CN205016670U - 一种多频贴片天线装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多频贴片天线装置，包括贴片天线装置、PCB板、屏蔽罩及低噪声放大电路，所述贴片天线装置为层叠贴片天线结构，且多层层状的微带介质天线结构通过同轴探针与PCB板连接，多层层状的微带介质天线结构的面积由上到下依次递减；所述同轴探针的后端穿过PCB板与SMA接头连接。本实用新型通过优良的电磁兼容设计，保证了在复杂的电磁自然环境能有较高的信噪比，在强雷达信号下可正常工作；方向图波束宽保证低仰角搜星接收效果，在遮挡较严重的场合仍能正常工作。进一步的在对***采用外科防护，使其更加美观，延长使用寿命。

Description

一种多频贴片天线装置

技术领域

本实用新型涉及通讯定位安装技术领域，尤其涉及一种多频贴片天线装置。

背景技术

目前，无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程***，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。此外，在用电磁波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。导航设备能将卫星发送的无线电信号的电磁波能量变换成接收机电子器件可获取应用的电流，接收信号就必须要用导航型天线。

随着卫星导航以及测量技术的不断发展，卫星定位***也得到了日益广泛的应用。目前，全球已有多个国家建立了自己的卫星定位***，如中国的北斗***、美国的GPS***、俄罗斯的GLONASS***以及欧洲的GALILEO***。随着这些卫星***的不断成熟及民用化进程的深化，作为卫星定位***关键技术之一的高性能接收设备测量天线，已成为倍受关注的一个热点技术。

另外，移动通讯***的发展也带来了天线技术的变革，在第三代移动通讯***中，无论是CDMA2000***，还是TDS-CDMA或者WCDMA***，通信天线往往都成为技术发展的关键要素之一。

无论是卫星定位***，还是移动通信***，测量天线性能的优劣都直接影响接收设备的定位精度，进而影响整个***的工作能力，定位精度越高，可以满足的业务应用范围越广、业务支持能力越强。目前，对于高端定位应用，其精度要求已经达到毫米级，而对于定位精度要求在毫米级的高精度测量天线，单一频段已不能满足要求，如GPS高精度接收天线，必须在接收L1载波的同时接收其L2载波，进而消除电离层的干扰，以期提高精度。在这样的趋势下，为保证接收机更稳定的工作，能同时接收多个卫星***或通信***的接收机已成了信号接收***研究的主要方向，而通信以及测量天线作为接收机的关键部件，自然需要满足更高的要求。

中国专利CN101136503A公开了一种提高低仰角增益的环形卫星导航天线及其制备方法，通过去除基板中间介质技术、地板内缩技术、短路技术，减小了高次模的影响，提高了低仰角增益和频带宽度，可工作于1.559GH/1.561GHz/1.575GHz频带，并且适用于GPS/GALLEO/BD2三个卫星导航***的导航终端。但是，该专利所述技术只是应用在地段的导航终端或移动终端，其定位精度较差，满足不了高端定位***及通信***对天线精度的要求。

高精度卫星定位***以及高端移动通信***的载波一般多采用圆极化方式，相应的多频天线一般也都采用螺旋天线、缝隙天线或贴片天线来满足接收圆极化信号的需求。螺旋天线具有较好的圆极化性能及宽频特性，但空间体积较大，不仅不易内置，而且也很难与载体共形。缝隙天线由于导体表面的不连续性，不易实现馈电方式，且很难找到合适的相位中心。相比较而言，贴片天线具有平面化、结构简单、易馈电、占用空间小且易设计加工等优点，近年来被大量应用于各类高端无线通信终端中。

但是如果采用常规的贴片天线设计方式，平板天线的阻抗带宽和圆极化带宽都较窄，低仰角增益也很难满足卫星导航接收机的要求。而若采用目前常见的单馈点微扰方式来设计圆极化天线，虽然能保证增益特性，但由于加工工艺固有的局限性，很难保证轴比的一致性，更重要的是，这种方案不能保证天线相位中心与几何中心的重合，这种技术若在普通导航天线使用，对导航不会产生太大的影响，而若用在高精度的测量领域，则会严重影响到测量精度。

而且定位芯片在军事领域使用一般都是在露天长久定位工作，自然环境中的变化也使现有定位芯片不能持续长久工作。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种多频贴片天线装置，提供一种尺寸小、低反射损耗、轴比小、增益高的新型导航型天线，而且可以长时间在露天场合工作。

本实用新型采用的技术方案为：

一种多频贴片天线装置，包括贴片天线装置、PCB板、屏蔽罩及低噪声放大电路，所述贴片天线装置包含贴片天线，所述PCB板包括底层与顶层两部分，所述底层用来做反射板用，全部缚铜，只留出馈电过孔，所述顶层用来放贴装各类电路；所述屏蔽罩至少由一个金属腔体组成，其直接与所述PCB板的接地部分连接；其特征在于，所述贴片天线装置为层叠贴片天线结构，且多层层状的微带介质天线结构通过同轴探针与PCB板连接，多层层状的微带介质天线结构的面积由上到下依次递减；所述同轴探针的后端穿过PCB板与SMA接头连接；所述多层层状的微带介质天线结构的上端面设有用于接收与发送电磁波信号的银涂层，同轴探针的前端在银涂层表面构成馈电点。

