一种具有多径抑制效应的GNSS天线制造技术

本发明专利技术实施例公开的具有多径抑制效应的GNSS天线，包括：双频圆极化天线、上层介质圆柱体、频率选择性表面、下层介质圆柱体以及金属屏蔽腔；其中上、下二层介质圆柱体同心上下叠放，中间嵌放频率选择性表面，并嵌入金属屏蔽腔中一起组成介质谐振腔；双频圆极化天线同心紧密叠放于介质谐振腔的上表面；当双频圆极化天线分别工作于两个不同中心频率时，频率选择性表面通过呈现“截止”或“导通”两种不同状态，使得介质谐振腔的有效工作高度不同，在上层介质圆柱体的上表面均形成高阻特性，来抑制双频圆极化天线底部的表面波，实现双频段多径抑制效应。相较其他形式的多径抑制天线，相同的抑制性能下，本发明专利技术的天线整体结构简单紧凑、尺寸小、重量轻。重量轻。重量轻。

【技术实现步骤摘要】
一种具有多径抑制效应的GNSS天线


[0001]本专利技术属于GNSS天线的
，尤其涉及一种具有多径抑制效应的GNSS天线。

技术介绍

[0002]GNSS是基于卫星通信的无线电导航系统，其全称是全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System)，它是泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，例如美国的GPS(全球定位系统)、俄罗斯的GlONASS(俄罗斯的全球卫星导航系统)、欧洲的Galileo(伽利略，欧洲的全球卫星导航系统)、BEIDOU(中国的北斗卫星导航系统)，以及相关的增强系统，如美国的WAAS(广域增强系统)、欧洲的EGNOS(欧洲静地导航重叠系统)和日本的MSAS(多功能运输卫星增强系统)等，还涵盖在建和以后要建设的其他卫星导航系统。
[0003]国际GNSS系统是个多系统、多层面、多模式的复杂组合系统。国内使用的主要有中国北斗卫星导航系统和美国GPS导航系统，许多应用中采用二者结合的双模方式。它们在通信、抗灾救灾、环境监管、交通安全以及军事国防等各个领域发挥着重要作用。随着卫星导航与定位系统应用的日益广泛，对定位的精度和准确度要求也越来越高，但是多路径干扰和天线相位中心变化是影响天线定位的两个不可忽视的因素。其中由地面或是天线周围的金属导体反射产生的多径信号是导致卫星导航与定位不准确的主要原因。
[0004]为削弱多径干扰可以采用带有多径消除技术的接收机、具有多径抑制效应功能的天线等方法。当多径信号的延迟较大时，采用具有多径消除技术的接收机可以消除误差；但是当延迟较小时，接收机就很难消除该误差，此时可以采用具有多径抑制效应的天线来消除误差。多径抑制效应的天线通过高滚降系数设计，可以明显减轻来自地面和低仰角散射体的多径信号，从而有效减轻多径干扰效应。
[0005]目前具有多径抑制效应的GNSS天线主要是通过加载扼流圈方式实现，它们的特征是由3～5个同心圆环构成的环形金属槽来充当天线接地板，槽深通常为四分之一波长左右，以使扼流圈表面呈现高阻抗特性，防止在其上形成表面波，从而改变天线的增益分布，降低天线的后向增益和低仰角增益，达到抑制多径效应的作用。然而为了抑制环电流它们一般有着较大的体积(口径300mm以上)和较重的重量(重量一般在6
‑
10kg)，且结构复杂，不方便携带和运输等缺点。

