北斗、gps、glonass宽频通用小天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种天线，尤其是一种北斗、GPS、GLONASS宽频通用小天线。
【背景技术】
[0002]北斗卫星导航系统从正式运营、全面对民用用户开放起，整个系统运行稳定，工作状态良好，已在测绘、电信、水利、交通运输、勘探和国家安全等诸多领域开始逐步发挥重要作用。北斗系统作为一种新的卫星导航定位系统，已经被各个领域所接受，随着北斗卫星导航的不断完善，北斗导航必将走出国门被全世界所接受，因此，有必要设计一款能同时满足GPS、GL0NASS、北斗(BD2)通用卫星的天线，是目前卫星导航系统天线领域所要解决的问题。目前主要的国际卫星导航系统民用频谱分布为:美国GPS的LI(1575.42±1.023MHz)、俄罗斯 GLONASS 的 Gl (1602±0.5625MHz)和中国北斗二代的 BI(1561.098±2.046MHz)，如果设计一款满足GPS、GLONASS, BD2导航系统通用天线，要求频率覆盖为 1559.052MHz-1602.5625 MHz，且带宽要求大于 43.5105MHz。
[0003]而现在市场上导航天线产品广泛采用微带天线，其最大的优点是工艺简单，调试方便，但工作频率带宽相对较窄，主要是覆盖GPS频段或者GLONASS或北斗的单模天线，称为传统的单峰天线；近来也出现了同时覆盖GPS、GLONASS频段，或者北斗二代、GPS频段的双模天线，主要的做法有如下两种:
[0004]第一种方法:采用传统的单峰天线技术，将天线中心频率调到GPS的1575.42MHz和北斗1561.098MHz之中心，即1568.259MHz，然后将天线带宽做到大于15MHz，但在1575.42MHz和1561.098MHz频点上驻波很难同时满足要求，天线的轴比也无法保证，性能明显下降；这种天线优点很明显体积小重量轻，但带宽窄，根本无法满足GPS、GLONASSdt斗(BD2)通用的要求；
[0005]第二种方法:将天线做成双峰天线(即双频)，将天线的两个频率分别调到1575.42MHz和1561.098MHz频点，同样采用陶瓷介质，不但能同时满足1575.42MHz和1561.098MHz频点处的驻波要求，且回波损耗明显降低。但是这种方法为了同时满足两个频点的技术指标要求时，已经牺牲了部分性能指标，尤其是圆极化的轴比根本无法与单个频点的指标相比；当然它更难同时满足GPS、北斗、GLONASS三个频点的要求。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种可实现宽频覆盖1559.052MHz-1602.5625 MHz频段，同时能接收GPS、GL0NASS、北斗(BD2)导航卫星信号的，做到三模通用的北斗、GPS、GLONASS宽频通用小天线。
[0007]为了达到上述目的，本实用新型所设计的一种北斗、GPS、GLONASS宽频通用小天线，它包括金属接地板，其特征是金属接地板上设有上导电层和介质材料，介质材料设在金属接地板和上导电层之间，上导电层上设有馈电点和圆极化缺口，馈电点是设在整个带宽的中心，且馈电点偏离天线的几何中心，圆极化缺口设在馈电点的几何对称位置处，这样设计将馈电点偏离天线的几何中心，实现阻抗匹配，且还采用同轴馈电，简化工艺要求，且便于和有源放大电路实现配合，天线回波损耗明显优于传统的单峰天线和双峰天线，天线圆极化的椭圆度也明显优于传统的单峰天线的椭圆度，略优于双峰天线的轴比，天线方向图明显优于传统其它天线，方向图的对称性也比其它传统天线更完美。
[0008]作为优选，馈电点和圆极化缺口的相对位置是可以改变的，这样设计当改变圆极化缺口与馈电点之间的相对位置时，可使其产生两个等幅正交的相位差为90°的辐射场，当缺口在馈电点左侧时为左旋极化，反之当缺口在馈电点右侧时为右旋极化，且极化缺口角度为0°?180°之间为右旋极化，角度为-180°?0°之间为左旋极化；上导电层、介质材料和金属接地板都是圆形的，介质材料可以采用PCB板、空气介质或其他低介电材料，上导电层、金属接地板可以采用铜、铝、银等低耗金属制成，这样设计是将天线做成圆形，这样天线谐振频率可设计在整个带宽的中心，还采用低介电常数介质，拓宽了天线带宽，且与传统方形导电层相比它的圆极化轴比可以做得更小，方向图的对称性也要更完美些。
[0009]作为优选，馈电点4偏离天线的几何中心的偏离程度与天线的阻抗匹配，且天线特征阻抗为50欧姆；因为馈电点偏离天线的几何中心，且其偏离程度影响天线的阻抗匹配，从天线几何中心向上导电层外边缘方向，阻抗逐步增大，所以为了使得GPS、北斗、GLONASS小天线能正常工作，需在调试过程中根据需要将天线特征阻抗调整到50欧姆。
