CN207149690U - 一种北斗多频宽波束圆极化天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及北斗导航车载用户终端技术领域，具体公开是一种北斗多频宽波束圆极化天线，由不同频段的圆极化天线构成，频率从低频到高频从下到上塔式层叠，其上层S贴片天线，第二层B1L组合贴片天线和第三层B3贴片天线。上层选用单馈点中心同轴馈电切角实现圆极化天线，中层选用四馈点同轴馈电的形式通过功分网络实现正反的两种相位差，第三层四馈点馈电实现0°、90°、180°、270°右旋圆极化。既能满足RNSS的高精度定位功能需求，又能实现RDSS的收发功能需求，本天线采用微带天线多馈点技术提高天线的相位中心稳定性使相位中心误差在±2mm和微带贴片天线塔式叠加技术同时兼容RNSS导航频率(BD2‑B3，BD2‑B1，GPS‑L1)和RDSS收发频率(BD‑L，BD‑S)。

Description

一种北斗多频宽波束圆极化天线

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，应用于北斗高精度卫星无线电导航业务及卫星无线电测定业务，具体是说一种北斗多频段宽波束圆极化天线，适合作用于BD2-B3，BD2-B1，GPS-L1，BD-L，BD-S波段的全球定位***天线。

背景技术

目前，RNSS高精定位天线都是以高精度定位为主，只针对RNSS导航信号进行接收，应用BD2-B3，BD2-B1，GPS-L1频段，不具备发短报文的能力。在卫星导航***的导航卫星及运控应用***中同时集成RNSS和RDSS两种业务，***既可为用户提供连续定位，测速能力(即所谓无源导航定位)，又可进行无信息传输的高安全级别的位置报告。其导航与通信的集成可以互相嵌入，互为增强。这就需要集成北斗一代的BD-L，BD-S波段。因此在RNSS高精度定位同时需要天线具有RDSS收发功能，需要一款既能接收RNSS导航信号又能具有RDSS的收发功能的天线，一种北斗多频段宽波束圆极化天线。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种北斗多频宽波束圆极化天线，既能满足RNSS的高精度定位功能需求，又能实现RDSS的收发功能需求，本天线采用微带天线多馈点技术提高天线的相位中心稳定性使相位中心误差在±2mm和微带贴片天线塔式叠加技术同时兼容RNSS导航频率(BD2-B3，BD2-B1，GPS-L1)和RDSS收发频率(BD-L，BD-S)。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下的技术方案：一种北斗多频宽波束圆极化天线，包括上中下三层微带天线及功分器网络，第一层为S贴片天线，第二层为B1L组合贴片天线，第三层为B3贴片天线，第四层为功分器网络。

其中，所述功分器网络包括下部基板、出口、50Ω电阻、同轴线缆、电桥、馈电点，所述出口、50Ω电阻、同轴线缆、电桥锡焊在下部基板上。

其中，所述B3贴片天线包括下部基板、上部贴片、五个金属化过孔、四个馈电点，所述上部贴片附着在下部基板上；

使用探针上端锡焊在馈电点上，探针的下端与所述功分器网络上的焊点焊接；

所述五个金属化过孔包括一个中心孔和以中心孔为中心均匀分布的四个小孔。

其中，所述B1L组合贴片天线包括下部基板、上部贴片、金属化过孔、四个馈电点，所述上部贴片附着在下部基板上；

使用探针上端锡焊在馈电点上，探针穿过B3贴片天线上的四个小孔，下端与所述功分器网络上的焊点焊接。

其中，所述S贴片天线包括下部基板、馈电点、上部贴片、切角，所述上部贴片附着在下部基板上；

使用探针上端锡焊在馈电点上，探针依次穿过B1L组合贴片天线上的金属过孔、B3贴片天线上的中心孔，下端与所述功分器网络上的焊点焊接。

其中，所述S贴片天线为单馈电的圆极化微带贴片天线，通过馈电点和切角的位置来实现BD-S的右旋圆极化。

其中，所述B1L组合贴片天线为四馈电的圆极化微带贴片天线，通过四个馈电点依次按0°，90°，180°，270°实现BD-B1，GPS-L1的右旋圆极化，再依次通过反向270°，180°，90°，0°来实现BD-L的左旋圆极化。

其中，所述B3贴片天线通过四个馈电点依次按0°，90°，180°，270°实现BD-B3的右旋圆极化。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