技术实现思路

[0006]鉴于现有技术抑制多径效应的GNSS天线口径大、重量重、结构复杂等问题，提出了本专利技术的一种具有多径抑制效应的GNSS天线，该天线结构简单、尺寸小、重量轻且具有很好的低仰角的多径抑制能力。
[0007]一种具有多径抑制效应的GNSS天线，包括：双频圆极化天线、上层介质圆柱体、频率选择性表面、下层介质圆柱体以及金属屏蔽腔；所述的上、下二层介质圆柱体同心上下叠放，中间嵌放频率选择性表面，并嵌入金属屏蔽腔中一起组成介质谐振腔，所述的双频圆极
化天线同心紧密叠放于所述介质谐振腔的上表面；
[0008]当所述双频圆极化天线分别工作于两个不同中心频率时，所述频率选择性表面通过呈现“截止”或“导通”两种不同状态，使得所述介质谐振腔的有效工作高度不同，在所述上层介质圆柱体的上表面均形成高阻特性，来抑制所述双频圆极化天线底部的表面波，实现双频段多径抑制效应。
[0009]可选地，所述双频圆极化天线工作于第一中心频率和第二中心频率，且第一中心频率高于第二中心频率；
[0010]当所述双频圆极化天线工作于所述第一中心频率时，所述频率选择性表面呈现“截止”状态，与上层介质圆柱体、金属屏蔽腔一起形成第一有效工作高度的介质谐振腔；当所述双频圆极化天线工作于所述第二中心频率时，所述频率选择性表面呈现“导通”状态，与上层介质圆柱体、下层介质圆柱体、金属屏蔽腔一起形成第二有效工作高度的介质谐振腔。
[0011]可选地，所述双频圆极化天线包括上下二层重叠的方形微带贴片天线及二个3dB正交电桥，每层贴片天线自上而下包括辐射片、介质体和金属地，且上层贴片天线的金属地与下层贴片天线的辐射片公用金属贴片层；其中，
[0012]所述上层贴片天线工作于所述第一中心频率，并在0
°
及90
°
位置馈电，经一个3dB正交电桥合成，形成所述第一中心频率的右旋圆极化馈电；所述下层贴片天线工作于所述第二中心频率，并在180
°
及270
°
位置馈电，经另一个3dB正交电桥合成，形成所述第二中心频率的右旋圆极化馈电。
[0013]可选地，所述的频率选择性表面采用“十字”金属贴片周期结构形式，其“十字”金属贴片的宽度为2mm，长度约为0.5所述第一中心频率介质波长，相邻“十字”金属贴片中心距离约为0.55所述第一中心频率介质波长。
[0014]可选地，所述的上层贴片天线的介质体厚度为3mm，其辐射片的边长约为0.5所述第一中心频率的介质波长，其金属地的边长约为0.5所述第二中心频率的介质波长。
[0015]可选地，所述的下层贴片天线的介质体厚度为6mm，其辐射片的边长约为0.5所述第二中心频率的介质波长，其金属地的边长约为其辐射片的边长加上1.5其介质体的厚度。
[0016]可选地，所述的上层介质圆柱体的半径约为0.52所述第一中心频率的自由空间波长，介质体厚度约0.3所述第一中心频率的介质波长。
[0017]可选地，所述的下层介质圆柱体的半径与所述上层介质圆柱体的半径相同，介质体厚度约0.2所述第二中心频率的介质波长。
[0018]可选地，所述的金属屏蔽腔的内腔高度为所述的上、下二层介质圆柱体之和，内腔半径与两层介质圆柱体的半径相等，腔壁厚约2mm。
[0019]可选地，所述第一中心频率选取为1575.42MHz，所述第二中心频率选取为1268.52MHz。
[0020]本专利技术实施例的技术方案能够达到以下有益效果：
[0021]本专利技术实施例提供的具有多径抑制效应的GNSS天线，利用圆柱体的介质谐振腔模式，且在两层介质圆柱体中间嵌放频率选择性表面，当双频圆极化天线分别工作于两个不同中心频率时，利用频率选择性表面呈现“截止”或“导通”两种不同状态，使得介质谐振腔的有效工作高度不同，在上层介质圆柱体的上表面均形成高阻特性，来抑制双频圆极化天
线底部的表面波，从而改变天线的增益分布，降低天线的后向增益和低仰角增益，实现GNSS天线双频段多径抑制效应。相较其他形式的多径抑制天线(如扼流圈天线)，相同的抑制性能下，本专利技术的GNSS天线整体结构简单紧凑、易批量生成，尺寸小(优选实施例中直径200mm，高度40mm)、重量轻，且具有很好的低仰角的多径抑制能力。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有多径抑制效应的GNSS天线，其特征在于，包括：双频圆极化天线、上层介质圆柱体、频率选择性表面、下层介质圆柱体以及金属屏蔽腔；所述的上、下二层介质圆柱体同心上下叠放，中间嵌放频率选择性表面，并嵌入金属屏蔽腔中一起组成介质谐振腔，所述的双频圆极化天线同心紧密叠放于所述介质谐振腔的上表面；当所述双频圆极化天线分别工作于两个不同中心频率时，所述频率选择性表面通过呈现“截止”或“导通”两种不同状态，使得所述介质谐振腔的有效工作高度不同，在所述上层介质圆柱体的上表面均形成高阻特性，来抑制所述双频圆极化天线底部的表面波，实现双频段多径抑制效应。2.根据权利要求1所述的GNSS天线，其特征在于，所述双频圆极化天线工作于第一中心频率和第二中心频率，且第一中心频率高于第二中心频率；当所述双频圆极化天线工作于所述第一中心频率时，所述频率选择性表面呈现“截止”状态，与上层介质圆柱体、金属屏蔽腔一起形成第一有效工作高度的介质谐振腔；当所述双频圆极化天线工作于所述第二中心频率时，所述频率选择性表面呈现“导通”状态，与上层介质圆柱体、下层介质圆柱体、金属屏蔽腔一起形成第二有效工作高度的介质谐振腔。3.根据权利要求2所述的GNSS天线，其特征在于，所述双频圆极化天线包括上下二层重叠的方形微带贴片天线及二个3dB正交电桥，每层贴片天线自上而下包括辐射片、介质体和金属地，且上层贴片天线的金属地与下层贴片天线的辐射片公用金属贴片层；其中，所述上层贴片天线工作于所述第一中心频率，并在0
°
及90
°
位置馈电，经一个3dB正交电桥合成，形成所述第一中心频率的右旋圆极化馈电；所述下层贴片天线工作于所述第二中心频率，并在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建强，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十六研究所，
类型：发明
国别省市：