一种基于新材料的高精度卫星导航及通信组合天线的制作方法

1.本发明涉及卫星导航领域，特别涉及一种基于新材料的高精度卫星导航及通信组合天线。


背景技术：

2.伴随着科技的进步，位置、时间等信息越来越凸显价值，与北斗导航相关的应用大力发展，在高精度测绘、无人自动驾驶、无人机等热点领域需求得到了极大的开发，这也迎合了北斗三号卫星导航系统建设覆盖。
3.天线作为接收机的最前端部件，其性能好坏直接影响接收机性能。对于接收卫星信号的gnss天线的性能也已成为备受关注的一个热点。天线的性能指标直接影响定位结果。定位精度越好，可应用的范围越广。目前定位精度已经达到毫米级，单一的频段已经无法满足要求。许多接收机都要求gnss天线能接收双频段的信号，以提高定位精度。在这样的趋势下，为接收系统制作一个能同时接收多个卫星系统和通信系统的接收机已成为了gnss天线接收的主要研究方向。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于新材料的高精度卫星导航及通信组合天线，本发明为了更好的推广应用高精度卫星导航天线，提出了一种易于批量化生产的降低成本高精度卫星导航及通信组合天线，通过采用掺杂改性材料的工程塑料，一体注塑形成基板，再通过电镀工艺一体成型，大大降低生产成本，可以广泛应用于卫星定位导航、卫星通信及移动通信等相关领域。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于新材料的高精度卫星导航及通信组合天线，包括高频卫星导航天线金属辐射面、低频卫星导航天线金属辐射面、wifi/蓝牙天线金属辐射面、pcb板和屏蔽金属腔，所述低频卫星导航天线金属辐射面位于所述高频卫星导航天线金属辐射面与pcb板之间，所述wifi/蓝牙天线金属辐射面位于低频卫星导航天线金属辐射面的侧面。
6.优选的，还包括注塑成型新材料基板，所述注塑成型新材料基板采用掺杂改性材料的聚苯醚b，介电常数2.65，密度1.06克/立方厘米，所述注塑成型新材料基板包括注塑成型新材料基板a、注塑成型新材料基板b。
7.优选的，所述高频卫星导航天线金属辐射面电镀于新材料基板a上组成高频无源板，低频卫星导航天线金属辐射面电镀于新材料基板b上组成低频无源板。
8.优选的，所述高频卫星导航天线金属辐射面和低频卫星导航天线金属辐射面由多边形构成，其中多边形的长边伸出枝节用于实现频率调节。
9.优选的，所述高频无源板与低频无源板组合安装，其中高频无源板的四个角上各有一个2mm的螺丝孔，正中心有一个4mm的螺丝孔，通过螺丝和pcb板固定。
10.优选的，所述高频无源板的反面镀金属为接地面，中心螺丝孔内壁镀金属与高频
无源板的接地面接触；在高频无源板上距中心8mm处有四个过孔，用来焊接金属圆针，作为天线的馈电。
11.优选的，所述低频无源板的反面镀金属为接地面，形状与低频无源板相同，铺满整个反面，其中低频无源板中心螺丝孔内壁镀金属与高频无源板的接地面接触；在低频无源板上距中心15mm处有四个过孔，用来焊接金属圆针，作为天线的馈电。
12.优选的，所述wifi/蓝牙天线金属辐射面电镀于低频基板的侧面。
13.优选的，wifi/蓝牙天线采用倒f天线结构，存在短路点和馈电点，为无源天线。
14.优选的，还包括pcb馈电网络及放大滤波电路，其中放大滤波电路包括一级前置滤波器和两级放大器，高频信号和低频信号各自经过前置滤波器和第一级放大器后合成一路信号，再经过第二级放大器输出，保证卫星导航接收机获得足够的卫星信号强度。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明通过采用掺杂改性材料的工程塑料，一体注塑形成基板，再通过电镀工艺一体成型，大大降低生产成本，可以广泛应用于卫星定位导航、测绘及移动通信等相关领域。
附图说明
16.图1为本发明正面侧视图；
17.图2为本发明反面侧视图；
18.图3为本发明高频无源板正面示意图；
19.图4为本发明高频无源板反面示意图；
20.图5为本发明低频无源板正面示意图；
21.图6为本发明低频无源板反面示意图；
22.图7为本发明pcb馈电网络及放大滤波电路框图。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
25.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.本发明提供了一种基于新材料的高精度卫星导航及通信组合天线，其包括高精度
卫星导航天线金属辐射面，wifi/蓝牙天线金属辐射面，注塑成型新材料基板，pcb馈电网络及放大滤波电路，屏蔽金属腔，其中高精度卫星导航天线金属辐射面电镀于两个大小不同新材料基板上，wifi/蓝牙天线金属辐射面电镀于大基板侧面，天线金属辐射面通过内部金属结构和pcb馈电网络及放大滤波电路连接，屏蔽金属腔覆盖pcb电路，保护内部电路，在本发明中，注塑成型新材料基板采用掺杂改性材料的聚苯醚b，介电常数2.65，密度1.06克/立方厘米。通过模具注塑成型，整体呈现米黄色。在重量上面优于传统的f4b(聚四氟乙烯)基板。
