CN203277644U - 小型化宽带导航天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种小型化宽带导航天线，包括依次固定设置的天线辐射体、馈电网络、射频连接器；天线辐射体包括高介电常数介质以及分别设置于其上、下表面的辐射贴片和地板；馈电网络包括固定设置的上层介质板和下层介质板，上层介质板上印有馈电电路；馈电网络上设置有与馈电电路相连接的馈电探针，馈电探针穿过天线辐射体的地板和高介电常数介质而与辐射贴片相连接；馈电网络上还设置有与射频连接器相连接的连接探针，射频连接器与下层介质板相固定设置。本实用新型采用高介电常数介质，能够减小辐射贴片的尺寸，实现天线的小型化，同时能够展宽其带宽，使得该天线在满足卫星导航***所需的辐射特性的同时实现小型化。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种无线通信导航领域中的天线，具体地说，涉及一种高性能、小型化、宽带化的导航天线。
背景技术
小型化导航天线是近年来国外各卫星导航天线厂商研究的热点，由其装备的多模多频GNSS接收机是卫星导航接收机发展的大趋势。未来可接收的卫星导航星座越来越多，包括GPS、北斗、GLONASS、Galileo。多模多频卫星导航接收机可利用的卫星数量成倍增加，可确保用户稳定可靠地接收到卫星信号，即使在接收环境恶劣的情况下也能保证导航定位的连续性、可用性和完善性。
天线是现代武器装备上不可或缺的重要设备之一。天线是无线***的重要部件，它是现代信息社会的电子眼、电子耳，主要是用来辐射或接收无线电波的装置。地面导航应用***中天线位于最前端，天线性能的好坏直接影响导航定位精度。导航天线形式上主要有单极子天线、偶极子天线、微带贴片天线，螺旋天线等。由于微带贴片天线具有低轮廓、易于批量生产、易于有源器件集成等特点，被广泛用于卫星导航和无线通信领域。
卫星导航天线要求圆极化方式工作，并且要求具有半球形的方向图，即要求具有较高的低仰角的增益，同时要求具有小型化和宽频带特性。因此，需要一种满足上述需要的导航天线。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种小型化且性能较好、能够满足卫星导航***需要的辐射特性的天线。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种小型化宽带导航天线，其包括依次固定设置的天线辐射体、馈电网络、射频连接器；
所述的天线辐射体包括高介电常数介质以及分别设置于所述的高介电常数介质的上、下表面的辐射贴片和地板；
所述的馈电网络包括相固定设置的上层介质板和下层介质板，所述的上层介质板上印有馈电电路且所述的上层介质板与所述的天线辐射体的地板相连接；所述的馈电网络上设置有与所述的馈电电路相连接的馈电探针，所述的馈电探针穿过所述的天线辐射体的地板和高介电常数介质而与所述的辐射贴片相连接；所述的馈电网络上还设置有与所述的射频连接器相连接的连接探针，所述的射频连接器与所述的下层介质板相固定设置。
优选的，所述的天线辐射体的所述的辐射贴片和所述的地板由印于所述的高介电常数介质的上、下表面的银层构成。
优选的，所述的天线辐射体与所述的馈电网络通过焊孔相焊接连接；所述的上层介质板和所述的下层介质板也通过所述的焊孔相焊接连接。
优选的，所述的高介电常数介质为由介电常数为20.5的陶瓷材料构成的厚度为8mm的层状结构。
优选的，所述的高介电常数介质的上、下表面的面积为35mm×35mm。
优选的，所述的天线辐射体为矩形的微带天线。
优选的，所述的辐射贴片与所述的馈电网络之间设置有两根所述的馈电探针。
优选的，所述的上层介质板和所述的下层介质板均为PCB板。
优选的，所述的射频连接器的外皮与所述的馈电网络相焊接连接。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型采用高介电常数介质，能够减小辐射贴片的尺寸，实现天线的小型化，同时能够展宽其带宽，使得该天线在满足卫星导航***所需的辐射特性的同时实现小型化。
附图说明
附图1为本实用新型的小型化宽带导航天线的整体结构剖视示意图。
附图2为本实用新型的小型化宽带导航天线的整体结构俯视示意图。
附图3为本实用新型的小型化宽带导航天线的天线辐射体的结构剖视示意图。
附图4为本实用新型的小型化宽带导航天线的天线辐射体的结构仰视示意图。
附图5为本实用新型的小型化宽带导航天线的反馈网络的结构剖视示意图。
附图6为本实用新型的小型化宽带导航天线的反馈网络的结构仰视半剖视意图。
附图7为本实用新型的小型化宽带导航天线的仿真的增益方向图。
附图8为本实用新型的小型化宽带导航天线的仿真的电压驻波比曲线图。
以上附图中：1、天线辐射体；11、高介电常数介质；12、辐射贴片；13、地板；14、馈电探针；
2、馈电网络；21、上层介质板；22、下层介质板；23、馈电电路；24、焊孔；25、连接探针；
