一种基于卫星通信和GPS定位的天线的制作方法

一种基于卫星通信和gps定位的天线
技术领域
1.本实用新型涉及天线技术领域，具体涉及一种基于卫星通信和gps定位的天线。


背景技术：

2.2016年8月6日零时22分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功将天通一号01星发射升空，这是我国卫星移动通信系统首发星。2020年11月12日23时59分，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功将天通一号02星送入预定轨道，发射任务获得圆满成功。2021年1月20日0时25分，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功将天通一号03星发射升空。
3.天通一号01星，系中国卫通集团有限公司所属，由中国航天科技集团所属中国空间技术研究院为主研制，地面业务由中国电信集团公司负责运营，将与地面移动通信系统共同构成移动通信网络，为中国及周边、中东、非洲等相关地区，以及太平洋、印度洋大部分海域的用户提供全天候、全天时、稳定可靠移动通信服务，支持话音、短信息和数据业务。
4.天通一号02星由中国空间技术研究院自主研制，发射入轨后将与地面移动通信系统共同构成天地一体化移动通信网络，为中国及周边、中东、非洲等相关地区，以及太平洋、印度洋大部分海域用户，提供全天候、全天时、稳定可靠的话音、短消息和数据等移动通信服务。
5.天通一号03星由中国空间技术研究院抓总研制，发射入轨后将与地面移动通信系统共同构成天地一体化移动通信网络，为中国及周边、中东、非洲等相关地区，以及太平洋、印度洋大部分海域用户，提供全天候、全天时、稳定可靠的话音、短消息和数据等移动通信服务。
6.随着卫星数量的增加，通信设备对天线提出了越来越多的要求：宽频带、高增益、多功能、结构简单，成本低廉。其中天通卫星通信的无线信号带宽较宽，对天线的增益要求较高，还需要天线能够收发左旋圆极化波。广泛使用的全球定位系统(gps)，可以在野外提供精确的位置信息。将gps定位和卫星通信相结合，使天线同时具有定位功能和恶劣环境下的通信功能，能够在抗震救灾、远海水域、野外作业、应急通信等特殊场景下发挥作用，具有较强的环境适应性。但是目前大部分卫星通信天线仅支持收发通信功能，没有gps定位功能，无法在抗震救灾、远海水域、野外作业、应急通信等特殊场景下较好的发挥作用。


