一种抗多径干扰的宽带低轴比GNSS天线制造技术

本发明专利技术公开了一种抗多径干扰的宽带低轴比GNSS天线，包括四个矩形辐射单元、对应的四个三角形匹配连接单元、四个过孔、微带线功分移相网络、馈电过孔、介质基板、圆盘形地板、四个过孔圆、馈电过孔圆、金属圆筒；四个矩形辐射单元和四个三角形匹配连接单元成中心对称结构，放置在介质基板的正上方，四个过孔穿过介质基板，将三角形匹配连接单元与微带线功分移相网络的端口相连通，微带线功分移相网络位于介质基板的背面，馈电过孔用于连接微带线功分移相网络与同轴馈线内导体，介质基板正面是圆盘形地板，圆盘形地板边缘连接金属圆筒。本发明专利技术具有抗多径干扰、宽带、低轴比、宽波束、尺寸小等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及天线领域，尤其是指一种抗多径干扰的宽带低轴比GNSS天线。
技术介绍
GNSS是指全球导航卫星系统(GlobalNavigationSatelliteSystem)，GNSS天线是接收卫星信号的终端天线。随着北斗卫星定位系统的加入，GNSS系统主要成员变成了四个：美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的北斗以及欧洲的伽利略。鉴于卫星导航系统巨大的经济价值及强烈的军用战略需求，GNSS作为高科技竞争的高地，其研究一直受到各国的重视。由于与移动通信天线极化接收信号方式不同，GNSS天线需要特殊设计，并且由于其应用场景复杂，受干扰较大，性能指标要求较手机等终端通讯天线更为苛刻。自1964年美国GPS卫星定位系统投入使用以来，卫星导航产业得到蓬勃发展。各大国先后投入巨资研发导航系统，这更加促进了卫星导航产业的发展。为能够发射和接收任意极化方向的电磁波，GNSS天线采用圆极化方式。常用的卫星通讯频段有GPS：L1：1575MHz，L2：1227MHz，L5:1176MHz；北斗二代：B1:1561MHz；B2:1207MHz；B3:1268MHz；GLONASS：1612MHz。综合常用卫星通信频段，若设计一款天线能覆盖当前所有GNSS信号，则带宽至少需要覆盖1160MHz-1615MHz。GNSS天线主要采用右旋圆极化方式，由此带来微弱卫星天线信号容易受到多径衰落和干扰的问题。此外，卫星天线信号较弱，GNSS接收天线需要较高且较平稳的增益；圆极化天线还面临着较大频率范围内相位不稳定的问题。因此要设计一款小尺寸、能抗多径干扰、宽频带、低轴比、高增益、相位稳定、宽波束的GNSS天线是一个难点。关于GNSS天线的理论和产业研究已经比较深入。实现宽带圆极化的主要方式有多谐振和多模；实现低轴比、高增益的方法主要是结构高度对称，有效辐射单元面积尽量大。多谐振是多个辐射单元产生的多个谐振点组合，或者引入寄生单元来产生宽带特性。多模实现主要借助微带天线多模特性，通过缝隙加载来分解高次模，使主模和高次模在特定频段上近似正交简并模，以此实现圆极化。2008年，褚庆昕等人在AsiaPacificMicrowaveConference上发表了Astackeddual-bandequilaterall-triangularcircularlypolarizedmicrostripantenna。文中采用堆叠双层贴片的方式，同轴内导体与上层贴片相连馈电，同轴外外导体与介质基板背面地板连接。贴片作为一个单独的谐振辐射单元，产生一个谐振点，下层寄生贴片利用与上层贴片的电磁耦合产生另外一个频率相近的谐振点，两谐振点靠近，在S11曲线上形成W型，从而实现宽带特性，并且两个贴片的谐振频率独立可控，具有较大的优势。2009年德国人A.E.Popugaev等人发表了题为ANOVELHIGHPERFORMANCEANTENNAFORGNSSAPPLICATIONS的文章。文中提出馈电网络和辐射单元分开，采用威尔金森功分器以及四分之一波长微带线，实现输出端口相位依次相差90度，幅度相同。四个馈电网络端口分别连接四个同轴导体，同轴导体穿过介质基板过孔和上层地板；四个同轴导体通过三角板连接上层正方形金属辐射板，为调整匹配并有一定的抗干扰能力，在中心辐射单元周围均匀摆放12个接地四边形金属贴片。该天线具有比较宽的轴比带宽，同时前后比以及回波损耗均表现出较好特性。但该天线加工较为复杂，稳定性不易控制。2013年，SonXuatTa等人在IEEETRANSACTIONSONANTENNASANDPROPAGATION上发表题为Multi-band,wide-beam,circularlypolarized,crossed,asymmetricallybarbeddipoleantennasforGPSapplications的文章。文中提出单馈电方式，同轴内导体穿过地板连接上层的两组谐振单元，每一组谐振单元通过一个四分之三圆环产生90度的相移，且功率相等，实现圆极化特性。两组谐振单元互相垂直放置，形成中心对称的结构。同时利用单个谐振单元上多个谐振枝节产生不同频率谐振点拓展带宽，最终实现高性能圆极化天线。