专利名称：机载卫星导航多频天线的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种机载卫星导航多频天线。
背景技术：
随着卫星导航定位事业的迅速发展，导航终端设备普遍采用了多系统组合导航定位技术以提高定位精度和稳定度，目前全球范围内有GPS、格洛纳斯、北斗、伽利略四个卫星导航定位系统，这就要求导航终端设备具备能同时接收和处理其中几个导航系统甚至全部四个导航系统的多个频率的导航信号的能力，所以作为导航终端设备最前端的天线也必须具备多频工作性能。另外，安装在飞机上的导航天线由于特殊安装使用环境的限制，对天线的形状、体积和重量以及可靠性提出了更为严苛的要求。为满足机载设备空气动力学性能要求，天线必须具有流线型的外形和尽量小的高度(对导航天线来说这个高度不超过20毫米)。同时飞机在快速起降过程中天线周围温度会剧烈的变化，所以要求天线不但能在高温和低温环境下，还要能在极高的温度冲击以及强冲击振动下都能可靠稳定的工作。目前普遍使用的卫星导航天线一般是单频工作，且体积较大，结构设计方面没有考虑耐温度冲击及机械振动冲击，不能满足多频工作及机载安装要求。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有相关技术中存在的缺陷，提供一种能够满足多频工作及机载安装要求的机载卫星导航多频天线。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种机载卫星导航多频天线，包括天线罩、设置在天线罩底部的金属底板以及设置在天线罩与金属底板之间的天线主体；所述天线主体包括连接在金属底板上的PCB板(印制电路板)、以及上下叠放在PCB板上的上层微带天线与下层微带天线，所述上层微带天线与下层微带天线分别工作于不同工作频带。所述天线罩采用玻璃钢材料制成。所述天线罩的外形呈流线型。所述上层微带天线与下层微带天线的介质材料均采用介质常数为10.(Γ25.0的高介电常数的微波复合材料制成。所述天线罩与金属底板通过紧固螺钉固定连接，所述紧固螺钉的轴线方向上开设有贯通所述紧固螺钉底部的通孔。所述上层微带天线与下层微带天线相对所述PCB板居中叠放在所述PCB板上。所述PCB板的周边开设有数个安装孔，所述金属底板对应设有连接孔，通过连接件穿置在所述安装孔与所述连接孔中将所述天线主体固定连接在所述金属底板上。所述天线主体还包括射频接头，所述PCB板的下表面形成有射频电路，所述射频接头以其一端连接在所述PCB板下表面的射频电路上； 所述金属底板上设有射频输出接头，所述射频接头的另一端插接所述射频输出接头上。所述机载卫星导航多频天线还包括密封垫圈，设置在所述天线罩与所述金属底板的接触面之间。所述机载卫星导航多频天线还包括O型密封圈，所述金属底板下表面对应所述O型密封圈设有环形槽，所述O型密封圈置于所述环形槽中。本实用新型通过工作于不同频带的微带天线，能够同时接收多个频段的卫星导航信号，在多个不同的频段上都具有良好的驻波比、圆极化轴比和低仰角增益性能，具有结构小巧牢固、耐高低温、耐极高的温度冲击和强机械振动冲击、可靠性高的特性，能够满足多频工作及机载安装要求。
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中:图1是本实用新型的机载卫星导航多频天线的剖面结构示意图；图2是本实用新型的机载卫星导航多频天线的天线主体的结构示意图；图3是图2所示天线主体的俯视图；图4是本实用新型的机载卫星导航多频天线的底面结构示意图；图5是图4所示紧固螺钉的剖面结构示意图；图6是图1中A部分的放大结构示意图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式
