一种高抗多径的高精度测量型天线及通信设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信技术领域，尤其涉及在卫星导航终端的一种高抗多径的高精度测 量型接收天线及通信设备。
【背景技术】
[0002] 导航卫星发射信号包括载波、测距码和数据码，常称为导航电文。接收机将导航电 文进行信息处理转换为位置、速度和时间的7维信息，完成导航、定位并提供时间基准。高 精度GNSS的应用中，定位测量精度提高到厘米和亚厘米量级，其天线是该接收机不可或缺 的关键设备，对提高GNSS的载波相位测量精度起着十分关键的作用。
[0003] 在GPS早期，单频伪距码定位的GPS-Ll接收机天线多采用微带贴片和四臂螺旋天 线。随着双频GPS差分应用，出现了双层微带贴片天线，这类天线通过微带介质板的层叠解 决了GPS-Ll和GPS-L2双频点应用，但不能完全满足多频宽带应用要求。再有微带天线辐 射同时会产生表面波，由于表面波的激励和辐射使微带天线辐射方向图的前后比、圆对称 性和广角圆极化特性都难以改进提高。这类天线抗多径的能力较差，很难满足高精度载波 测量要求。之后，为抑制表面波提出了双短路圆环的圆形微带贴片天线，在GPS-L1、L2获 得了明显的效果。该设计并没有脱离谐振概念，应用到多频、宽带仍有困难。当今多元化的 星基资源，面对多星并存、共用的应用环境和高精度测量要求的应用来说，微带天线显得多 有不足。
[0004] 多径是指一个导航卫星信号通过多个路径到达接收机的现象。到达接收机信号 可以当成是一条直达信号和多条经反射、绕射等间接信号的叠加。多径信号直接造成接收 机伪距测量值或载波相位测量值偏差，导致定位精度和定位稳定性下降。多径误差是GNSS 接收机定位的主要误差源之一。多径干扰已成为进一步提高接收机定位精度、稳定性和可 靠性必须突破的难题。GNSS接收机多径信号处理大致分为空域和时域两类。接收机时域 处理主要是抑制多径信号的影响，常用的有窄相关法、波形分解法，快速迭代最大似然算法 (FIMLA)，多径估计延迟锁相环法等，这需要占有更多的资源，使接收机设备复杂冗余。这有 背于接收机的小型化、轻量化、减低功耗、降低成本的目标，而且对于天线周围反射等引起 的时延小于1/15个码片长度的情况，接收机尚不能有效处理。为了提高接收机系统抗多径 的能力，对于接收机单天线目前应用最多的则是加扼流环（Choke-Ring)形式：利用扼流圈 表面阻抗呈现高阻抗特性来抑制表面波。扼流圈的引入大大增加了单元天线的尺寸，重量， 成本的增加也不可避免。而且扼流环的设计是基于环口呈现高阻抗来抑制杂散辐射。这种 作用机制是与频率有关的，要进一步扩大频带，或进一步提高抑制能力其实现也是有困难 的。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，通过空间滤波的方向图综合 和改形的带缝槽的半开口圆腔来抑制多径，提供一种体小、质轻、低成本的高抗多径的高精 度测量型天线及通信设备。
[0006] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高抗多径的高精度测量型天线， 包括中心辐射单元组件、支撑组件、接地板组件、半开口圆腔组件、极化隔离功分装置和透 波密封天线罩；
[0007] 所述中心辐射单元组件固定于支撑组件的顶部，所述支撑组件固定于接地板组件 中央，所述半开口圆腔组件紧靠接地板组件背面同轴安装，所述极化隔离功分装置安装于 所述接地板组件的背面中心位置，所述中心辐射单元组件经支撑组件内置的同轴芯线与极 化隔离功分装置连接，天线完全密封在透波密封天线罩内。
[0008] 本发明的有益效果是：本发明具有完全中心对称结构，在中心辐射单元组件、接地 板组件和带缝槽的半开口圆腔共同作用下实现多频、宽带和稳定辐射相位中心特性，通过 接地板组件和带缝槽的半开口圆腔的作用下实现方向图赋形的空间滤波，可形成无后瓣的 心脏形似方向图，有效地提高多径抑制效能，通过四支撑杆馈电和极化隔离功分装置实现 四点圆极化馈电，隔离交叉极化分量，所述天线还具有小型、轻量、高可靠、低成本等特性。 本发明所述天线与高精度测量型兼容接收机配用可实现cm或_量级的实时动态监测的定 位精度，是高端接收机和CORS基站的重要核心设备之一。
