专利名称：螺旋gps授时天线的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及GPS卫星导航定位、通信和电波传播等技术领 域，特别是一种螺旋GPS授时天线。
背景技术：
时间信号的准确与否，直接关系到人们的日常生活、工业生产和 社会发展。随着科学技术的发展，精确的时间同步需求越来越广泛。 利用GPS接收机接收卫星上的"原子钟"时间信号，然后把数据传输 给单片机进行处理并显示出时间，不同设备将各自GPS接收机输出的 时间信号修正成标准时间，便可使不同设备之间的时间精确统一，其 精度可达到几十纳秒。
随着技术的不断发展，GPS接收机的集成度越来越高，价格越来 越低。因此，GPS授时己经成为目前应用最广泛的高精度卫星授时手 段。到2005年止，世界上使用GPS单信道C/A码进行授时的精度可 达11.5ns，使用多信道C/A码进行授时的精度可达5.7ns。这种卫星授 时同步技术在航空航海、陆上交通、科学考察、极地探险、地理测量、 气象预报、设备巡检、系统监控等方面的应用日益广泛。
目前，市场上的GPS授时天线有介质贴片天线和四臂螺旋天线。 介质贴片天线的缺点是增益低，不能抑制多路径效应，在净空条件较 差时，难以保证授时精度。四臂螺旋天线结构复杂，正交平衡馈电复 杂，对加工精度有较高的要求，制作成本较高，同时该种天线增益较 低，不适合应用于多路径干扰严重的环境。巿面上高增益、能抑制多 路径效应的授时天线价格昂贵，难以被广大用户所接受。普通GPS授 时天线在使用时，必须选择净空条件好、远离反射源、避开电磁干扰 的场地，环境的好坏直接影响授时系统的精度。在实际使用过程中，想要完全满足使用条件是很难的，尤其是在一些特殊的使用场合，如 在高楼林立的城市、群山环抱的山谷、遮挡严重的原始森林、多路径 干扰强的舰船等，恶劣的使用环境极大地限制了授时系统的使用。市 面上高增益、能抑制多路径效应的授时天线价格昂贵，难以被广大用 户所接受，因此，设计一种结构简单、增益高、能抑制多路径效应的 螺旋GPS授时天线具有重大意义，且有着广泛的使用空间。
发明内容
本实用新型的目的是在于提供一种方向性强、增益高、结构简单、
成本低，并能抑制多路经效应的螺旋GPS授时天线。
为了实现本实用新型的目的，发明人提出了一种螺旋GPS授时天 线的技术方案，它包括天线管体、固定结构、连接结构、基座、低噪 声放大器五部分组成，所述天线管体按右旋方式、沿管体布置有螺旋 导线固定节距，管体根部设有外螺纹，且有一凹槽，以利于固定结构 将天线管体垂直固定在基座上。管体其余部分按右旋方式设有螺旋线 槽，天线导线绕在螺旋线槽内，保持天线导线具有均匀的节距，以免 导线在管体上滑动而改变天线性能。螺旋导线的节距为5cm，圈数为 〗5匝，槽的直径为2.5mm，槽深度为1.5mm。
所述固定结构由固定螺帽、止动垫片和管体上的外螺纹结构组成， 止动垫片呈圆形并沿外圆布置有外凸起卡轮和一个内凸卡，相邻两个 外凸起卡轮夹角为30°，内凸起卡在天线管体末端的凹槽内，固定螺 帽设有间相等的凹槽，与止动垫片上的外凸起卡轮匹配紧固，外凸起 卡轮在天线管体固定后，弯折后卡在固定螺帽的凹槽内，防止天线管 体转动。
