北斗、gps、glonass寬頻通用小天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種天線，尤其是一種北斗、GPS、GLONASS寬頻通用小天線。
【背景技術(shù)】
[0002]北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)從正式運營、全面對民用用戶開放起，整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定，工作狀態(tài)良好，已在測繪、電信、水利、交通運輸、勘探和國家安全等諸多領(lǐng)域開始逐步發(fā)揮重要作用。北斗系統(tǒng)作為一種新的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，已經(jīng)被各個領(lǐng)域所接受，隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的不斷完善，北斗導(dǎo)航必將走出國門被全世界所接受，因此，有必要設(shè)計一款能同時滿足GPS、GL0NASS、北斗(BD2)通用衛(wèi)星的天線，是目前衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)天線領(lǐng)域所要解決的問題。目前主要的國際衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)民用頻譜分布為:美國GPS的LI(1575.42±1.023MHz)、俄羅斯 GLONASS 的 Gl (1602±0.5625MHz)和中國北斗二代的 BI(1561.098±2.046MHz)，如果設(shè)計一款滿足GPS、GLONASS, BD2導(dǎo)航系統(tǒng)通用天線，要求頻率覆蓋為 1559.052MHz-1602.5625 MHz，且?guī)捯蟠笥?43.5105MHz。
[0003]而現(xiàn)在市場上導(dǎo)航天線產(chǎn)品廣泛采用微帶天線，其最大的優(yōu)點是工藝簡單，調(diào)試方便，但工作頻率帶寬相對較窄，主要是覆蓋GPS頻段或者GLONASS或北斗的單模天線，稱為傳統(tǒng)的單峰天線；近來也出現(xiàn)了同時覆蓋GPS、GLONASS頻段，或者北斗二代、GPS頻段的雙模天線，主要的做法有如下兩種:
[0004]第一種方法:采用傳統(tǒng)的單峰天線技術(shù)，將天線中心頻率調(diào)到GPS的1575.42MHz和北斗1561.098MHz之中心，即1568.259MHz，然后將天線帶寬做到大于15MHz，但在1575.42MHz和1561.098MHz頻點上駐波很難同時滿足要求，天線的軸比也無法保證，性能明顯下降；這種天線優(yōu)點很明顯體積小重量輕，但帶寬窄，根本無法滿足GPS、GLONASSdt斗(BD2)通用的要求；
[0005]第二種方法:將天線做成雙峰天線(即雙頻)，將天線的兩個頻率分別調(diào)到1575.42MHz和1561.098MHz頻點，同樣采用陶瓷介質(zhì)，不但能同時滿足1575.42MHz和1561.098MHz頻點處的駐波要求，且回波損耗明顯降低。但是這種方法為了同時滿足兩個頻點的技術(shù)指標要求時，已經(jīng)犧牲了部分性能指標，尤其是圓極化的軸比根本無法與單個頻點的指標相比；當然它更難同時滿足GPS、北斗、GLONASS三個頻點的要求。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的是為了解決上述技術(shù)的不足而提供一種可實現(xiàn)寬頻覆蓋1559.052MHz-1602.5625 MHz頻段，同時能接收GPS、GL0NASS、北斗(BD2)導(dǎo)航衛(wèi)星信號的，做到三模通用的北斗、GPS、GLONASS寬頻通用小天線。