3、射频连接器。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本实用新型作进一步描述，以下所述“上”、“下”均指附图中的“上”、“下”方向。
实施例一：参见附图1和附图2所示。一种小型化宽带导航天线，其包括依次固定设置的天线辐射体1、馈电网络2、射频连接器3。
参见附图3和附图4所示，天线辐射体1为矩形的微带天线，其包括高介电常数介质11以及分别设置于高介电常数介质11的上、下表面的辐射贴片12和地板13。其中，高介电常数介质11为由介电常数为20.5的陶瓷材料构成的厚度为8mm的层状结构，其上、下表面的面积为35mm×35mm。而辐射贴片12和地板13由印于高介电常数介质11的上、下表面的银层构成。采用高介电常数的介质，可以减小辐射贴片12尺寸，充分利用微带天线的表面波展宽天线的波束，提高低仰角的增益；折中考虑微带天线厚度，即考虑天线的小型化的同时展宽天线的带宽。
参见附图5和附图6所示，馈电网络2包括相固定设置的上层介质板21和下层介质板22，该上层介质板21和下层介质板22均为PCB板并通过焊孔24利用锡焊而焊接连接。上层介质板21上印有馈电电路23且上层介质板21与天线辐射体1的地板13也通过焊孔24利用锡焊相焊接连接。两层介质板合在一起形成带状线形式的馈电网络2。
馈电网络2上设置有与馈电电路23相连接的两根馈电探针14，馈电探针14穿过天线辐射体1的地板13和高介电常数介质11而与辐射贴片12相连接，即馈电网络2通过双馈电探针14实现对天线辐射体1的馈电。馈电网络2上还设置有与射频连接器3相连接的连接探针25，射频连接器3与下层介质板22相固定设置，即射频连接器3的外皮与馈电网络2相焊接连接。
上述天线解决了天线小型化后，天线性能变差（如：带宽变窄、增益下降等）的矛盾，在满足卫星导航***需要的辐射特性的同时小型化，为卫星导航用户机设备提供高性能天线模块，适用于小型化或者手持式的卫星导航地面应用***用户机设备等。
卫星导航天线采用的是圆极化工作方式，本实用新型采用的是微带天线，而微带天线有多种圆极化的实现方式，如：切角方形贴片方式、双馈电方式、多馈电方式等。从小型化宽频带等多角度考虑本实用新型采用的是双馈电的微带天线。为实现小型化本实用新型提出微带天线的介质材料采用高介电常数的陶瓷介质材料，并在介质材料的上、下表面刷银层构成微带贴片天线。其采用了双馈的圆极化工作方式，因此需要设计馈电网络2来进行馈电，为实现小型化，馈电网络2采用了带状线形式的电路，实现电路时巧妙的利用了高频介质板材，通过将两层的高频介质板材层叠在一起，其中一层印刷有馈电电路23，从而实现很薄的小型化的带状线电路。
图7是上述天线放在40mm×55mm×70mm的载体上时仿真得到的辐射方向图，从图中看出本实用新型提出的小型化宽带导航天线具有良好的辐射特性和低仰角特性。
图8是本实用新型提出的小型化宽带导航天线电压驻波比仿真结果，从图中看出该天线具有较宽的阻抗带宽，完全能达到20MHz左右的带宽。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种小型化宽带导航天线，其特征在于：其包括依次固定设置的天线辐射体、馈电网络、射频连接器；
所述的天线辐射体包括高介电常数介质以及分别设置于所述的高介电常数介质的上、下表面的辐射贴片和地板；
所述的馈电网络包括相固定设置的上层介质板和下层介质板，所述的上层介质板上印有馈电电路且所述的上层介质板与所述的天线辐射体的地板相连接；所述的馈电网络上设置有与所述的馈电电路相连接的馈电探针，所述的馈电探针穿过所述的天线辐射体的地板和高介电常数介质而与所述的辐射贴片相连接；所述的馈电网络上还设置有与所述的射频连接器相连接的连接探针，所述的射频连接器与所述的下层介质板相固定设置。
2.根据权利要求1所述的小型化宽带导航天线，其特征在于：所述的天线辐射体的所述的辐射贴片和所述的地板由印于所述的高介电常数介质的上、下表面的银层构成。
3.根据权利要求1所述的小型化宽带导航天线，其特征在于：所述的天线辐射体与所述的馈电网络通过焊孔相焊接连接；所述的上层介质板和所述的下层介质板也通过所述的焊孔相焊接连接。
4.根据权利要求1所述的小型化宽带导航天线，其特征在于：所述的高介电常数介质为由介电常数为20.5的陶瓷材料构成的厚度为8mm的层状结构。
5.根据权利要求1所述的小型化宽带导航天线，其特征在于：所述的高介电常数介质的上、下表面的面积为35mm×35mm。
6.根据权利要求1所述的小型化宽带导航天线，其特征在于：所述的天线辐射体为矩形的微带天线。
7.根据权利要求1所述的小型化宽带导航天线，其特征在于：所述的辐射贴片与所述的馈电网络之间设置有两根所述的馈电探针。
8.根据权利要求1所述的小型化宽带导航天线，其特征在于：所述的上层介质板和所述的下层介质板均为PCB板。
9.根据权利要求1所述的小型化宽带导航天线，其特征在于：所述的射频连接器的外皮与所述的馈电网络相焊接连接。
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