。如图1至图3所示，本实用新型的机载卫星导航多频天线，包括天线罩1、天线主体2以及金属底板3，金属底板3设置在天线罩I底部，天线主体2设置在天线罩I与金属底板3之间，组成一整体的天线，适用于机载卫星导航。如图1所示，天线罩I呈弧形顶的罩体结构，将天线主体2罩设在其中。该天线罩I的外形呈流线型，满足了机载设备空气动力学性能要求。为了减小机体(如飞机)高速运动下的空气阻力，天线罩I的高度越小越好，在本实施例中，天线罩I的高度为19毫米，长度和宽度分别为120毫米和80毫米，而其厚度可小于3毫米，从而天线罩I的体积可小于120X80X20毫米，进而使得天线整体体积小，具有结构小巧的特点。本实用新型中，天线罩I的材料选取最好满足以下条件:①、良好的绝缘性，电磁波透过性能好，即材料的介电常数低、电磁波损耗小、强度高、耐腐蚀、耐老化、抗机械冲击振动、耐高低温和极高的温度冲击，可以保证天线在零下55度至80度的温度范围内及短时间内温差的急剧变化条件下都能正常工作，天线罩I不开裂并保证气密性。综合考虑上述要求，在本实施例中，天线罩I采用玻璃钢材料制成。如图2及图3所示，天线主体2包括连接在金属底板3上的PCB板21、连接在PCB板21上的射频接头22及上下叠放在PCB板21上的上层微带天线23与下层微带天线24。PCB板21的下表面形成有射频电路，射频接头22以其一端连接在PCB板21下表面的射频电路上。在本实施例中，射频接头22通过锡焊焊接在PCB板21的射频电路上。PCB板21的周边开设有数个安装孔210，金属底板3对应设有连接孔30，通过连接件穿置在安装孔210与连接孔30中将天线主体2固定连接在金属底板3上，上层微带天线23与下层微带天线24同样通过连接件8 (如螺钉)固定连接在PCB板21上。上层微带天线23与下层微带天线24分别工作于不同工作频带,其中下层微带天线24可工作于北斗二代B3频段，上层微带天线23为宽频带天线，工作于GPS L1、格洛纳斯LI和北斗二代BI频段，实现天线的多频工作，能够同时接收我国北斗、美国GPS、俄罗斯的格洛纳斯三个卫星导航系统的共四个频段的广播信号。所述上层微带天线23与下层微带天线24的介质材料采用中高介电常数的微波复合材料以减小天线体积，一般来说选用的介质常数越大，相应的天线体积就越小，然而高介电常数的介质会降低天线的工作频带，因此应该视工作频带和天线体积要求选取适当数值的介质材料，其取值范围在10.(Γ25.0之间，在本实施例中，上层微带天线23与下层微带天线24的介质的介电常数都优选10.0,其厚度视工作频带要求可为3-12毫米，优选3.18毫米。上层微带天线23与下层微带天线24采用相对PCB板21居中方式叠放在PCB板21上，这种叠放方式不仅在平面结构上节省了空间尺寸，利于天线尺寸的减小，可使天线尺寸降低到55 X 55 X 6.36毫米，满足了小型化安装和使用要求，而且可很好地保证天线的最大辐射方向位于天线轴线上，上、下层微带天线23、24之间的电磁耦合最小以及天线具有较佳的仰角增益、圆极化轴比性能。如图4及图5所示，金属底板3通过紧固螺钉4与天线罩I固定连接，该紧固螺钉4为特制的中空螺钉，较于普通螺钉不同的是，该紧固螺钉4的轴线方向上开设有贯通紧固螺钉4底部的通孔40。使用该紧固螺钉4在将金属底板3与天线罩I紧固连接成一气密的整体的同时，又允许其他螺钉通过紧固螺钉4的通孔40将天线安装在机体表面相应位置上。金属底板3可采用铝合金板加工成型。金属底板3上设有射频输出接头5，射频输出接头5可通过螺钉安装在该金属底板3上，所述射频接头22的另一端插接在该射频输出接头5上，该种采用插接的连接方式实现了信号无损耗的传输，避免了使用射频电缆带来的安装不便的问题，提高了可靠性。如图1所示，本实用新型的机载卫星导航多频天线还包括密封垫圈6，设置在天线罩I与金属底板3的接触面之间，增强天线罩I与金属底板3之间的气密性。