本实用新型把北斗RNSS高精定位和RDSS收发天线集成在同一个天线上，有效的减少了要实现同功能天线的个数。

本实用新型采用多电桥搭配的功分器网络，在同一介质基板上把BD2-B1，GPS-L1，BD-L集成在上。有效的节省了加工成本和原材料成本。

第一层采用中心同轴馈电切角的实现BD-S的右旋圆极化，第二层和第三层采用多馈点同轴馈电的方式，能使BD-B1、GPS-L1、BD-B3的相位中心精度范围在±2mm内，达到RNSS高精定位***要求。BD-L和BD-S用于RDSS收发功能。具有良好的低仰角性能和低剖面，易于批量生产的特点，适用于北斗RNSS高精定位和RDSS收发的天线要求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，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实用新型为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对-实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例的总体结构示意图；

图2是本实用新型实施例S贴片天线的示意图；

图3是本实用新型实施例B1L组合贴片天线的示意图；

图4是本实用新型实施例B3贴片天线的示意图；

图5是本实用新型实施例功分器网络的示意图；

图6是本实用新型实施例B3贴片天线方向图；

图7是本实用新型实施例B1贴片天线方向图；

图8是本实用新型实施例L1贴片天线方向图；

图9是本实用新型实施例L贴片天线方向图；

图10是本实用新型实施例S贴片天线方向图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1，本实用新型由上中下三层微带天线及功分器网络塔式叠加而成。分为上层S贴片天线1，第二层B1L贴片天线2，第三层B3贴片天线3以及第四层功分器网络4。天线频率从高频到低频，由上到下。所以采用的贴片面积从上到下越来约大，如S贴片天线贴片12面积小于B1L贴片面积。再由图可以看出上层贴片天线的地是下层天线的辐射面，简化了天线结构，如S贴片天1下部的地是B1L贴片天线2的上层贴片。

从高频到低频的塔式叠加，上层选用单馈点中心同轴馈电切角实现圆极化天线，中层选用四馈点同轴馈电的形式通过功分网络实现正反的两种相位差，从而实现一层微带贴片多频复用的效果，第三层选用四馈电同轴馈电的形式通过功分器网络实现0°、90°、180°、270°的相位差。

参照图2，所述S贴片天线1包括下部基板10、馈电点11、上部贴片12、切角13，所述上部贴片12附着在下部基板10上；使用探针上端锡焊在馈电点11上，探针依次穿过B1L组合贴片天线2上的金属过孔16、B3贴片天线3上的中心孔，下端与所述功分器网络4上的焊点273焊接。

参照图3，所述B1L组合贴片天线2包括下部基板14、上部贴片15、金属化过孔16、四个馈电点17，所述上部贴片15附着在下部基板14上，使用探针上端锡焊在馈电点17上，探针穿过B3贴片天线3上的四个小孔，下端与所述功分器网络4上的焊点272焊接。

参照图4，所述B3贴片天线3包括下部基板18、上部贴片19、五个金属化过孔20、四个馈电点21，所述上部贴片19附着在下部基板18上；使用探针上端锡焊在馈电点21上，探针的下端与所述功分器网络4上的焊点271焊接；

所述五个金属化过孔20包括一个中心孔和以中心孔为中心均匀分布的四个小孔。

参照图5，所述功分网络器网络4，分为出口22(为简化图使用针出口代替电缆组件出口)、50Ω电阻23、SFF-50-1同轴线缆24、七个电桥(分2组为电桥251和电桥252)、下部基板26、九个焊点(分成3组，分别为焊点271、焊点272和焊点273)，所述出口22(为简化图使用针出口代替电缆组件出口)、50Ω电阻23、SFF-50-1同轴线缆24、电桥251和电桥252锡焊在下部基板26的功分网络上。

第一层单馈电的圆极化微带贴片天线通过馈电点和切角的位置来实现BD-S的右旋圆极化；由于BD-B1，GPS-L1及BD-L的频段较近，微带贴片天线带宽能同时实现，所以第二层四馈电的圆极化微带贴片天线通过四个馈电针依次按0°，90°，180°，270°实现BD-B1，GPS-L1的右旋圆极化，再依次通过反向270°，180°，90°，0°来实现BD-L的左旋圆极化；第三层通过四个馈电针依次按0°，90°，180°，270°实现BD-B3的右旋圆极化。

