专利名称：立体布阵的小型化自适应卫星导航天线的制作方法
技术领域：
本发明属于卫星导航定位系统，特别涉及适用于小型化自适应导航系统的前端天线。
背景技术：
自适应卫星导航天线是智能天线的一种，可以实时调整天线方向图，在干扰方向形成零陷，实现空域滤波，从而保证天线信号的收发。根据自适应天线的工作原理，I个N元阵列，具有N-I个自由度，最多可以抗来自N-I个不同方向的干扰。阵元个数的增多为提高信噪比提供了可能，但同时增加了阵列的复杂度、体积及成本。实际设计时需要对这两方面的因素折中考虑。构成自适应天线阵的阵元可按任意方式排列，但通常是按直线等距、圆周等距或平面等距排列的，并且各阵元有一致的取向。圆阵与线阵相比，具有零陷全方位可控等优点，抗干扰效果更好，因而更为实用。与圆阵相比，Y形阵选定I个阵元作为主阵元，负责接收信号；其它阵元为辅助阵元，负责抑制干扰。这样可以针对主阵元与辅助阵元的不同特点采用更为灵活的设计。天线阵元间的相对位置对整个系统的性能有很大影响。阵元间距过小会导致严重的互耦现象，使干扰方向形成的零点变宽，零陷变浅。一般认为间距应不小于半波长，实际应用中，天线往往安装尺寸受限，不能满足间距半波长的要求。这种情况下圆阵中每个阵元因为受到其它阵元的较强互耦，低仰角增益波动较大，甚至可能影响信号在无干扰情况下的正常接收；平面Y形阵虽然相对于主阵元结构对称，对抑制主阵元低仰角增益波动有所益处，但各辅助阵元与主阵元间距进一步减小，互耦影响更为强烈。一般地，自适应卫星导航天线阵元可采用微带天线形式以及介质谐振天线等形式，在很多天线尺寸受限的场合中，平面阵采用这些低剖面的阵元，一方面在长宽方向上阵元间距严重受限，另一方面在高度方向上利用效率也很低。
发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供了一种立体布阵的小型化自适应卫星导航天线，使自适应卫星导航天线的结构趋于小型化，解决了小型自适应阵列中的互耦影响问题以及主阵元性能改善的问题。本发明的技术解决方案是立体布阵的小型化自适应卫星导航天线，包括天线主阵元、主阵元地板、主阵元馈电线、主阵元支架、天线辅助阵元、天线辅助阵元转接地板、辅助阵元馈电线、阵列地板、主阵元馈电网络印制板、主阵元馈电网络盒、主阵元插座、辅助阵元馈电网络印制板、辅助阵元馈电网络盒、辅助阵元插座；天线主阵元固定在主阵元地板中心，主阵元地板固定连接在主阵元支架上；主阵元支架固定连接在阵列地板中心；天线辅助阵元固定连接在天线辅助阵元转接地板上；天线辅助阵元转接地板固定连接在阵列地板上；主阵元馈电线使用同轴半钢电缆，其两端分别焊接于天线主阵元的馈点处以及主阵元馈电网络印制板的馈点处；辅助阵元馈电线的两端分别焊接于天线辅助阵元的馈点处以及辅助阵元馈电网络印制板的馈点处；主阵元馈电网络印制板被封装在主阵元馈电网络盒中，辅助阵元馈电网络印制板被封装在辅助阵元馈电网络盒中；主阵元馈电网络盒和辅助阵元馈电网络盒均被封装在阵列地板内；主阵元馈电网络盒的下端装有主阵元插座，辅助阵元馈电网络盒的下端装有辅助阵元插座；天线主阵元、主阵元地板、主阵元馈电线、主阵元馈电网络印制板、主阵元馈电网络盒、主阵元插座作为主接收单元，接收外部信号；天线辅助阵元、天线辅助阵元转接地板、辅助阵元馈电线、辅助阵元馈电网络印制板、辅助阵元馈电网络盒、辅助阵元插座作为辅助抗干扰单元，抑制干扰信号；辅助抗干扰单元数目不少于3个，并绕阵列地板的中心均匀分布。