一种采用赋形天线罩的扼流圈GNSS天线制造技术

本实用新型专利技术为一种采用赋形天线罩的扼流圈GNSS天线，采用赋形天线罩方案，综合天线罩和3D扼流圈天线实现一体化抗干扰设计，在天线罩不同位置不同的仰角方向采用不同性能的材料，天线罩对不同方向入射的电磁波具有不同的透射和吸波性能，体现在幅值的衰减不同和相位的延迟不同，实现各向异性介质夹层式天线罩，通过天线罩和扼流圈的共同作用，实现对天线方向图的赋形，对高精度GNSS天线接收的间接波进行全面抑制，实现更加理想的扼流效果，提高天线在复杂多径干扰环境中的抗干扰能力，提高导航精度。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及卫星导航天线
具体涉及一种采用赋形天线罩的扼流圈GNSS天线。
技术介绍
卫星导航信号从卫星到达接收天线，除了沿直线传输的直接波，还有并非沿直线传输的间接波，如经过地面或附近物体反射后再到达的反射波，经过物体衍射后路径变化的衍射波，耦合后沿物体表面传输的表面波等等，信号接收机收到的是直接波和间接波合成后的叠加信号，不同的传输路径差产生程差和相位的延迟，形成多路径干扰，对定位精度产生影响，是高精度测量和导航中误差产生的主要原因。目前的诸多技术手段都是尽可能减少干扰，而难以彻底消除。扼流圈天线是一种有效抑制多径干扰的卫星导航及测量天线。传统的扼流圈天线是由同心圆环构成的金属环形槽结构，主要是采用空间滤波的方式，重点对低角度的反射波和表面波进行衰减，实现抑制多径干扰的目的，但是对于低角度的衍射波很难有抑制作用，而扼流圈的线度与卫星信号的波长接近时，衍射现象尤为严重。扼流圈设计中，通常只关注扼流圈对多径干扰的抑制作用，通常采用均匀薄壳天线罩设计，仅仅起到结构性的保护作用，不参与多径抑制，很少对天线罩和天线进行综合抗干扰设计。天线罩作为整套天线产品不可或缺的部分，在保护天线内部结构接收天线的同时，透过天线罩的电磁场的幅度和相位分布也会发生变化，影响天线远场的方向图，天线罩设计不合理，会降低天线增益，恶化天线轴比，使电磁波产生复杂的相位延迟。合理对天线罩和天线进行综合设计，特别是采用赋形天线罩设计GNSS扼流圈天线，在保证天线罩结构强度的前提下，在天线罩不同的仰角方向采用不同性能的材料，在高仰角的一定范围方向，提高天线罩的透波性能和降低相位延迟，在低仰角和地面以下的角度，采用吸波材料，对反射波和衍射波进行吸收，可以进一步抑制低仰角和地面以下方向的衍射波和反射波，减少多径干扰。
技术实现思路
本使用新型的目的在于针对现有天线扼流圈的局限性。设计一种采用赋形天线罩的扼流圈GNSS天线，通过设计赋形天线罩，对天线罩和天线进行综合抗干扰设计，采用各向异性介质夹层式天线罩，在天线罩不同位置不同的仰角方向采用不同性能的材料，对天线罩的透波和吸波性能进行赋形设计，实现性能更加理想的扼流效果,提高天线在复杂多径干扰环境中的抗干扰能力，提高导航精度。为克服现有技术存在的不足，本技术提供的技术方案是：一种采用赋形天线罩的扼流圈GNSS天线，包括天线罩、扼流圈和接收天线，所述的天线罩固定在扼流圈外边沿，对整个GNSS天线提供保护，接收天线固定在扼流圈中心位置的高台上，所述天线罩由天线罩外壳、天线罩夹层、天线罩内壳和天线罩封底组成。根据结构强度的需要，和电磁波的性能要求，天线罩不同部位非均匀分布。外壳和内壳是高强度、抗老化、轻质的薄壳，材料采用低介电常数、低损耗材料。天线罩封底是为了天线罩可靠安装在扼流圈上，提高天线罩底部强度，以及方便制作。进一步的，所述天线罩的顶部为半球形，是相对于接收天线的高仰角区域，且半球形的球心与接收天线的相位中心接近，顶部处的天线罩外壳和天线罩内壳基本同心，且两者之间为天线罩夹层的高透波区，且高透波区的厚度为0.1mm～1mm，优选为0.25mm～0.5mm。由于高透波区具有透波性高的特点，为此采用的材料可以是高强度透波泡沫材料、蜂窝材料、3D布等夹层材料等，优选为2D蜂窝材料。更进一步的，所述天线罩的下部为圆柱形，是相对于接收天线3的负仰角区域，下部天线罩外壳和天线罩内壳之间为天线罩夹层的吸波区，且吸波区的厚度为0.5mm～5mm，优选为2mm～3mm。进一步的，所述天线罩1顶部与下部衔接处是相对于接收天线的低仰角区，且衔接处的天线罩外壳和天线罩内壳之间是天线罩夹层的吸波渐变区，所述吸波渐变区的厚度是由上而下厚度逐步增加，需要保证相对地面仰角20°以上的信号少受抑制，并尽可能实现个角度吸收的均衡。由于负仰角区和低仰角区具有吸波性能的特点，为此采用的材料可以是含有吸波材料的泡沫、海绵、蜂窝材料、3D布等，负仰角区优选为喷涂吸波材料的2D蜂窝材料；低仰角区，优选为渐变密度喷涂吸波材料的2D蜂窝材料。