi)星定位導(dǎo)航天線由螺旋輻射本體、饋電網(wǎng)絡(luò)和射頻插座組成。微波信號輸入端口為航天器天線常用的標(biāo)準(zhǔn)射頻插座，經(jīng)饋電網(wǎng)絡(luò)功分移相后激勵螺旋輻射本體形成圓極化輻射。該天線工作頻段可覆蓋1164mhz～1615.5mhz的主要導(dǎo)航定位頻段，相對帶寬達33％，可以兼容全球主要衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)(例如，美國的gps系統(tǒng)、俄羅斯的glonass系統(tǒng)、歐盟的galileo系統(tǒng)和中國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng))，且低仰角增益相對于目前常規(guī)微帶導(dǎo)航定位天線有顯著提高，可作為衛(wèi)星多模寬頻帶導(dǎo)航定位天線的使用。
下面結(jié)合附圖及具體實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。
如圖1和圖2所示，本發(fā)明的高低仰角增益多模寬帶的衛(wèi)星定位導(dǎo)航天線包括螺旋輻射本體1、饋電網(wǎng)絡(luò)2和射頻插座3。該天線實現(xiàn)了寬頻帶工作及高低仰角增益的要求，工作頻段可覆蓋1164mhz～1615.5mhz的主要導(dǎo)航定位頻段，可以兼容gps、glonass、galileo、 compass等全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。天線結(jié)構(gòu)形式簡單，加工工藝較為容易實現(xiàn)，可靠性較高；
螺旋輻射本體1將饋電網(wǎng)絡(luò)2饋入的微波信號輻射出去，形成圓極化輻射，波束形狀可通過螺旋輻射本體1的各項參數(shù)進行調(diào)整。
螺旋輻射本體1與饋電網(wǎng)絡(luò)2螺紋連接，射頻插座3緊固于饋電網(wǎng)絡(luò)2底板上，射頻插座)內(nèi)導(dǎo)體與饋電網(wǎng)絡(luò)2輸入端電連接。
饋電網(wǎng)絡(luò)2的工作頻帶可覆蓋1164mhz～1615.5mhz，相對帶寬達33％，微波信號由射頻插座饋入到饋電網(wǎng)絡(luò)2后完成功率分配，最終饋入螺旋輻射本體1.
另外，射頻插座3完成了微波信號的輸入功能。
因此，采用本發(fā)明的天線，微波信號通過射頻插座饋入天線網(wǎng)絡(luò)，此天線網(wǎng)絡(luò)為功分移相網(wǎng)絡(luò)，將射頻插座饋送的信號分為幅度相等，相鄰兩路信號相位依次相差90度的四路信號，分別激勵四根螺旋輻射本體，螺旋輻射本體分別被四路幅度相等、相位依次相差90度的信號激勵，形成圓極化輻射。螺旋輻射本體和四點饋電在結(jié)構(gòu)上固有的對稱性有利于改善天線相位中心穩(wěn)定性。
wilkinson功分器在微波系統(tǒng)中早已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但是傳統(tǒng)的wilkinson功分器相位帶寬不能滿足該要求，而本發(fā)明采用的是一種改進型schiffman移相器來實現(xiàn)寬帶移相。具體地，饋電網(wǎng)絡(luò)示意圖如圖3所示。
圖4～圖5分別給出了饋電網(wǎng)絡(luò)幅度和相位仿真結(jié)果，從仿真結(jié)果來看，在1.15ghz～1.62ghz頻帶內(nèi)，四端口幅度仿真結(jié)果為-6.25±0.3db，相位仿真結(jié)果表明饋電網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了相鄰兩路信號相位依次相差90度的移相功能，相位偏差在±5度以內(nèi)。
圖6～圖10分別給出了工作頻率為1.15ghz、1.227ghz、1.4ghz、1.575ghz、1.615ghz的天線增益方向圖仿真結(jié)果，從圖中可以看出在這些主要應(yīng)用頻率下，在1.15ghz～1.4ghz頻率下，天線增益±60度范圍內(nèi)≥-1dbi，而在1.4ghz～1.615ghz頻率下，天線增益±60度范圍內(nèi)≥1.5dbi。圖11給出了1.15ghz～1.62ghz頻帶內(nèi)駐波比仿真結(jié)果，從圖中可以看出駐波比＜1.5。
圖12～圖14給出了幾個典型頻率的相位中心穩(wěn)定性仿真結(jié)果，從圖中可以看出在這些主要應(yīng)用頻率下，天線相位中心穩(wěn)定性在±1.5mm之內(nèi)。
本發(fā)明中未說明部分屬于本領(lǐng)域的公知技術(shù)。