[0009] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0010] 进一步，所述中心辐射单元组件为中心圆对称结构，包括四个折弯成钝角的扇面 振子，四个所述扇面振子两两正交，构成十字交叉辐射单元。
[0011] 采用上述进一步方案的有益效果是：本发明天线中心辐射单元由4个正交的宽 带扇面振子组成，属于短、矮天线，完全中心对称结构，具有稳定的辐射相心，利用两个支 撑杆形成的辅助终端短路同轴线加上端电容补偿技术，通过独有的展宽频带设计和电容 阻抗补偿技术，不仅实现0° /180°的馈电balun，而且实现了天线馈电的宽带匹配。在 1. 1-1. 7MHz带内，端口驻波比VSWR兰1. 2,完全满足了多星共用的多频、多模应用要求。
[0012] 进一步，所述支撑组件包括四个支撑杆，两两支撑杆正交排布，所述中心辐射单元 组件的每个扇形振子分别安装于四个支撑杆顶部，四个所述扇面振子与接地板组件保持相 同高度。
[0013] 进一步，所述支撑组件的四个支撑杆中的两个相邻的支撑杆内置带匹配段的同轴 芯线，所述同轴芯线的一端连接到对侧支撑杆芯线上，另一端与极化隔离功分装置的输入 端相连；另外两个支撑杆同时形成底部短路的辅助调配同轴线，所述底部短路的辅助调配 同轴线通过顶部形成的分布电容使对侧支撑杆同轴芯线与扇面振子保持微波连接，形成 0° /180°的平衡馈电balun，并与对侧支撑杆含匹配段的同轴线形成阻抗调配网络。
[0014] 采用上述进一步方案的有益效果是：支撑组件中两个支撑杆兼做RF馈电同轴线， 另外两个支撑杆形成底部短路的辅助调配同轴线，与馈电同轴线中的内置匹配段共同作 用，无需外加网络则可实现对50D同轴线的匹配；本发明的馈电网络由同轴0° /180°的 馈电'Baiun'和3dB/90°极化隔离功分装置构成，形成独有的圆极化馈电装置，不仅实现 对辐射中心单元形成四点圆极化馈电，还能隔离交叉极化（LHCP)分量，其主要成分是反射 多径信号。该馈电装置独有的特征是结构紧凑，集成度高，馈电RF损耗低，而且易与天线和 接收机集成。
[0015] 进一步，所述中心辐射单元组件顶部通过介质环共轴安装一个作为引向器的圆形 金属板。
[0016] 采用上述进一步方案的有益效果：作为引向器的金属平板对方向图赋形和阻抗匹 配起作用。
[0017] 进一步，所述接地板组件是上表面带有多个对称分布径向耦合板的圆形金属平 板，两两径向耦合板构成截止平板波导，阻止表面波传输。
[0018] 采用上述进一步方案的有益效果是：所述接地板组件完成了方向图赋形的空间滤 波，对提高多径抑制效能起到了至关重要的作用，所述接地板上形成的波导对于沿接地板 径向传输的TE模（表面波）处于截止模状态，多个径向平板使表面波（TE模）在传输过程 中被衰减，阻止了杂散辐射干扰，本发明天线抗多径机理与扼流环不一样，无需增加天线口 径尺寸，其效能和频带优于扼流环天线，本天线结构更轻巧、更紧凑，更低成本，还具有更优 的抗多径效能、更宽的频带特性。
[0019] 进一步，所述半开口圆腔组件为多个同轴层叠带90°折弯的半开口圆环，在与接 地板组件组合安装时，形成中心部位短路的半开口圆腔，圆腔开口向上，形成高阻抗，与接 地板组件序贯作用阻止杂散电流及其辐射。
[0020] 进一步，所述半开口圆腔的腔壁上，从开口端形成等间距的一组径向缝槽，阻止残 余杂散电流在腔壁形成环电流，所述圆腔半径和腔深及其缝槽的数量和尺寸根据需要调 整，直致杂散电流辐射完全被抑制。
[0021] 采用上述进一步方案的有益效果是：所述带缝槽的半开口圆环在与接地板组件 组合安装时，中心部位形成短路，圆腔开口向上形成高阻抗，阻止杂散电流；现有的扼流环 装置都是从接地板的边缘一圈一圈的延伸，且保持环深在A/4附近，使得天线整体体积较 大，本发明从接地板底部近中心部位开始采用折弯设计，使带缝槽的半开口圆腔的尺寸大 大缩小，另外本发明通过调整半开口腔半径和腔深以及带缝槽的半开口圆腔的缝槽个数和 长度，能有效地抑制残余表面波环电流的生成，可以将残余环电流形成的后瓣完全抑制，形
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