还设置有天线罩，所述天线罩为圆形，多频贴片天线装置设置在圆形罩体的低端，且通过固定架与圆形的天线罩相连。

所述PCB板顶层放置有用于对贴片天线的信号进行放大的第一低噪声放大器，对第一低噪声放大器的输出端的信号进行滤波的第一带通滤波器，对第一带通滤波器的输出端的信号和第二带通滤波器的输出端的信号进行二次放大的放大器，该放大器生成所述天线组件的输出信号。

所述微带介质天线进一步包括高频基板和若干个贴片；所述高频基板具有第一表面、第二表面及多个过孔；所述多频段馈电探针分别从过孔中穿过；所述贴片分别位于所述高频基板的第一表面与第二表面。

所述放大器输出端连接双工器的输入端，该双工器接收来自所述放大器的输出信号并将该输出信号划分为针对第一无线接收机的以第一频率为中心的第一信号和针对第二无线接收机的以第二频率为中心的第二信号。

该天线组件还包括用于将所述输出信号从所述放大器传送至双工器的单个通信链路。

所述的多层层状的微带介质天线结构包括由上到下依次叠放的上层贴片、中层贴片和下层贴片，所述上层贴片、中层贴片和下层贴片的中心点均相互对齐，在所述中心点上插置有固定销钉进行定位。

所述的每层贴片上均对应设置有四个馈电插针杆；每层贴片对应的四个馈电插针杆均一端垂直地插置在所述层贴片上，另一端穿过所述层下层贴片；且每层对应的四个馈电插针杆围绕所述上层贴片的中心点均匀分布，且相邻的两个馈电插针杆的电角度之间相差90度。

本实用新型通过用陶瓷介质取代了普通的FR4介质，减小了天线的尺寸、提高增益，并降低了天线的***损耗。本实用新型通过增益高，低仰角增益好，重量轻，体积小，直径由380mm降为260mm，相位偏差小于1mm；优良的电磁兼容设计，保证了在复杂的电磁自然环境能有较高的信噪比，在强雷达信号下可正常工作；方向图波束宽保证低仰角搜星接收效果，在遮挡较严重的场合仍能正常工作。进一步的在对***采用外科防护，使其更加美观，延长使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型所述贴片天线装置的结构示意图；

图2为本实用新型的结构示意图；

图3为图2的仰视图。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，一种多频贴片天线装置，包括贴片天线装置、PCB板3、屏蔽罩13及低噪声放大电路，所述贴片天线装置包含贴片天线，所述PCB板3包括底层与顶层两部分，所述底层用来做反射板用，全部缚铜，只留出馈电过孔，所述顶层用来放贴装各类电路；所述屏蔽罩13至少由一个金属腔体组成，设置在PCB板3下方，其直接与所述PCB板3的接地部分连接；所述的屏蔽罩13为椭圆形，且内径大于贴片天线装置的PCB板3的长度值。

所述PCB板顶层放置有用于对贴片天线的信号进行放大的第一低噪声放大器，对第一低噪声放大器的输出端的信号进行滤波的第一带通滤波器，对第一带通滤波器的输出端的信号和第二带通滤波器的输出端的信号进行二次放大的放大器，该放大器生成所述天线组件的输出信号。所述放大器输出端连接双工器的输入端，该双工器接收来自所述放大器的输出信号并将该输出信号划分为针对第一无线接收机的以第一频率为中心的第一信号和针对第二无线接收机的以第二频率为中心的第二信号。

该天线组件还包括用于将所述输出信号从所述放大器传送至双工器的单个通信链路。所述单个通信链路包括单根同轴电缆。第一频率与卫星数字无线业务相关联，而第二频率与全球定位***相关联。

所述贴片天线装置为层叠贴片天线结构，且多层层状的微带介质天线结构通过同轴探针与PCB板3连接，且层叠贴片天线结构的面积由上到下依次递减；所述同轴探针的后端穿过PCB板3与SMA接头12连接；所述多层层状的微带介质天线结构的上端面设有用于接收与发送电磁波信号的银涂层11，同轴探针8的前端在银涂层表面构成馈电点。层状结构可以采用多个频段信号的接收，且不会使体积过大。

所述的层叠贴片天线结构包括由上到下依次叠放的上层贴片6、中层贴片5和下层贴片4，所述上层贴片6、中层贴片5和下层贴片4的中心点均相互对齐，在所述中心点上插置有固定销钉8进行定位。所述每层贴片馈电插针杆的顶端到固定销钉8的距离由上到下依次减小，可以保持各个相位的馈电插针杆之间相互独立工作，减少干扰。所述每层贴片均包括顶层金属贴片、中间介质层和底层金属贴片。

所述的每层贴片上均对应设置有四个馈电插针杆；每层贴片对应的四个馈电插针杆均一端垂直地插置在所述层贴片上，另一端穿过所述层下层贴片；且每层对应的四个馈电插针杆围绕所述上层贴片的中心点均匀分布，且相邻的两个馈电插针杆的电角度之间相差90度。