所述的天线主阵元可采用微带天线或介质谐振天线。所述的天线辅助阵元可采用微带天线或介质谐振天线。所述的天线主阵元采用回流焊的方式固定在主阵元地板中心。 所述主阵元馈电网络盒以及辅助阵元馈电网络盒均采用封闭的金属盒子。本发明与现有技术相比的优点在于I、通过中心主阵元支架，保证主阵元不受其它阵元的强互耦影响，改善了主阵元的电性指标，确保在导航天线安装尺寸严格受限时天线主阵元可以正常搜星。2、有效利用了空间，拉大了各阵元间距尤其是主阵元与各辅助阵元的间距，降低了阵元间互耦。并且对阵元多点馈电改善了低仰角增益的稳定性。3、在具备上述优点的同时，保持了自适应阵列的紧凑结构。
图I为本发明的外形结构示意图；图2为本发明沿轴向的剖面图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明。如图I、图2所示，本发明立体布阵的小型化自适应卫星导航天线，包括天线主阵元I、主阵元地板2、主阵元馈电线3、主阵元支架4、天线辅助阵元5、天线辅助阵元转接底板
6、辅助阵元馈电线7、阵列地板8、主阵元馈电网络印制板9、主阵元馈电网络盒10、主阵元插座11、辅助阵元馈电网络印制板12、辅助阵元馈电网络盒13、辅助阵元插座14 ；天线主阵元I以及天线辅助阵元5的基板均采用高介电常数的材料以减小阵元尺寸；对各阵元采用双点馈电或多点馈电的形式以弥补高介电常数材料对带宽的影响，同时改善阵元低仰角增益的波动程度；各阵元馈电取向绕中心轴一致分布；在阵列地板中心采用支架将主阵元置于适宜的高度以增大主阵元与各辅助阵元的间距，支架的高度可视应用环境而定，提升支架高度虽然有利于进一步减小主阵元与各辅助阵元间的耦合，但同时会占用更多立体空间，并且降低了天线对力学环境的适应能力。立体布阵结构对主阵元来讲是对称设计，有效地保证了主阵元的低仰角增益等各项电性能指标。主阵元支架4所用材料可视情况选择金属或介质，主阵元支架4的直径会对辅助阵元的方向图有直接的影响，应该在保证应用场合所需的结构强度的前提下，尽可能减小该尺寸。主阵元支架4上的主阵元地板2的尺寸应该适中，尺寸过大会遮挡下层天线辅助阵元5的辐射，尺寸过小则不足以保证天线主阵元I的优良电性。天线主阵元I采用双点馈电或者多点馈电以实现圆极化并且改善低仰角增益的稳定性。主阵元馈电线3使用同轴半钢电缆，顶部剥去外皮及介质部分穿过主阵元地板2至馈电处固定，并从主阵元支架4内往下延伸，底部固定于主阵元馈电印制板9的对应馈电位置，经主阵元馈电网络盒10后从主阵元插座11输出。天线主阵元I与天线辅助阵元5采用回流焊的形式分别焊接于主阵元地板2与天线辅助阵元转接地板6上。阵列地板8内的主阵元馈电网络印制板9以及辅助阵元 馈电网络印制板12可以设计为与低噪声放大器集成的形式。天线辅助阵元5、天线辅助阵元转接地板6、辅助阵元馈电线7、辅助阵元馈电网络印制板12、辅助阵元馈电网络盒13、辅助阵元插座14作为一组装置，此组装置用于抗干扰；一般来说，此装置组数不少于3组，且排列时尽量绕阵列地板8中心均匀分布。本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
权利要求
