一种精密ＧＮＳＳ定位天线制造技术

一种精密ＧＮＳＳ定位天线，它包括反射腔、辐射下贴片、辐射上贴片、四个Ｌ形金属馈电探针、第一支撑柱、第二支撑柱和扼流槽。反射腔为底面封闭的空心圆柱体，高度略低于辐射上贴片，高于辐射下贴片，辐射下贴片高于Ｌ形金属馈电探针，辐射下帖片通过第二支撑柱与反射腔内底面同心连接，辐射上贴片通过第一支撑柱与辐射下贴片同心连接。四个Ｌ形金属馈电探针安装在发射腔内底面上，均匀分布在同一圆周上。反射腔的底面安装在扼流槽上，扼流槽为金字塔结构，四个扼流环高度由里向外递减，并且各扼流环等深、等间距。本发明专利技术拥有较宽的波束覆盖能力，在低仰角方向抗多径干扰能力强，适用于精密定位系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种天线，特别时涉及一种精密GNSS定位天线，属于高精度定位 天线

技术介绍
随着用户对卫星定位精度需求的提高，现有GPS卫星定位系统的定位精度已不 能满足用户高精度定位的需求，为此国际上提出了容纳目前所有卫星定位系统的全球导 航卫星系统GNSS (Global Navigation Satellite System)，作为卫星定位系统中的关键部件，高精度定位天线技术已成为当前急需解决的问题。卫星定位天线是一种宽波束天线，要求天线在宽角域范围内具有较高的增益及 稳定的相位中心，并且在低仰角方向具备一定的抗多径干扰能力。目前卫星定位天线 多采用四臂螺旋天线加扼流槽(Choke Ring)形式。如图1所示，典型的四臂螺旋天线 主要由螺旋臂及馈电支撑结构构成，这种天线的优点是电尺寸小，结构紧凑，具有较高 辐射效率，可实现良好的广角域波束增益覆盖以及较高的前后比，但是由于四臂螺旋天 线是谐振式天线，主要是通过调整螺旋臂的长度来实现谐振，使螺旋臂上电流呈现驻波 分布，这就造成四臂螺旋天线工作带宽较窄，不能够充分覆盖GPS、BD-2、GALILEO 及GLONASS的频率范围，并且由于螺旋臂长度的限制导致螺旋臂在各工作频点电流分 布不一致，天线螺旋臂在部分工作频点电流不能够实现驻波分布，使天线辐射方向图恶 化，同时导致其相位中心在宽频带、宽波束范围内稳定性较差，从而影响天线整体工作 性能。四臂螺旋天线对尺寸精度及螺旋线成形要求较高，结构及加工工艺复杂，成本较 尚ο
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供了一种高精度GNSS定 位天线，能够充分覆盖GPS、BD-2、GALILEO及GLONASS的频率范围，具有宽频带、 宽波束、相位中心稳定、抗多径能力强的特点。本专利技术的技术解决方案是一种精密GNSS定位天线，包括反射腔、辐射下贴片、辐射上贴片、四个L形金 属馈电探针、第一支撑柱、第二支撑柱和扼流槽；所述反射腔是一个底面封闭的金属空心圆柱体且安装在扼流槽顶部，所述第二 支撑柱是一个金属圆柱体，并且所述第二支撑柱安装在所述反射腔的内腔底面圆心位 置，所述第二支撑柱的底面圆心与所述反射腔的内腔底面圆心对齐，四个L形金属馈电 探针的短臂安装在所述反射腔的内腔底面上且以所述反射腔的内腔底面圆心为圆心，均 勻分布在同一圆周上，四个L形金属馈电探针的长臂与所述反射腔的内腔底面平行且指 向所述反射腔的内腔底面圆心，所述辐射下贴片为圆形金属片且安装在第二支撑柱顶部，辐射下贴片与第二支撑柱同心，辐射下贴片高于L形金属馈电探针的高度且辐射下贴片低于反射腔的腔体高 度，所述第一支撑柱是一个金属圆柱体且安装在辐射下贴片上，第一支撑柱与辐射 下贴片同心，所述辐射上贴片为圆形金属片且安装在第一支撑柱顶部，辐射上贴片与第一支 撑柱同心且辐射上贴片高于反射腔的腔体高度。所述辐射上贴片的直径在65mm到75mm之间。所述辐射下贴片的直径在99mm到IOlmm之间。所述第一支撑柱的高度为19mm到21mm之间。所述第二支撑柱的高度为15mm到17mm之间。所述四个L形金属馈电探针的短臂均勻分布的圆周，直径为118mm到122mm之 间。所述四个L形金属馈电探针的短臂长度为7mm到9mm之间，长臂长度为40_ 到45mm之间。所述反射腔的腔体高度在33mm到35mm之间。所述扼流槽为金字塔结构，四个扼流环高度由里向外递减，并且各扼流环等 深、等间距。本专利技术与现有技术相比的有益效果是(1)本专利技术采用L形金属馈电探针对辐射下贴片进行耦合馈电，与传统探针直接 连接馈电的方式相比，由于L形金属馈电探针的电容耦合作用，改善了输入端口的阻抗 特性，经过实验验证，这种方式可将天线工作带宽拓展至20% 30%，增加了天线的频 率覆盖范围，能够充分覆盖GPS、BD-2、GALILEO及GLONASS的频率范围(2)通过四点馈电形式形成圆极化，与现有的一点自圆极化和两点馈电形成圆极 化相比，四点馈电形式结构对称，能够有效抑制非对称馈电结构带来的不必要的高次模 式，提高天线传输主模的纯度，在拓展天线匹配特性的同时，有效的改善天线在宽角域 范围内的辐射特性，提高天线在宽角域范围内的轴比特性，相位中心特性以及低仰角的 抗多径干扰能力；(3)本专利技术中辐射贴片采用圆形金属片可以使得天线性能最优，并且加工简单， 外观美观。