馈电端短路环匹配的偶极子螺旋天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发实用新型涉及一种卫星导航天线技术领域，尤其指一种馈电端短路环匹配的偶极子螺旋天线。
【背景技术】
[0002]全球导航卫星系统(GlobalNavigat1n Satellite System，GNSS)是利用卫星为用户提供定位、导航、测绘、监测、授时服务，卫星导航具有全时空、全天侯、高精度、连续实时提供导航、定位和授时的特点，因此在经济发展、社会建设及管理、科学研究、灾害评估及防控以及军事领域起着至关重要的作用，关系国防安全和人们生活的方方面面。
[0003]目前全球有四大全球导航卫星系统(GNSS):美国的GPS (Global Posit1ningSystem)、俄罗斯的GL0NASS(Global Navigat1n Satellite System)、欧洲的Galileo和中国的北斗COMPASS。由于这些系统的卫星分布在不同的轨道平面，对每一个用户而言，单个导航系统的卫星在空间的分布有限，定位服务的精确度、安全性、可靠性和可用性无法得到保障；因政治、军事的需要，卫星系统的主控方还可能暂停服务或提供错误信息；未来的卫星定位导航必将是多模式兼容，多系统联合定位，多个导航系统的卫星形成互补和相互验证，能够增加可见卫星的数量，提高定位的精度、可靠性和安全性。特别是在城市峡谷、密林深处等信号受到严重遮挡的情况下优势很明显，卫星导航接收机向着多模兼容的方向发展，并且市场上已经有多模导航芯片。在民用导航方面，四大导航系统的工作频段为:美国GPS 的 L1 (1575.42±1.023MHz)、俄罗斯 GL0NASS 的 G1 (1602±0.5625MHz)、欧洲 Galileo的 El (1561.098±2.046MHz)和中国北斗二代的 B1 (1561.098±2.046MHz)频段。民用的GNSS 天线工作频率为 1559.052MHz-1602.5625 MHz。
[0004]天线是卫星导航系统的前端，主要功能是用于接收卫星导航信号，其性能的优劣在一定程度上决定着卫星导航系统的性能。如今的导航天线不仅要满足用户对接收卫星导航信号质量的要求，还要符合导航终端体积小型化的要求，因此天线尽可能占用较小的空间体积，同时保证较好的天线性能。目前，市场上比较多的导航天线产品只是涵盖GPS频段或者GPS、GL0NASS频段，或者北斗二代与GPS结合的频段。因此有必要设计能够覆盖四大导航系统的GNSS天线，同时兼顾四大卫星导航系统，实现全球导航卫星系统共用的通用导航天线。考虑到工艺差异及应用环境差异，天线覆盖的频段要求更大。
[0005]目前应用的导航天线主要采用螺旋天线和贴片天线技术为主，它们都有各自的优缺点。
[0006]螺旋天线为宽带天线，能覆盖GNSS频段，平面螺旋天线尺寸与工作波长成正比，因此天线整体笨重、体积较大、占用空间大，制造成本高；立体螺旋天线纵向高度较大，剖面高、难以共形、制作复杂；并且螺旋天线一般需要复杂的馈电结构，两臂螺旋需要巴伦结构，四臂螺旋需要分路器，如申请号为201410117350.6的发明专利，发明名称为“一种宽带宽波束圆极化四臂螺旋天线”，采用电桥实现功分器功能。申请号为201410125651.3的发明专利，发明名称为一种顶端谐振四臂螺旋天线，采用一分四正交功分器实现功分功能。
[0007]贴片天线结构简单、制造成本低、体积较小、占用空间小，但采用常规设计方式，阻抗带宽比较窄，低仰角增益也难以满足要求，因此不能同时覆盖GNSS的所有频段，用于单独接收GPS或北斗或GL0NASS的单频卫星导航天线，为了实现小型化，一般采用高介电陶瓷，需要采用稀土材料高温烧结及金银等贵重金属，工艺复杂成本高，横向尺寸最常用的为 25*25mm，纵向高度为 6 ?10mm。如文献[X.Li, L.Yang,，，Novel Design of BroadbandStrip Lines Fed Patch Antenna For GNSS Applicat1n, ，， Microwave Opt Technol Lett55(2013)，2062-2066.]提出一种小型化的GNSS天线，尺寸减小到80mm*80mm*30mm，采用的是FR4介质；申请号为201310738702.5的发明专利，发明名称为“宽频带、小型化、宽波束多模卫星导航天线”，采用的是空气介质；其实现的无源GNSS天线尺寸为70mm*70mm*25mm。
[0008]现有一种申请号为201410117350.6名称为《一种宽带宽波束圆极化四臂螺旋天线》的中国发明专利申请了一种螺旋天线，其结构包括包括辐射主体和馈电网络，所述辐射主体由印刷在柔性介质板上的四个螺旋臂组成；每个螺旋臂均由一条主臂和一条寄生臂组成，并且每个螺旋臂中的主臂与寄生臂的顶部通过金属片连接；每个主臂均由依次连接的顶部金属片、中部金属片和底部金属片组成；其中，底部金属片和顶部金属片的宽度相同且均比中部金属片宽。该实用新型目的是提供一种低成本高增益宽频带宽波束圆极化四臂螺旋天线，但其缺点是，尺寸过大，结构复杂，重量过重，成本高，辐射效率不理想所以其结构还有待于改进。
【发明内容】
[0009]本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种小型化，结构简单，成本低的，辐射效率高的天线。本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种馈电端短路环匹配的偶极子螺旋天线，包括有天线的外壳和外壳内的天线主体，其特征在于:所述天线主体上部设置有按照双螺旋环绕方式的偶极子结构的振子，所述振子设置于振子支撑架内，所述天线主体下部包括有射频PCB板、放大电路和屏蔽罩，所述支撑架设置于天线主体中间的射频PCB板上，所述射频PCB板上设置有馈电点和接地点，所述振子与射频PCB板平行，所述放大电路设置于射频PCB板的下表面，所述屏蔽罩设置于射频PCB板下表面。
[0010]作为改进，所述外壳包括上盖和下盖，所述上盖和下盖盖合将天线主体保护在内，所述下盖下置有一块反射金属板。
[0011]作为改进，所述振子包括有起支撑作用的短路环和螺旋臂，短路环设置于馈电点和接地点上，且短路环垂直于射频PCB板上，连接振子。
[0012]作为改进，所述屏蔽罩扣置在射频PCB板下表面上构成一个保护腔将放大电路保护起来。
[0013]进一步改进，所述保护腔的一旁设置有一馈线，所述馈线一端设置于保护腔，另一端穿出上盖外。
[0014]进一步改进，所述的放大电路中设置有二级放大、带通滤波器、防静电电路和电源管理电路。
[0015]进一步改进，所述射频PCB板的上表面采用金属面，作为放大电路的地平面，同时间作为天线主体的底板。
[0016]作为改进，所述螺旋臂个数增加或使用不同长度的螺旋臂，且长度与所需工作频率相适配。
[0017]进一步改进，所述螺旋臂同时左右螺旋，且与极化形式想适配。
[0018