1.立体布阵的小型化自适应卫星导航天线，其特征在于包括天线主阵元(I)、主阵元地板(2)、主阵元馈电线(3)、主阵元支架(4)、天线辅助阵元(5)、天线辅助阵元转接地板(6)、辅助阵元馈电线(7)、阵列地板(8)、主阵元馈电网络印制板(9)、主阵元馈电网络盒(10)、主阵元插座(11)、辅助阵元馈电网络印制板(12)、辅助阵元馈电网络盒(13)、辅助阵元插座(14);天线主阵元(I)固定在主阵元地板(2)中心，主阵元地板(2)固定连接在主阵元支架(4)上；主阵元支架(4)固定连接在阵列地板(8)中心；天线辅助阵元(5)固定连接在天线辅助阵元转接地板(6)上；天线辅助阵元转接地板(6)固定连接在阵列地板(8)上；主阵元馈电线⑶使用同轴半钢电缆，其两端分别焊接于天线主阵元⑴的馈点处以及主阵元馈电网络印制板(9)的馈点处；辅助阵元馈电线(7)的两端分别焊接于天线辅助阵元(5)的馈点处以及辅助阵元馈电网络印制板(12)的馈点处；主阵元馈电网络印制板(9)被封装在主阵元馈电网络盒(10)中，辅助阵元馈电网络印制板(12)被封装在辅助阵元馈电网络盒(13)中；主阵元馈电网络盒(10)和辅助阵元馈电网络盒(13)均被封装在阵列地板(8)内；主阵元馈电网络盒(10)的下端装有主阵元插座(11)，辅助阵元馈电网络盒(13)的下端装有辅助阵元插座(14);天线主阵元(I)、主阵元地板(2)、主阵元馈电线(3)、主阵元馈电网络印制板(9)、主阵元馈电网络盒(10)、主阵元插座(11)作为主接收单元，接收外部信号；天线辅助阵元(5)、天线辅助阵元转接地板(6)、辅助阵元馈电线(7)、辅助阵元馈电网络印制板(12)、辅助阵元馈电网络盒(13)、辅助阵元插座(14)作为辅助抗干扰单元，抑制干扰信号；辅助抗干扰单元数目不少于3个，并绕阵列地板(8)的中心均匀分布。
2.根据权利要求I所述的立体布阵的小型化自适应卫星导航天线装置，其特征在于所述的天线主阵元(I)可采用微带天线或介质谐振天线。
3.根据权利要求I所述的立体布阵的小型化自适应卫星导航天线装置，其特征在于所述的天线辅助阵元(5)可采用微带天线或介质谐振天线。
4.根据权利要求I所述的立体布阵的小型化自适应卫星导航天线装置，其特征在于所述的天线主阵元(I)采用回流焊的方式固定在主阵元地板(2)中心。
5.根据权利要求I所述的立体布阵的小型化自适应卫星导航天线装置，其特征在于所述主阵元馈电网络盒(10)以及辅助阵元馈电网络盒(13)均采用封闭的金属盒子。
全文摘要
立体布阵的小型化自适应卫星导航天线，包括天线主阵元、主阵元地板、主阵元馈电线、主阵元支架、天线辅助阵元、辅助阵元转接地板、辅助阵元馈电线、阵列地板、主阵元馈电网络印制板、主阵元馈电网络盒、主阵元插座、辅助阵元馈电网络印制板、辅助阵元馈电网络盒、辅助阵元插座。本发明将天线阵元进行立体式布阵设计，在满足小型化要求的前提下，降低了主阵元与辅助阵元、辅助阵元之间的同频段耦合干扰。与常见的平面多阵元自适应天线相比，立体式布阵设计既提升了主阵元的各项电性能指标，又保证了辅助阵元自适应调零的性能，适用于小型化自适应卫星导航设备。
文档编号H01Q1/12GK102938492SQ20121045388
公开日2013年2月20日 申请日期2012年11月13日 优先权日2012年11月13日
发明者石磊, 陈剑, 刘昊, 郭丽 申请人:北京遥测技术研究所, 航天长征火箭技术有限公司