[0007]為了達到上述目的，本實用新型所設(shè)計的一種北斗、GPS、GLONASS寬頻通用小天線，它包括金屬接地板，其特征是金屬接地板上設(shè)有上導(dǎo)電層和介質(zhì)材料，介質(zhì)材料設(shè)在金屬接地板和上導(dǎo)電層之間，上導(dǎo)電層上設(shè)有饋電點和圓極化缺口，饋電點是設(shè)在整個帶寬的中心，且饋電點偏離天線的幾何中心，圓極化缺口設(shè)在饋電點的幾何對稱位置處，這樣設(shè)計將饋電點偏離天線的幾何中心，實現(xiàn)阻抗匹配，且還采用同軸饋電，簡化工藝要求，且便于和有源放大電路實現(xiàn)配合，天線回波損耗明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的單峰天線和雙峰天線，天線圓極化的橢圓度也明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的單峰天線的橢圓度，略優(yōu)于雙峰天線的軸比，天線方向圖明顯優(yōu)于傳統(tǒng)其它天線，方向圖的對稱性也比其它傳統(tǒng)天線更完美。
[0008]作為優(yōu)選，饋電點和圓極化缺口的相對位置是可以改變的，這樣設(shè)計當改變圓極化缺口與饋電點之間的相對位置時，可使其產(chǎn)生兩個等幅正交的相位差為90°的輻射場，當缺口在饋電點左側(cè)時為左旋極化，反之當缺口在饋電點右側(cè)時為右旋極化，且極化缺口角度為0°?180°之間為右旋極化，角度為-180°?0°之間為左旋極化；上導(dǎo)電層、介質(zhì)材料和金屬接地板都是圓形的，介質(zhì)材料可以采用PCB板、空氣介質(zhì)或其他低介電材料，上導(dǎo)電層、金屬接地板可以采用銅、鋁、銀等低耗金屬制成，這樣設(shè)計是將天線做成圓形，這樣天線諧振頻率可設(shè)計在整個帶寬的中心，還采用低介電常數(shù)介質(zhì)，拓寬了天線帶寬，且與傳統(tǒng)方形導(dǎo)電層相比它的圓極化軸比可以做得更小，方向圖的對稱性也要更完美些。
[0009]作為優(yōu)選，饋電點4偏離天線的幾何中心的偏離程度與天線的阻抗匹配，且天線特征阻抗為50歐姆；因為饋電點偏離天線的幾何中心，且其偏離程度影響天線的阻抗匹配，從天線幾何中心向上導(dǎo)電層外邊緣方向，阻抗逐步增大，所以為了使得GPS、北斗、GLONASS小天線能正常工作，需在調(diào)試過程中根據(jù)需要將天線特征阻抗調(diào)整到50歐姆。
[0010]本實用新型所得到的一種北斗、GPS、GLONASS寬頻通用小天線，可實現(xiàn)阻抗匹配，并采用同軸饋電，簡化了工藝要求，且便于和有源放大電路實現(xiàn)配合，且天線回波損耗明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的單峰天線和雙峰天線，天線圓極化的橢圓度也明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的單峰天線的橢圓度并略優(yōu)于雙峰天線的軸比，天線方向圖明顯優(yōu)于傳統(tǒng)其它天線，方向圖的對稱性也比其它傳統(tǒng)天線更完美，適合于大范圍的推廣和使用。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型天線結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是本實用新型天線結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
[0013]圖3是目前市場上應(yīng)用的單峰天線的駐波及回波損耗圖。
[0014]圖4是雙峰天線駐波及回波損耗圖。
[0015]圖5是本實用新型的駐波及回波損耗圖。
[0016]圖6是目前市場上廣泛應(yīng)用的單峰天線的圓極化極化圖。
[0017]圖7是雙峰天線的圓極化極化圖。
[0018]圖8是本實用新型的圓極化極化圖。
[0019]圖9-圖11是目前市場上廣泛應(yīng)用的單峰天線的方向圖。
[0020]圖12-圖14是雙峰天線的方向圖。
[0021]圖15-圖17是本實用新型天線的方向圖。
[0022]圖中:上導(dǎo)電層1、介質(zhì)材料2、金屬接地板3、饋電點4、圓極化缺口 5。
【具體實施方式】
[0023]下面通過實施例結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的描述。
[0024]實施例1。