第四层为功分器网络，第一层S贴片天线1同轴馈电针直接焊接在馈电点11引到功分器微带线上的焊点273，把端口引出去为S端口；中层通过4个3dB电桥252，其中2个公用，两组port1、port2分别连接B1L贴片天线2同轴馈电点17引下来的4个焊点272上，其中通过微带线连接焊点272的2个电桥的Port3端口通过SFF-50-1同轴电缆连接在第三个电桥的port1、port2。连接port1的同轴电缆比连接port2的同轴线缆短1/2波长，port3焊接50Ω电阻，port4出口为L波段出口。其中通过微带线连接焊点272的2个电桥的port4端口通过微带线连接在第三个电桥的port1、port2。连接port1的微带线比连接port2的微带线长1/2介质波长，port3焊接50Ω电阻，port4出口为B1L1波段出口；第三层通过3个电桥251，其中两组port1、port2分别连接B3贴片天线3同轴馈电点21引下的4个焊点271，其中通过微带线连接焊点271的2个电桥的port3焊接50Ω电阻，其中2个电桥的port4端口通过微带线连接在第三个电桥的port1、port2。连接port1的微带线比连接port2的微带线长1/2介质波长，port3焊50Ω电阻port4出口为B3波段出口。

由图6可以看出，本实用新型B3频段(下层B3贴片天线)最大增益6.72dBi，低仰角10°最小值-1.7dBi。

由图7可以看出，本实用新型B1频段(中层B1L贴片天线)最大增益5.98dBi，低仰角10°最小值-2.42dBi。

由图8可以看出，本实用新型L1频段(中层B1L贴片天线)最大增益5.60dBi，低仰角10°最小值-2.99dBi。

由图9可以看出，本实用新型L频段(中层B1L贴片天线)最大增益5.27dBi，低仰角10°最小值-3.07dBi。

由图10可以看出，本实用新型S频段(上层S贴片天线)最大增益4.46dBi，低仰角10°最小值-3.73dBi。

可见，本实用新型满足我国BD-2卫星导航定位***用户机天线所有要求。

优选的，焊接方式还可以通过其他方式来实现，不仅限于锡焊。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种北斗多频宽波束圆极化天线，其特征在于：包括上中下三层微带天线及功分器网络(4)，第一层为S贴片天线(1)，第二层为B1L组合贴片天线(2)，第三层为B3贴片天线(3)，第四层为功分器网络(4)。

2.根据权利要求1所述的一种北斗多频宽波束圆极化天线，其特征在于：所述功分器网络(4)包括下部基板(26)、出口(22)、50Ω电阻(23)、同轴线缆(24)、电桥(251、252)、焊点(271、272、273)，所述出口(22)、50Ω电阻(23)、同轴线缆(24)、电桥(251、252)锡焊在下部基板(26)上。

3.根据权利要求2所述的一种北斗多频宽波束圆极化天线，其特征在于：所述B3贴片天线(3)包括下部基板(18)、上部贴片(19)、五个金属化过孔(20)、四个馈电点(21)，所述上部贴片(19)附着在下部基板(18)上；

使用探针上端锡焊在馈电点(21)上，下端与所述功分器网络(4)上的焊电点(271)焊接；

所述五个金属化过孔(20)包括一个中心孔和以中心孔为中心均匀分布的四个小孔。

4.根据权利要求3所述的一种北斗多频宽波束圆极化天线，其特征在于：所述B1L组合贴片天线(2)包括下部基板(14)、上部贴片(15)、金属化过孔(16)、四个馈电点(17)，所述上部贴片(15)附着在下部基板(14)上；

使用探针上端锡焊在馈电点(17)上，探针穿过B3贴片天线(3)上的四个小孔，下端与所述功分器网络4上的焊点(272)焊接。

5.根据权利要求4所述的一种北斗多频宽波束圆极化天线，其特征在于：所述S贴片天线(1)包括下部基板(10)、馈电点(11)、上部贴片(12)、切角(13)，所述上部贴片(12)附着在下部基板(10)上；

使用探针上端锡焊在馈电点(11)上，探针依次穿过B1L组合贴片天线(2)上的金属过孔(16)、B3贴片天线(3)上的中心孔，下端与所述功分器网络(4)上的焊点(273)焊接。

6.根据权利要求5所述的一种北斗多频宽波束圆极化天线，其特征在于：所述S贴片天线(1)为单馈电的圆极化微带贴片天线，通过馈电点(11)和切角(13)的位置来实现BD-S的右旋圆极化。

7.根据权利要求4所述的一种北斗多频宽波束圆极化天线，其特征在于：所述B1L组合贴片天线(2)为四馈电的圆极化微带贴片天线，通过四个馈电点(17)依次按0°，90°，180°，270°实现BD-B1，GPS-L1的右旋圆极化，再依次通过反向270°，180°，90°，0°来实现BD-L的左旋圆极化。

8.根据权利要求3所述的一种北斗多频宽波束圆极化天线，其特征在于：所述B3贴片天线(3)通过四个馈电点(21)依次按0°，90°，180°，270°实现BD-B3的右旋圆极化。