27.在本发明中，为了兼顾高频段和低频段卫星导航信号带宽的差异，注塑成型新材料基板选用了两种规格厚度，低频基板采用6毫米厚度，高频基板采用4毫米厚度。为了有效降低天线边缘高度，高频基板四条边采用倒圆角的方式成型。高精度卫星导航天线金属辐射面由高频金属辐射面和低频金属辐射面两块组成，高频金属辐射面电镀于较小的新材料基板上组成高频无源板，低频金属辐射面电镀于较大的新材料基板上组成低频无源板。进一步优选，高频金属辐射面和低频金属辐射面由多边形构成，长边伸出枝节用于实现频率调节。金属辐射面的形状可以修改为圆形及其它多边形结构。
28.在本发明中，高频无源板在上，低频无源板在下组合安装。在四个角通过螺丝和pcb板固定。螺丝孔位采用下沉方式，有效降低天线整体的高度。
29.在本发明中，wifi/蓝牙天线金属辐射面电镀于低频基板的侧面，进一步优选，wifi/蓝牙天线采用倒f天线结构，存在短路点和馈电点，为无源天线。
30.在本发明中，高精度卫星导航天线金属辐射面将空间电磁波接收到后，通过高低频无源板中心的4个馈电口反馈给等功分90度电桥，其中两路信号通过一个等功分90度电桥合成一路信号，另外两路信号通过另一个等功分90度电桥合成一路信号，两路合成信号通过一个90度移相网络和一个等功分90度电桥最终在天线接口处合成一路右旋圆极化信号。
31.在本发明中，放大滤波电路包括一级前置滤波器和两级放大器，高频信号和低频信号各自经过前置滤波器和第一级放大器后合成一路信号，再经过第二级放大器输出，保证卫星导航接收机获得足够的卫星信号强度。
32.具体实施例：请参阅图1-图7所示，本发明提供的实施例：一种基于新材料的高精度卫星导航及通信组合天线，包括高频卫星导航天线金属辐射面18，低频卫星导航天线金属辐射面5，wifi/蓝牙天线金属辐射面8，注塑成型新材料基板，pcb馈电网络及放大滤波电路，屏蔽金属腔24，注塑成型新材料基板采用掺杂改性材料的聚苯醚b，介电常数2.65，密度1.06克/立方厘米。通过模具注塑成型，整体呈现米黄色。在重量上面优于传统的f4b(聚四氟乙烯)基板。其中，注塑成型新材料基板包括注塑成型新材料基板a(高频基板21)、注塑成型新材料基板b(低频基板7)。在本发明中，附图标记4、16、13、22为通孔，作用为pin针穿过材料基板所预留；其中4、13为低频无源板pin针穿过基板预留通孔，22、16为高频无源板pin针穿过基板预留通孔；附图标记11和8均为wifi/蓝牙天线金属辐射面。
33.在本实施例中，高精度卫星导航天线金属辐射面由高频卫星导航天线金属辐射面18和低频卫星导航天线金属辐射面5两块组成，通过螺丝孔位1进行固定，高频卫星导航天线金属辐射面18电镀于较小的新材料基板a21上组成高频无源板，低频金属辐射面5电镀于较大的新材料基板b7上组成低频无源板。高频卫星导航天线金属辐射面18和低频卫星导航
天线金属辐射面5由多边形构成，长边伸出枝节17和6用于实现频率调节。金属辐射面的形状可以修改为圆形及其它多边形结构。其中,高频无源板在上，低频无源板在下组合安装。高频无源介质板的四个角上各有一个2mm的螺丝孔19，正中心有一个4mm的螺丝孔15，用来进行装配锁螺丝用，通过螺丝和pcb板25固定。螺丝孔位20采用下沉方式，有效降低天线整体的高度。进一步优选,高频无源板的反面镀金属为接地面23，中心螺丝孔15内壁镀金属与高频无源板的接地面23接触；在高频无源板上距中心8mm处有四个过孔16，用来焊接金属圆针，作为天线的馈电。低频无源板的反面镀金属为接地面14，形状与低频无源板相同，整个反面全部铺满。低频无源板中心螺丝孔2内壁镀金属与高频无源板的接地面14接触；在低频无源板上距中心15mm处有四个过孔4，用来焊接金属圆针，作为天线的馈电。在本实施例中,wifi/蓝牙天线金属辐射面8电镀于低频基板7的侧面。wifi/蓝牙天线采用倒f天线结构，存在短路点9和馈电点10，为无源天线。另外在蓝牙馈电处新材料基板b7有一处底面金属挖空，为了防止馈电与接地面短路；高精度卫星导航天线金属辐射面将空间电磁波接收到后，通过高低频无源板中心的4个馈电口反馈给等功分90度电桥，其中两路信号通过一个等功分90度电桥合成一路信号，另外两路信号通过另一个等功分90度电桥合成一路信号，两路合成信号通过一个90度移相网络和一个等功分90度电桥最终在天线接口处合成一路右旋圆极化信号。放大滤波电路包括一级前置滤波器和两级放大器，高频信号和低频信号各自经过前置滤波器和第一级放大器后合成一路信号，再经过第二级放大器输出，保证卫星导航接收机获得足够的卫星信号强度。本发明通过采用掺杂改性材料的工程塑料，一体注塑形成基板，再通过电镀工艺一体成型，大大降低生产成本，可以广泛应用于卫星定位导航、卫星通信及移动通信等相关领域。
34.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。