一种全导航系统高精度天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种卫星导航天线，特别是一种覆盖所有导航系统的高相位中心稳定度天线。
【背景技术】
[0002]随着美国GPS系统、俄罗斯GL0NASS系统、Galileo系统以及我国“北斗二号”卫星导航定位系统的不断发展，卫星导航精密测量技术已经广泛应用于经济建设和科学研究的诸多领域，尤其是大地测量学及其相关学科领域，包括海洋大地测量学、资源勘探、工程测量与工程变形监测等。全导航系统高精度天线作为监测接收机的重要组成部分，它的性能直接关系到接收机测量精度的大小，其中天线的相位中心变化和多径效应是接收机系统中的显著误差源，而天线的低仰角增益则影响接收机的灵敏度。
[0003]目前，国内外高精度测量型天线普遍采用双层微带或者振子形式，大部分天线仅可覆盖部分导航系统，即使覆盖所有导航系统，天线的可加工性也比较差；由于微带天线属于谐振结构，其带宽一般不超过15%，因此采用双层微带形式的高精度天线在频带边沿，天线的整体性能也会明显恶化。金属振子形式的高精度天线，为保证阻抗的匹配性和方向图的对称性，对振子的加工精度和装配精度也提出了非常高的要求。
[0004]另外，近些年来也有人将平面螺旋天线应用于高精度导航天线领域，平面螺旋天线虽然具有很宽的驻波带宽，但是其方向图的对称性较差，且随着频率变化，方向图的一致性也较差。而国外主流产品GNSS750和AR25系列的高精度天线虽然在L波段导航领域已经广泛应用，但均不具备L/S同时覆盖的能力。
【发明内容】
[0005]本发明的技术解决问题:克服现有天线带宽的不足，提供了一种全导航系统高精度天线，本发明利用微带花瓣振子天线复合四馈点微带天线的结构形式，能够实现宽频带特性、高相位中心稳定度特性、高多径抑制特性、免调试特性。
[0006]本发明的技术解决方案:
[0007]—种全导航系统高精度天线包括:三维扼流圈、微带花瓣振子、微带印制板、微带地板、s电桥印制板、S电桥盒、L电桥盒、L电桥印制板、支撑支架、S馈电线；微带花瓣振子固定安装在三维扼流圈内；四个支撑支架固定安装在三维扼流圈的中央位置；微带印制板、微带地板、S电桥印制板和S电桥盒依次固定在支撑支架上4馈电线依次穿过L电桥印制板、L电桥盒、微带花瓣振子、S电桥盒与S电桥印制板相连接；L电桥印制板和L电桥盒依次固定在三维扼流圈底部。
[0008]本发明还包括:金属圆台、金属内腔、内部扼流圈、中心扼流圈、和外部扼流圈；
[0009]金属圆台位于三维扼流圈中间位置，金属圆台包含中心位置的S馈电孔和距离中心一定位置的四个L馈电孔，S馈电孔用于放置S馈电线，四个L馈电孔用于对微带花瓣振子的馈电；
[0010] 金属内腔为三维扼流圈和微带花瓣振子的腔体部分；
[0011 ] 三维扼流圈外围包含三层扼流结构，分别为内部扼流圈，中心扼流圈和外部扼流圈。
[0012]本发明与现有技术相比的有效益效果在于:
[0013](I)本发明将S频段的天线及馈电网络均置于L波段微带花瓣振子上方，并利用贯穿其中心的S馈电线实现对S天线的馈电，减小对L波段天线的扰动，该天线不仅覆盖了目前所有导航系统的所有频率、而且相位中心稳定度和方向图的对称性都大幅提升；本发明具有宽频带、优良的低仰角起伏、宽角度圆极化轴比和高相位中心稳定度的特点，可同时覆盖GPS、北斗、GLONASS^Galileo所有导航系统频段，且加工、装配简易，免于调试。本发明在覆盖所有导航系统的所有频率方面，填补了国内外技术空白。