根据天线的工作频率，辐射上贴片的直径控制在65mm到75mm之间，辐射 下贴片的直径控制在99mm到IOlmm之间。考虑到天线结构的可靠性，辐射贴片采用金 属圆柱连接并固定在反射腔圆心位置，第二支撑柱的高度在15mm到17mm之间，第一支 撑柱的高度在19mm到21mm之间，这样既保证了天线的工作频率特性，也实现了天线的 耦合馈电。四个L形金属馈电探针的四个短臂均勻分布在直径为118mm到122mm之间的圆 周上来实现四点馈电，每个L形金属馈电探针之间的夹角为90度，同时四个L形金属馈 电探针的四个短臂在7mm到9mm之间，长臂长度在40mm到45mm之间，通过这些尺 寸来保证辐射下贴片与四个L形金属馈电探针的电容耦合馈电，改善输入端口的阻抗特 性。由于L形金属馈电探针相对位置探针间隔离度指标不好，导致工作状态下天线端口反射系数较差，降低天线的辐射效率，进一步影响天线在低仰角方向的增益，通过 适当加高反射腔1和辐射上贴片3的高度降低馈电探针间的耦合度，改善工作状态下天线 端口反射系数。反射腔的腔体高度在33mm到35mm之间，第一支撑柱的高度在19mm 到21mm之间。(4)本专利技术采用金字塔形式扼流槽(Choke Ring)，四个扼流环高度由里向外递 减，各扼流环等深等间距，相比与平面扼流槽，金字塔形式扼流槽扼流环高度由里向外 递减，形成一定的高阻抗斜面，能够更好的抑制低仰角方向的多径信号，并且经过大量 的仿真及试验验证，金字塔形式扼流槽性能更优，对天线低仰角方向的多径信号抑制能 力更强，能够更好的改善天线的抗多径能力。附图说明图1为四臂螺旋天线结构示意图；图2是本专利技术精密GNSS定位天线的立体结构示意图；图3是本专利技术精密GNSS定位天线剖面示意图；图4是本专利技术精密GNSS定位天线馈电探针分布示意图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行进一步的详细描述。为了满足用户日益增长的卫星定位精度需求，国际上提出了容纳目前所有导航 卫星系统的全球导航卫星系统(GNSS，Global Navigation Satellite System)，该系统包 括GPS (Global Positioning System，美国导航卫星系统)、BD_2(北斗，中国导航卫星系 统)、GALILEO (欧洲导航卫星系统)以及GLONASS (俄罗斯导航卫星系统)，与现有 GPS导航卫星系统相比，GNSS能够提供更高精度的定位信息、时钟等。天线作为高精 度定位系统关键部件，高精度定位天线技术已成为当前急需解决的问题。结合图2和图3，本专利技术精密GNSS定位天线主要包括反射腔1、辐射下贴片2、 辐射上贴片3、四个L形金属馈电探针4、第一支撑柱5、第二支撑柱6和扼流槽7。反射腔1是一个底面封闭的金属空心圆柱体，直径160mm到170本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种精密ＧＮＳＳ定位天线，其特征在于：包括反射腔（１）、辐射下贴片（２）、辐射上贴片（３）、四个Ｌ形金属馈电探针（４）、第一支撑柱（５）、第二支撑柱（６）和扼流槽（７）；所述反射腔（１）是一个底面封闭的金属空心圆柱体且安装在扼流槽（７）顶部，所述第二支撑柱（６）是一个金属圆柱体，并且所述第二支撑柱（６）安装在所述反射腔（１）的内腔底面圆心位置，所述第二支撑柱（６）的底面圆心与所述反射腔（１）的内腔底面圆心对齐，四个Ｌ形金属馈电探针（４）的短臂安装在所述反射腔（１）的内腔底面上且以所述反射腔（１）的内腔底面圆心为圆心，均匀分布在同一圆周上，四个Ｌ形金属馈电探针（４）的长臂与所述反射腔（１）的内腔底面平行且指向所述反射腔（１）的内腔底面圆心，所述辐射下贴片（２）为圆形金属片且安装在第二支撑柱（６）顶部，辐射下贴片（２）与第二支撑柱（６）同心，辐射下贴片（２）高于Ｌ形金属馈电探针（４）的高度且辐射下贴片（２）低于反射腔（１）的腔体高度，所述第一支撑柱（５）是一个金属圆柱体且安装在辐射下贴片（２）上，第一支撑柱（５）与辐射下贴片（２）同心，所述辐射上贴片（３）为圆形金属片且安装在第一支撑柱（５）顶部，辐射上贴片（３）与第一支撑柱（５）同心且辐射上贴片（３）高于反射腔（１）的腔体高度。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宁民，李时良，张胜辉，李景贵，郭文嘉，
申请(专利权)人：航天恒星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11