[0010]本实用新型所得到的一种北斗、GPS、GLONASS宽频通用小天线，可实现阻抗匹配，并采用同轴馈电，简化了工艺要求，且便于和有源放大电路实现配合，且天线回波损耗明显优于传统的单峰天线和双峰天线，天线圆极化的椭圆度也明显优于传统的单峰天线的椭圆度并略优于双峰天线的轴比，天线方向图明显优于传统其它天线，方向图的对称性也比其它传统天线更完美，适合于大范围的推广和使用。
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型天线结构示意图。
[0012]图2是本实用新型天线结构剖面示意图。
[0013]图3是目前市场上应用的单峰天线的驻波及回波损耗图。
[0014]图4是双峰天线驻波及回波损耗图。
[0015]图5是本实用新型的驻波及回波损耗图。
[0016]图6是目前市场上广泛应用的单峰天线的圆极化极化图。
[0017]图7是双峰天线的圆极化极化图。
[0018]图8是本实用新型的圆极化极化图。
[0019]图9-图11是目前市场上广泛应用的单峰天线的方向图。
[0020]图12-图14是双峰天线的方向图。
[0021]图15-图17是本实用新型天线的方向图。
[0022]图中:上导电层1、介质材料2、金属接地板3、馈电点4、圆极化缺口 5。
【具体实施方式】
[0023]下面通过实施例结合附图对本实用新型作进一步的描述。
[0024]实施例1。
[0025]如图1-图17所示，本实施例描述的一种北斗、GPS、GLONASS宽频通用小天线，它包括金属接地板3，金属接地板3上设有上导电层I和介质材料2，介质材料2设在金属接地板3和上导电层I之间，上导电层I上设有馈电点4和圆极化缺口 5，馈电点4是设在整个带宽的中心，且馈电点4偏离天线的几何中心，圆极化缺口 5设在馈电点的几何对称位置处，馈电点4和圆极化缺口 5的相对位置是可以改变的，上导电层1、介质材料2和金属接地板3都是圆形的，馈电点4偏离天线的几何中心的偏离程度与天线的阻抗匹配，且天线特征阻抗为50欧姆。
[0026]比较图3-图5，本实用新型在1559.052MHz_1602.5625 MHz频率范围内的回波损耗，明显优于传统的单峰天线和双峰天线；单峰天线只有15MHz左右的带宽，远远不能达到GPS、GLONASS, BD2三模通用的带宽需要，双峰天线是形成两个1MHz左右的分离带宽，也不能满足需求，而本实用新型天线的Sll〈-10db频率范围为1545MHz?1616MHz，带宽达到70MHz，远大于三模通用天线所需的43.5MHzο且还预留一定的设计余度，为材料参数偏差、工艺差异和公差控制预留偏差空间，从而降低工艺及材料要求，提高良品率。
[0027]比较图6-图8，本实用新型的圆极化的椭圆度在1561.098MHz和1575.42MHz处也明显优于传统的单峰天线的椭圆度，略优于双峰天线的轴比。
[0028]比较图9-图17，本实用新型的方向图明显优于传统其它天线，方向图的对称性好，在整个上半球空间增益均匀，不像双峰天线在某一方向上出现增益缺陷，对于接收卫星信号更加稳定可靠。
【主权项】
1.一种北斗、GPS、GLONASS宽频通用小天线，它包括金属接地板(3)，其特征是金属接地板(3)上设有上导电层(I)和介质材料(2)，介质材料(2)设在金属接地板(3)和上导电层(I)之间，上导电层(I)上设有馈电点(4)和圆极化缺口(5)，馈电点(4)是设在整个带宽的中心，且馈电点(4)偏离天线的几何中心，圆极化缺口(5)设在馈电点的几何对称位置处。
2.根据权利要求1所述的一种北斗、GPS、GL0NASS宽频通用小天线，其特征是所述的馈电点(4)和圆极化缺口( 5 )的相对位置是可以改变的，上导电层(I)、介质材料(2 )和金属接地板(3 )都是圆形的。
3.根据权利要求1或2所述的一种北斗、GPS、GL0NASS宽频通用小天线，其特征是所述的馈电点(4)偏离天线的几何中心的偏离程度与天线的阻抗匹配，且天线特征阻抗为50欧姆。
【专利摘要】本实用新型公开了一种北斗、GPS、GLONASS宽频通用小天线，它包括金属接地板，金属接地板上设有上导电层和介质材料，介质材料设在金属接地板和上导电层之间，上导电层上设有馈电点和圆极化缺口，馈电点是设在整个带宽的中心，且馈电点偏离天线的几何中心，圆极化缺口设在馈电点的几何对称位置处。本实用新型所得到的一种北斗、GPS、GLONASS宽频通用小天线，实现阻抗匹配，并采用同轴馈电，简化工艺要求，且便于和有源放大电路实现配合，且天线回波损耗明显优于传统的单峰天线和双峰天线，天线圆极化的椭圆度也明显优于传统的单峰天线的椭圆度并略优于双峰天线的轴比，天线方向图明显优于传统其它天线，方向图的对称性也比其它传统天线更完美。
【IPC分类】H01Q15-24, H01Q5-50
【公开号】CN204348917
【申请号】CN201520081579
【发明人】傅胜明
【申请人】嘉善金昌电子有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月5日