技术实现要素：

7.本实用新型解决的技术问题是目前大部分卫星通信天线仅支持收发通信功能，没有gps定位功能，无法在抗震救灾、远海水域、野外作业、应急通信等特殊场景下较好的发挥作用的技术问题，提供一种可以解决的基于卫星通信和gps定位的天线。
8.为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种基于卫星通信和gps定位的天线，包括pcb板、卫星通信天线和gps定位天线，所述卫星通信天线包括八条螺旋状的辐射臂，八条所述螺旋状的辐射臂由fpc卷曲而成，并且八条所述螺旋状的辐射臂电性连接在
pcb板上；所述gps定位天线设置在卫星通信天线外围，所述gps定位天线通过支撑柱支撑在pcb板上，并且电性连接在pcb板上。
9.进一步地，八条所述螺旋状的辐射臂长度为四分之三波长。
10.进一步地，八条所述螺旋状的辐射臂包括四条长臂和四条短臂，四条所述长臂对应上行频段，分别连接四合一电桥四个输入端口，所述四合一电桥设置在pcb板上；四条短臂对应下行频段，四条短臂直接焊接在pcb板上。
11.进一步地，所述gps定位天线通过同轴探针电性连接在pcb板上。
12.进一步地，所述支撑柱为尼龙柱。
13.进一步地，所述卫星通信天线还包括保护罩，所述保护罩罩设在八条所述螺旋状的辐射臂外围，并且所述保护罩固定在pcb板上。
14.进一步地，所述保护罩为特氟龙罩。
15.进一步地，所述保护罩内侧顶部设置有寄生辐射贴片。
16.本实用新型实现的有益效果主要有以下几点：基于卫星通信和gps定位的天线包括卫星通信天线和gps定位天线，将gps定位天线和卫星通信天线相结合，使天线同时具有定位功能和恶劣环境下的通信功能，能够在抗震救灾、远海水域、野外作业、应急通信等特殊场景下发挥作用，具有较强的环境适应性。
附图说明
17.图1为本实用新型实施例一中基于卫星通信和gps定位的天线的外形结构示意图；
18.图2为本实用新型实施例一中基于卫星通信和gps定位的卫星通信天线在pcb板上安装的结构示意图(去掉保护罩)；
19.图3为本实用新型实施例一中基于卫星通信和gps定位的保护罩的结构示意图；
20.图4为本实用新型实施例一中基于卫星通信和gps定位的gps定位天线在pcb板上安装的结构示意图；
21.图5为卫星通信天线的上行频段中心频点1.995ghz的e面图；
22.图6为卫星通信天线的下行频段中心频点2.185ghz的e面图；
23.图7为卫星通信天线的上行频段中心频点1.995ghz的h面图；
24.图8为卫星通信天线的下行频段中心频点2.185ghz的h面图；
25.图9为gps定位天线的smith圆图(s11)。
26.附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
具体实施方式
27.为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本实用新型进行进一步详细描述。
28.实施例一
29.参阅图1～4，一种基于卫星通信和gps定位的天线，包括pcb板1、卫星通信天线2和
gps定位天线3，所述卫星通信天线2包括八条螺旋状的辐射臂21，八条所述螺旋状的辐射臂21由fpc卷曲而成，fpc上具有金属线路，fpc上的金属线路随平面的fpc卷曲后形成螺旋状的辐射臂21，并且八条所述螺旋状的辐射臂21电性连接在pcb板1上，通过pcb板上的线路为卫星通信天线2馈电或接收卫星通信天线2接收的无线信号。所述gps定位天线3设置在卫星通信天线2外围，所述gps定位天线3通过支撑柱31支撑在pcb板1上，并且电性连接在pcb板1上，通过pcb板上的线路为gps定位天线3馈电或接收gps定位天线3接收的无线信号。gps定位天线3为平板状结构，可以采用pcb板，pcb板上设置金属线路作为辐射臂。最后卫星通信天线2和gps定位天线3输出端分别焊接射频连接线，两根射频连接线与车载或船载设备相连接实现信号输出和接收，以达到通讯和定位的目的。基于卫星通信和gps定位的天线包括卫星通信天线2和gps定位天线3，将gps定位天线和卫星通信天线相结合，使天线同时具有定位功能和恶劣环境下的通信功能，能够在抗震救灾、远海水域、野外作业、应急通信等特殊场景下发挥作用，具有较强的环境适应性。
30.作为进一步的优选方案，fpc采用损耗低的介质材料，八条所述螺旋状的辐射臂21长度为四分之三波长，八条所述螺旋状的辐射臂21包括四条长臂和四条短臂，四条所述长臂对应上行频段，分别连接四合一电桥四个输入端口，所述四合一电桥设置在pcb板1上；四条短臂对应下行频段，四条短臂直接焊接在pcb板1上。下行频段4条辐射臂采用寄生形式，可以增加天线的带宽，提高低仰角性能。
31.参阅图4，作为进一步的优选方案，所述gps定位天线3通过同轴探针32电性连接在pcb板1上，同轴探针焊接在pcb板1上，通过同轴探针形成双馈天线，通过一分二功分器合路，增加天线的带宽。所述支撑柱31最好采用尼龙柱，更好的将gps定位天线3支撑在pcb板1上。
32.参阅图1～3，作为进一步的优选方案，为了更好的保护柔性的fpc形成的卫星通信天线2，所述卫星通信天线2还包括保护罩22，所述保护罩22罩设在八条所述螺旋状的辐射臂21外围，从而保护柔性的卫星通信天线2，避免外部结构碰撞损伤卫星通信天线2，增加天线的稳定性；并且所述保护罩22固定在pcb板1上，保护罩22为圆筒状结构，可以在圆筒状结构的底部设置固定环221，通过螺栓将保护罩22的固定环221螺接固定在pcb板1上，从而实现保护罩22固定在pcb板1上。所述保护罩22最好采用特氟龙罩，采用特氟龙材料制作保护罩22，特氟龙材料的耐热、耐湿、耐磨、耐腐蚀等性能使得保护罩22更加稳定，可以更好的保护卫星通信天线2。
33.参阅图3，作为进一步的优选方案，所述保护罩22内侧顶部设置有寄生辐射贴片23，保护罩22内侧顶端增加寄生辐射贴片，从而提升天线的带宽，使得天通上行和下行频段的波束宽度达到了相对平衡，提高上行和下行频段的低仰角性能，同样达到了相对平衡状态。
34.参阅图5～9，通过hfss仿真结果表明，卫星通信天线：上行频段中心频点1.995ghz e面顶点增益大于5dbi，下行频段中心频点2.185ghz e面点增益大于5dbi；35
°
低仰角h面增益、45
°
低仰角h面增益，55
°
低仰角h面增益均大于3dbi，具有良好的左旋圆极化特性；上行频段半功率波束宽度为114
°
，下行频段半功率波束宽度为121
°
，上行频段和下行频段的波束宽度达到了相对平衡，具有宽波束特性。gps定位天线实测结果表明，阻抗特性良好，s11回波损耗小于
‑
15db，顶点增益大于3dbi，带宽较宽，具有良好的右旋极化特性。
35.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。