所述上层贴片6、中层贴片5和下层贴片4均为正方形结构。保证了该导航型天线在XY方向上对称以达到共振一致，均匀收星的效果。还设置有天线罩21，所述天线罩21为圆形，多频贴片天线装置设置在圆形天线罩21的底端，且通过固定架23与圆形的天线罩21相连。天线罩21不仅使多频贴片天线装置可以放置在露天场合，进行遮阳、防雨防尘，外观更加美观。

所述多层层状的微带介质天线结构的材料为陶瓷。陶瓷具有的高介电常数，大大的缩小了整个天线的尺寸。本实用新型并采过螺栓穿过上层贴片的过孔和下层贴片的过孔进行固定安装。本实用新型通过螺栓对每层贴片进行固定安装，也可以通过粘接进行紧固，整体上简化了上、下层贴片的组装工艺。

本实用新型所述多频贴片天线装置由于采用了多频技术，能够同时接收L1/L2等多频段载波，进而消除电离层的干扰，提高精度；其次，本实用新型所述多频贴片天线装置采用了贴片天线的方式，抑除带外干扰的同时降低天线与接收设备之间的损耗，提高了抗干扰的能力，进而提高了测量精度。在充分利用贴片天线优点的同时，本实用新型所述多频贴片天线装置采用多馈点双层贴片的特殊结构，进一步提高了设备的精度，而且还具有稳定的相位中心，且能谐振在多个频段，能同时接收多个卫星***的多个载波频段，实现了多频多星技术的要求。

本实用新型所述的多频贴片天线装置在卫星定位***和移动通信***中有着非常广泛的应用，尤其是在涉及具有高精度、零相位中心要求的高端领域，更是有着非常重要的价值。

另外，本实用新型所述多频贴片天线装置采用PCB板作为反射板，简化了天线加工过程，降低了成本。把多路放大电路的合并，降低了成本，减小了功耗。

Claims (8)

1.一种多频贴片天线装置，包括贴片天线装置、PCB板、屏蔽罩及低噪声放大电路，所述贴片天线装置包含贴片天线，所述PCB板包括底层与顶层两部分，所述底层用来做反射板用，全部缚铜，只留出馈电过孔，所述顶层用来放贴装各类电路；所述屏蔽罩至少由一个金属腔体组成，其直接与所述PCB板的接地部分连接；其特征在于，所述贴片天线装置为层叠贴片天线结构，且多层层状的微带介质天线结构通过同轴探针与PCB板连接，多层层状的微带介质天线结构的面积由上到下依次递减；所述同轴探针的后端穿过PCB板与SMA接头连接；所述多层层状的微带介质天线结构的上端面设有用于接收与发送电磁波信号的银涂层，同轴探针的前端在银涂层表面构成馈电点。

2.根据权利要求1所述的多频贴片天线装置，其特征在于：还设置有天线罩，所述天线罩为圆形，多频贴片天线装置设置在圆形罩体的低端，且通过固定架与圆形的天线罩相连。

3.根据权利要求2所述的多频贴片天线装置，其特征在于：所述PCB板顶层放置有用于对贴片天线的信号进行放大的第一低噪声放大器，对第一低噪声放大器的输出端的信号进行滤波的第一带通滤波器，对第一带通滤波器的输出端的信号和第二带通滤波器的输出端的信号进行二次放大的放大器，该放大器生成所述天线组件的输出信号。

4.根据权利要求3所述的多频贴片天线装置，其特征在于：所述微带介质天线进一步包括高频基板和若干个贴片；所述高频基板具有第一表面、第二表面及多个过孔；所述多频段馈电探针分别从过孔中穿过；所述贴片分别位于所述高频基板的第一表面与第二表面。

5.根据权利要求4所述的多频贴片天线装置，其特征在于：所述放大器输出端连接双工器的输入端，该双工器接收来自所述放大器的输出信号并将该输出信号划分为针对第一无线接收机的以第一频率为中心的第一信号和针对第二无线接收机的以第二频率为中心的第二信号。

6.根据权利要求5所述的多频贴片天线装置，其特征在于：该天线组件还包括用于将所述输出信号从所述放大器传送至双工器的单个通信链路。

7.根据权利要求1-6任一权利要求所述的多频贴片天线装置，其特征在于：所述的多层层状的微带介质天线结构包括由上到下依次叠放的上层贴片、中层贴片和下层贴片，所述上层贴片、中层贴片和下层贴片的中心点均相互对齐，在所述中心点上插置有固定销钉进行定位。

8.根据权利要求7所述的多频贴片天线装置，其特征在于：所述的每层贴片上均对应设置有四个馈电插针杆；每层贴片对应的四个馈电插针杆均一端垂直地插置在所述层贴片上，另一端穿过所述层的下层贴片；且每层对应的四个馈电插针杆围绕所述上层贴片的中心点均匀分布，且相邻的两个馈电插针杆的电角度之间相差90度。