[0014](2)本发明采用对称结构的四馈点微带花瓣振子天线和四馈点微带印制板，产生轴对称远区辐射场特性，进一步保证该天线具有高稳定的相位中心性能和优良的低仰角特性。
[0015](3)本发明采用四馈点微带花瓣振子天线和三维扼流圈中心的金属圆台代替原金属振子和馈电线，加工简单，成本低廉，免于调试，通用性较强。
【附图说明】
[0016]图1为本发明全导航系统高精度天线结构示意图；
[0017]图2为本发明微带花瓣振子结构示意图；
[0018]图3为本发明扼流圈结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明的工作原理和工作过程作进一步解释和说明。
[0020]如图1所示，一种全导航系统高精度天线包括:三维扼流圈1、微带花瓣振子2、微带印制板3、微带地板4、S电桥印制板5、S电桥盒6、L电桥盒7、L电桥印制板8、支撑支架9、S馈电线10 ;微带花瓣振子2固定安装在三维扼流圈I内；四个支撑支架9固定安装在三维扼流圈I的中央位置；微带印制板3、微带地板4、S电桥印制板5和S电桥盒6依次固定在支撑支架9上；S馈电线10依次穿过L电桥印制板8、L电桥盒7、微带花瓣振子2、S电桥盒6与S电桥印制板5相连接；L电桥印制板8和L电桥盒7依次固定在三维扼流圈I底部。
[0021]三维扼流圈I中心包含一个金属圆台，中间包含5个通孔。
[0022]如图2所示，微带花瓣振子2包括4个相互正交并且对称的振子臂11，微带花瓣振子2由F4B-2印制板加工而成；振子臂11通过腐蚀而成；微带花瓣振子2的中心开有电缆孔12，在距离中心一定距离的圆上均布有四个支架孔13。扇形振子臂11的张角为30°，其内外径尺寸分别为4.5mm和42.5mm，微带花瓣振子2的中心包含直径为5.5mm的电缆孔12，在距离中心22mm的圆上均布有四个直径为1mm的支架孔13。
[0023]微带印制板3、微带地板4、S电桥印制板5和S电桥盒6依次从上往下通过螺钉固定在支撑支架9上；微带印制板3、微带地板4、S电桥印制板5和S电桥盒6相互贴合。
[0024]L电桥印制板8和L电桥盒7从下向上依次固定在三维扼流圈I底部。
[0025]微带地板4、S电桥印制板5、S电桥盒6均位于微带花瓣振子2上方，并利用贯穿其中心的S馈电线10实现对S电桥印制板5的馈电。
[0026]支撑支架9为环氧酚醛层压玻璃布棒材料。
[0027]如图3所示，本发明还包括金属圆台14、金属内腔17、内部扼流圈18、中心扼流圈19、和外部扼流圈20 ;金属圆台14位于三维扼流圈I中间位置，金属圆台14包含中心位置的S馈电孔16和距离中心一定位置的四个L馈电孔15，S馈电孔16用于放置S馈电线10，四个L馈电孔15用于对微带花瓣振子2的馈电；金属内腔17为三维扼流圈I和微带花瓣振子2的腔体部分；三维扼流圈I外围包含三层扼流结构，分别为内部扼流圈18，中心扼流圈19和外部扼流圈20。内部扼流圈18主要抑制S频段的多径信号，与三维扼流圈I的顶部平齐；中心扼流圈19和外部扼流圈20主要抑制L频段的多径信号，中心扼流圈19距离三维扼流圈I的顶部15mm ;外部扼流圈20距离三维扼流圈I的顶部22mm。
[0028]本发明全导航系统高精度天线的工作和设计原理是:
[0029]天线的工作带宽由两个方面决定的，一是天线的阻抗带宽，即天线的驻波，二是天线的方向图带宽，即方向图的形状和增益，二者都要满足系统要求