本技术相对于现有技术，具有如下优点和效果：(1)采用赋形天线罩的扼流圈GNSS天线，综合设计天线罩和3D扼流圈天线，实现天线罩对天线性能的有益赋形，全面改善高精度GNSS天线性能；(2)采用赋形天线罩的扼流圈GNSS天线，对低仰角的多径干扰信号进行全面抑制和衰减，实现深度扼流，提高天线抗干扰能力，提高系统定位精度；(3)采用赋形天线罩的扼流圈GNSS天线，提高天线增益、改善天线轴比。本技术采用赋形天线罩方案，综合天线罩和3D扼流圈天线实现一体化抗干扰设计，在天线罩不同位置不同的仰角方向采用不同性能的材料，天线罩对不同方向入射的电磁波具有不同的透射和吸波性能，体现在幅值的衰减不同和相位的延迟不同，实现各向异性介质夹层式天线罩，通过天线罩和扼流圈的共同作用，实现对天线方向图的赋形，对高精度GNSS天线接收的间接波进行全面抑制，实现更加理想的扼流效果，提高天线在复杂多径干扰环境中的抗干扰能力，提高导航精度。天线罩采用各向异性介质夹层形式，由多层复合材料构成，不同部位根据结构强度的需要，和电磁波的性能要求非均匀分布，根据天线对增益方向图、相位方向图、轴比的要求，配合无源天线的相对位置，对GNSS天线方向图进行赋形。天线应用特点要求对地面附近及以下方向的间接波进行最大程度的衰减，对反射波、表面波、衍射波的进行全面吸收和抑制，同时需要保证相对地面仰角20°以上的信号少受抑制，具体表现在幅值上提高透过率，相位上尽可能减少延迟，提高天线的抗干扰能力。附图说明图1为本技术的剖面图。图2为本技术的天线增益方向对比图。具体实施方式下面通过实施例结合附图对本技术作进一步的描述。如图1所示，本技术的具体实施例为一种采用赋形天线罩的扼流圈GNSS天线，包括天线罩1、扼流圈2和接收天线3，其特征是所述的天线罩1固定在扼流圈2外边沿，接收天线3固定在扼流圈2中心位置的高台上，所述天线罩1由天线罩外壳11、天线罩夹层12、天线罩内壳13和天线罩封底14组成。所述天线罩1的顶部为半球形，是相对于接收天线3的高仰角区域，且半球形的球心与接收天线的相位中心接近，顶部处的天线罩外壳11和天线罩内壳13同心，且两者之间为天线罩夹层12的高透波区123，且高透波区123的厚度为0.25mm～0.5mm。高仰角区采用喷涂高透波材料的2D蜂窝材料。保证垂直入射接收天线的直接波损耗小、相位延迟少。所述天线罩1的下部为圆柱形，是相对于接收天线3的负仰角区域，下部天线罩外壳11和天线罩内壳13之间为天线罩夹层12的吸波区121，且吸波区121的厚度为2mm～3mm。负仰角区采用喷涂吸波材料的2D蜂窝材料。所述天线罩1顶部与下部衔接处是相对于接收天线3的低仰角区，且衔接处的天线罩外壳11和天线罩内壳13之间是天线罩夹层12的吸波渐变区122，所述吸波渐变区122的厚度是由上而下厚度逐步增加，吸波渐变区采用渐变密度喷涂吸波材料的2D蜂窝材料。如图2所示，通过才采用赋形天线罩扼流圈GNSS天线，与单纯的扼流圈天线及采用抑径盘的GNSS天线比较，图中0°是垂直向上的方向，±90°是地面水平方向，可见GNSS天线增益本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用赋形天线罩的扼流圈GNSS天线，包括天线罩(1)、扼流圈(2)和接收天线(3)，其特征是所述的天线罩(1)固定在扼流圈(2)外边沿，接收天线(3)固定在扼流圈(2)中心位置的高台上，所述天线罩(1)由天线罩外壳(11)、天线罩夹层(12)、天线罩内壳(13)和天线罩封底(14)组成。

【技术特征摘要】
2016.03.16 CN 20162020245751.一种采用赋形天线罩的扼流圈GNSS天线，包括天线罩(1)、扼流圈(2)和接收天线(3)，其特征是所述的天线罩(1)固定在扼流圈(2)外边沿，接收天线(3)固定在扼流圈(2)中心位置的高台上，所述天线罩(1)由天线罩外壳(11)、天线罩夹层(12)、天线罩内壳(13)和天线罩封底(14)组成。2.根据权利要求1所述的一种采用赋形天线罩的扼流圈GNSS天线，其特征是所述天线罩(1)的顶部为半球形，是相对于接收天线(3)的高仰角区域，且半球形的球心与接收天线的相位中心接近，顶部处的天线罩外壳(11)和天线罩内壳(13)同心，且两者之间为天线罩夹层(12)的高透波区(123)...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐广成，
申请(专利权)人：嘉善金昌电子有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33