所述连接结构由带法兰盘的50欧姆N型接头组成。N型接头的法 兰盘固定在基座接地面的背面，在天线导体根部取1/4圈螺旋进行渐 变锥削过渡至同轴线，然后将其连接点焊接到N型接头的信号柱上， 这样天线接收到的信号就能通过接头传给接收设备。所述基座由杯状接地面和木制固定圆盘组成，杯状接地面可以有效
降低天线的旁瓣和后瓣，杯底中心开有直径57mm的圆孔，以方便将 天线体穿过杯状接地面后垂直固定在基座上。在中心孔一侧设有两个 小孔，用于固定50欧姆N型接头的法兰盘，天线导体根部的1/4圈螺 旋进行渐变锥削过渡后，穿过两个小孔之间的小孔，焊接在50欧姆N 型接头的信号柱上。同时，杯状接地面四周设有四个对称的孔，并与 木制固定圆盘上的四个小孔匹配连接固定。木制固定圆盘中心开有圆 孔，用于天线固定。
所述低噪声放大器是市面上生产的GPS低噪声放大器，其增益可 以根据连接线的长度选择，以保证将天线信号无衰减地传输给接收设备。
本实用新型的优越性在于
1) 方向性强、高增益、低噪声系数。该天线的方向性可以达到
24.5°，天线的增益为12.5dB，当前端接有30dB低噪声放大器时，天 线的总体增益可以增加到42dB，噪声系数为0.9。该天线可以使用较 长的电缆，且能在卫星信号较弱的地区使用。
2) 快速锁定卫星，运行稳定。高增益使得接收机接收到的信号较 强，容易快速捕获跟踪卫星，从而快速锁定卫星，提供授时功能。
3) 结构简单，价格便宜。该天线采用市面上常见的材料制成，无 需特殊材料，且结构简单，不需要复杂的机械加工，因此，结构简单， 成本较低，容易被广大用户所采用。
4) 可以有效抑制多路径效应，使用领域广泛。该天线方向性强， 可以对方向性以外的范围进行有效的抑制，同时采用杯状接地面，能 有效减小天线的旁瓣和后瓣，因此可以有效抑制多路径效应。
图1本实用新型整体结构装配图， 图2本实用新型截面图，图3本实用新型止动垫片形状图， 图4本实用新型固定螺帽形状图，
图5本实用新型杯状接地面形状图， 图6本实用新型木制固定圆盘形状图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进一步说明图1中，天线整体结构 由天线管体、杯状接地面、N型接头、止动垫片、固定螺帽和木制固
定圆盘组成。
在图1，图2中，所述天线体由按右旋方式、固定节距绕在特定 直径PVC材料管上的导线组成。导线选用直径为2.5mm的电工纯铜 线，PVC材料管选用市面上常见的直径64mm，厚度5.8mm的标准 管材，长度80cm。管体根部2cm长度范围内加工有外螺纹，且有一 凹槽，以利十止动垫片的内凸起卡在凹槽内，防止天线管体转，同时 可以将天线体垂直固定在基座上。管体其余部分设有右旋方式的螺旋 线槽，槽的直径为2.5mm,槽深度为1.5mm，天线导线绕在螺旋线槽 内，保持天线导线具有均匀的节距，以免导线在管体上滑动而改变天 线性能。螺旋导线的节距为5cm，圈数为15匝。
在图3、图4中，固定螺帽、止动垫片和天线管体上的外螺纹结 构组成天线的固定结构。天线管体的外螺纹部分穿过接地面后，垫上 止动垫片，将止动垫片的内凸起卡在外螺纹结构的凹槽内，旋紧固定 螺帽，将止动垫片上的一个外凸起卡在固定螺帽的槽内，就可将天线 体垂直固定在基座上。止动垫片有12个外凸起和一个内凸起，相邻两 个外凸起夹角为30°，内凸起卡在天线管体末端的凹槽内，外凸起在 天线管体固定后，弯折后卡在固定螺帽的凹槽内，防止天线管体转动。 固定螺帽有四个间隔90 。的凹槽，用于在天线管体固定后，将止动垫 片的外凸起弯折后卡在其中，防止天线管体转动。