该GNSS天线具有多频带、高增益、做工简单、低轴比、高效率等突出优点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种抗多径干扰的宽带低轴比GNSS天线，该GNSS天线具有抗多径干扰、宽带、低轴比、宽波束、尺寸小等特点，同时天线辐射单元相对简单、组装方便，该GNSS天线适合用于精确导航的终端设备上。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为：一种抗多径干扰的宽带低轴比GNSS天线，包括四个结构相同的矩形辐射单元、对应的四个三角形匹配连接单元、四个过孔、微带线功分移相网络、馈电过孔、介质基板、圆盘形地板、四个过孔圆、馈电过孔圆、金属圆筒；所述四个矩形辐射单元、四个三角形匹配连接单元成中心对称结构，形成风车状，放置在介质基板的正上方，该矩形辐射单元用以产生圆极化辐射，三角形匹配连接单元为三角形金属片，实现矩形辐射单元与微带线功分移相网络端口的阻抗匹配，所述四个过孔穿过介质基板，通过同轴导体将三角形匹配连接单元与微带线功分移相网络的四个口相连通，所述微带线功分移相网络位于介质基板背面，由环形功分器、威尔金森功分器和匹配网络调节枝节共同构成，所述匹配网络调节枝节由两组对称圆弧实现，所述馈电过孔用于连接微带线功分移相网络与同轴馈线内导体。介质基板正面是圆盘形地板，所述四个过孔圆以及馈电过孔圆位于介质基板上五个过孔外侧，用于隔离导体与圆盘形地板；所述金属圆筒位于圆盘形地板边缘，与圆盘形地板相连并和四个矩形辐射单元齐高，用于抗多径干扰和降低轴比。所述微带线功分移相网络自馈电端口经过环形功分器，该环形功分器实现功率均等分配，相位相差180度，通过微带线宽度调整该环形功分器两端口功率分配，通过微带线长度调整其相位差，即：环形功分器能够通过微带线的线宽和线长分别单独调整功率分配和相位差。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：1、与已有的GNSS天线相比，本专利技术采用微带线功分移相网络和矩形辐射单元分离的方式。微带线功分移相网络在较宽的频带范围内保持较好的相位、幅值、阻抗稳定特性，进而实现GNSS天线的宽带匹配。所述微带线功分移相网络自馈电端口经过环形功分器，该环形功分器实现功率均等分配，相位相差180度，通过环形功分器微带线宽度调其两端口功率分配，通过环形功分器微带线长度调整其两端口相位差，即：环形功分器能够通过微带线的线宽和线长分别单独调整功率分配和相位差。2、与已有的GNSS天线相比，本专利技术采用具有抗多径干扰特性的金属圆筒，该结构能够提高天线增益，抑制后瓣，调节匹配从而获得更宽的轴比带宽。本专利技术的矩形辐射单元结构规则简单，中心对称分布，形成风车状，与微带线功分移相网络结合后，天线整体具有较低的轴比，表现出极好的圆极化特性。3、与已有的GNSS天线相比，本专利技术天线具有更宽的轴比带宽、更小的尺寸、更宽的轴比波束宽度、更大的回波损耗、较高且平稳的增益，相比于已有GNSS天线，具有更好的性能。附图说明图1为应用于抗多径干扰的宽带低轴比GNSS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗多径干扰的宽带低轴比GNSS天线，其特征在于：包括四个结构相同的矩形辐射单元，以及对应的四个三角形匹配连接单元和四个过孔、介质基板背面的微带线功分移相网络、馈电过孔、介质基板、圆盘形地板、四个过孔圆、馈电过孔圆、金属圆筒；所述四个矩形辐射单元、四个三角形匹配连接单元成中心对称结构，形成风车状，放置在介质基板的正上方，四个矩形辐射单元产生圆极化辐射，三角形匹配连接单元为三角形金属片，实现矩形辐射单元与微带线功分移相网络的端口阻抗匹配，所述四个过孔穿过介质基板，通过同轴导体将三角形匹配连接单元与微带线功分移相网络的四个口相连通，所述微带线功分移相网络位于介质基板背面，由环形功分器、威尔金森功分器和匹配网络调节枝节共同构成，所述匹配网络调节枝节由两组对称圆弧实现，所述馈电过孔用于连接微带线功分移相网络与同轴馈线内导体，介质基板正面是圆盘形地板，所述四个过孔圆以及馈电过孔圆位于对应介质基板上五个过孔外侧，用于隔离内导体与圆盘形地板；所述金属圆筒位于圆盘形地板边缘，与圆盘形地板相连并和四个矩形辐射单元齐高，用于抗多径干扰和降低轴比。

【技术特征摘要】
1.一种抗多径干扰的宽带低轴比GNSS天线，其特征在于：包括四个结构相同的矩形辐射单元，以及对应的四个三角形匹配连接单元和四个过孔、介质基板背面的微带线功分移相网络、馈电过孔、介质基板、圆盘形地板、四个过孔圆、馈电过孔圆、金属圆筒；所述四个矩形辐射单元、四个三角形匹配连接单元成中心对称结构，形成风车状，放置在介质基板的正上方，四个矩形辐射单元产生圆极化辐射，三角形匹配连接单元为三角形金属片，实现矩形辐射单元与微带线功分移相网络的端口阻抗匹配，所述四个过孔穿过介质基板，通过同轴导体将三角形匹配连接单元与微带线功分移相网络的四个口相连通，所述微带线功分移相网络位于介质基板背面，由环形功分器、威尔金森功分器和匹配网络调节枝节共同构成，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚庆昕，周涛，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44