[0025]如圖1-圖17所示，本實施例描述的一種北斗、GPS、GLONASS寬頻通用小天線，它包括金屬接地板3，金屬接地板3上設(shè)有上導(dǎo)電層I和介質(zhì)材料2，介質(zhì)材料2設(shè)在金屬接地板3和上導(dǎo)電層I之間，上導(dǎo)電層I上設(shè)有饋電點4和圓極化缺口 5，饋電點4是設(shè)在整個帶寬的中心，且饋電點4偏離天線的幾何中心，圓極化缺口 5設(shè)在饋電點的幾何對稱位置處，饋電點4和圓極化缺口 5的相對位置是可以改變的，上導(dǎo)電層1、介質(zhì)材料2和金屬接地板3都是圓形的，饋電點4偏離天線的幾何中心的偏離程度與天線的阻抗匹配，且天線特征阻抗為50歐姆。
[0026]比較圖3-圖5，本實用新型在1559.052MHz_1602.5625 MHz頻率范圍內(nèi)的回波損耗，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的單峰天線和雙峰天線；單峰天線只有15MHz左右的帶寬，遠遠不能達到GPS、GLONASS, BD2三模通用的帶寬需要，雙峰天線是形成兩個1MHz左右的分離帶寬，也不能滿足需求，而本實用新型天線的Sll〈-10db頻率范圍為1545MHz?1616MHz，帶寬達到70MHz，遠大于三模通用天線所需的43.5MHzο且還預(yù)留一定的設(shè)計余度，為材料參數(shù)偏差、工藝差異和公差控制預(yù)留偏差空間，從而降低工藝及材料要求，提高良品率。
[0027]比較圖6-圖8，本實用新型的圓極化的橢圓度在1561.098MHz和1575.42MHz處也明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的單峰天線的橢圓度，略優(yōu)于雙峰天線的軸比。
[0028]比較圖9-圖17，本實用新型的方向圖明顯優(yōu)于傳統(tǒng)其它天線，方向圖的對稱性好，在整個上半球空間增益均勻，不像雙峰天線在某一方向上出現(xiàn)增益缺陷，對于接收衛(wèi)星信號更加穩(wěn)定可靠。
【主權(quán)項】
1.一種北斗、GPS、GLONASS寬頻通用小天線，它包括金屬接地板(3)，其特征是金屬接地板(3)上設(shè)有上導(dǎo)電層(I)和介質(zhì)材料(2)，介質(zhì)材料(2)設(shè)在金屬接地板(3)和上導(dǎo)電層(I)之間，上導(dǎo)電層(I)上設(shè)有饋電點(4)和圓極化缺口(5)，饋電點(4)是設(shè)在整個帶寬的中心，且饋電點(4)偏離天線的幾何中心，圓極化缺口(5)設(shè)在饋電點的幾何對稱位置處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種北斗、GPS、GL0NASS寬頻通用小天線，其特征是所述的饋電點(4)和圓極化缺口( 5 )的相對位置是可以改變的，上導(dǎo)電層(I)、介質(zhì)材料(2 )和金屬接地板(3 )都是圓形的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種北斗、GPS、GL0NASS寬頻通用小天線，其特征是所述的饋電點(4)偏離天線的幾何中心的偏離程度與天線的阻抗匹配，且天線特征阻抗為50歐姆。
【專利摘要】本實用新型公開了一種北斗、GPS、GLONASS寬頻通用小天線，它包括金屬接地板，金屬接地板上設(shè)有上導(dǎo)電層和介質(zhì)材料，介質(zhì)材料設(shè)在金屬接地板和上導(dǎo)電層之間，上導(dǎo)電層上設(shè)有饋電點和圓極化缺口，饋電點是設(shè)在整個帶寬的中心，且饋電點偏離天線的幾何中心，圓極化缺口設(shè)在饋電點的幾何對稱位置處。本實用新型所得到的一種北斗、GPS、GLONASS寬頻通用小天線，實現(xiàn)阻抗匹配，并采用同軸饋電，簡化工藝要求，且便于和有源放大電路實現(xiàn)配合，且天線回波損耗明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的單峰天線和雙峰天線，天線圓極化的橢圓度也明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的單峰天線的橢圓度并略優(yōu)于雙峰天線的軸比，天線方向圖明顯優(yōu)于傳統(tǒng)其它天線，方向圖的對稱性也比其它傳統(tǒng)天線更完美。
【IPC分類】H01Q15-24, H01Q5-50
【公開號】CN204348917
【申請?zhí)枴緾N201520081579
【發(fā)明人】傅勝明
【申請人】嘉善金昌電子有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月5日