在图5、图6是杯状接地面尺寸图和木制固定圆盘尺寸图，杯状接地面和木制固定圆盘组成了天线的基座。杯状接地面可以有效降低天
线的旁瓣和后瓣，由厚度为3mm的铝材料制成，杯底直径23cm，杯 沿高度12cm，杯底中心开有直径57mm的圆孔，以方便将天线体穿 过接地面后垂直固定在基座上；直径为5mm的两个小孔，用于固定 50欧姆N型接头的法兰盘，天线导体根部的1/4圈螺旋进行渐变锥削 过渡后，穿过直径为8mm的小孔，焊接在50欧姆N型接头的信号 柱上；同时，接地面还有四个对称的直径为10mm的孔，用于同木制 固定圆盘进行连接固定。木制固定圆盘厚度为8mm，直径为23cm， 圆盘中心开有直径为30mm的圆孔，以方便将天线固定在需要的地方； 圆盘四周开有直径为10mm的四个小孔，通过四个长螺栓和螺帽固定 到接地面上，组成天线的基座。
权利要求1.螺旋GPS授时天线，它包括天线管体、固定结构、连接结构、基座、低噪声放大器五部分组成，其特征在于所述天线管体按右旋方式、沿管体布置有螺旋导线固定节距，管体根部设有外螺纹，且有一凹槽，管体其余部分按右旋方式设有圆形螺线槽，天线导线绕在螺线槽内；所述固定结构由固定螺帽、止动垫片和管体上的外螺纹结构组成，止动垫片呈圆形并沿外圆布置有外凸起卡轮和一个内凸卡，相邻两个外凸起卡轮夹角为30°，内凸起卡在天线管体末端的凹槽内，固定螺帽设有间相等的凹槽，与止动垫片上的外凸起卡轮匹配紧固；所述连接结构由带法兰盘的50欧姆N型接头组成，N型接头的法兰盘固定在基座接地面的背面，在天线导体根部取1/4圈螺旋进行渐变锥削过渡至同轴线，然后将其连接点焊接到N型接头的信号柱上；所述基座由杯状接地面和木制固定圆盘组成，杯底中心开有圆孔，天线体穿过杯状接地面后垂直固定在基座上，在中心孔一侧设有两个小孔，用于固定50欧姆N型接头的法兰盘，天线导体根部的1/4圈螺旋进行渐变锥削过渡后，穿过两个小孔之间的小孔，焊接在50欧姆N型接头的信号柱上。
2. 根据权利要求1所述的螺旋GPS授时天线，其特征是所述螺 旋导线的节距为5cm，圈数为15匝，槽的直径为2.5mm，槽深度为 1.5mm。
3. 根据权利要求1所述的螺旋GPS授时天线，其特征是所述杯状接地面四周设有四个对称的孔，并与木制固定圆盘上的四个小孔匹 配连接固定，木制固定圆盘中心开有圆孔，用于天线固定。
专利摘要本实用新型提供一种螺旋GPS授时天线，它由天线管体、基座、固定结构、连接结构、低噪声放大器五部分组成。天线体按右旋方式、固定节距绕在PVC材料管上，螺旋导线的节距为5cm，圈数为15匝。天线管体穿过基座的杯状接地面后，垫上制动垫片，旋紧固定螺帽，将制动垫片上的外凸起卡在固定螺帽的槽内，就可将天线体垂直固定在基座上。本实用新型方向性强、增益高、噪声系数低，能快速锁定卫星，稳定运行，结构简单，价格便宜，且可以有效抑制多路径效应。
文档编号H01Q1/12GK201374383SQ20092008366
公开日2009年12月30日 申请日期2009年2月12日 优先权日2009年2月12日
发明者崔国恒, 曹可劲, 朱银兵, 捷 汪, 胡东亮, 许江宁, 恒 马 申请人:中国人民解放军海军工程大学