如图1及图6所示，本实用新型的机载卫星导航多频天线还包括O型密封圈7，在金属底板3下表面对应O型密封圈7设有环形槽31，O型密封圈7置于环形槽31中。当将本实用新型的天线安装在机体(如飞机)表面上时，该O型密封圈7对天线与机体相连处起到密封作用。密封垫圈6与O型密封圈7均可采用硅橡胶材料制成，该种材料具有优异的耐高低温特性，能在-60°C至+250°C下长期使用，还具有良好的电绝缘性、耐氧抗老化性及耐光抗老化性等性能。组装时，首先利用螺钉将上层微带天线23、下层微带天线24与PCB板21紧固连接成天线主体2 ;接着将天线主体2置于金属底板3上，PCB板21的安装孔210对齐金属底板3上相应的连接孔30，射频接头22对准金属底板3上射频输出接头5上端，向下按压使射频接头22与射频输出接头5接触连接；然后通过螺钉穿置在安装孔210与连接孔30中将天线主体2与金属底板3紧固连接；最后，将密封垫圈6平铺在金属底板3边缘平面上，在其上方盖上天线罩1， 采用紧固螺钉4将天线罩I紧固连接在金属底板3上，组装完成。O型密封圈7可在天线装载至机体上时再置于金属底板3下表面的环形槽31中。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干个改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种机载卫星导航多频天线，其特征在于，包括天线罩(1)、设置在天线罩(I)底部的金属底板(3)以及设置在天线罩(1)与金属底板(3)之间的天线主体(2);所述天线主体(2)包括连接在金属底板(3)上的PCB板(21)、以及上下叠放在PCB板(21)上的上层微带天线(23 )与下层微带天线(24 )，所述上层微带天线(23 )与下层微带天线(24 )分别工作于不同工作频带。
2.根据权利要求1所述的机载卫星导航多频天线，其特征在于，所述天线罩(I)采用玻璃钢材料制成。
3.根据权利要求1所述的机载卫星导航多频天线，其特征在于，所述天线罩(I)的外形呈流线型。
4.根据权利要求1所述的机载卫星导航多频天线，其特征在于，所述上层微带天线(23)与下层微带天线(24)的介质材料均采用介质常数为10.0-25.0的高介电常数的微波复合材料制成。
5.根据权利要求1所述的机载卫星导航多频天线，其特征在于，所述天线罩(I)与所述金属底板(3)通过紧固螺钉(4)固定连接，所述紧固螺钉(4)的轴线方向上开设有贯通所述紧固螺钉(4 )底部的通孔(40 )。
6.根据权利要求1所述的机载卫星导航多频天线，其特征在于，所述上层微带天线(23)与所述下层微带天线(24)相对所述PCB板(21)居中叠放在所述PCB板(21)上。
7.根据权利要求1所述的机载卫星导航多频天线，其特征在于，所述PCB板(21)的周边开设有数个安装孔(210)，所述金属底板(3 )对应设有连接孔(30 )，通过连接件穿置在所述安装孔(210 )与所述连接孔(30 )中将所述天线主体(2 )固定连接在所述金属底板(3 )上。
8.根据权利要求1所述的机载卫星导航多频天线，其特征在于，所述天线主体(2)还包括射频接头(22)，所述PCB板(22)的下表面形成有射频电路，所述射频接头(22)以其一端连接在所述PCB板(21)下表面的射频电路上；所述金属底板(3)上设有射频输出接头(5)，所述射频接头(22)的另一端插接所述射频输出接头(5)上。
9.根据权利要求1-8任一项所述的机载卫星导航多频天线，其特征在于，还包括密封垫圈(6)，设置在所述天线罩(I)与所述金属底板(3)的接触面之间。
10.根据权利要求1-8任一项所述的机载卫星导航多频天线，其特征在于，还包括O型密封圈(7)，所述金属底板(3)下表面对应所述O型密封圈(7)设有环形槽(31)，所述O型密封圈(7)置于所述环形槽(31)中。
专利摘要本实用新型公开了一种机载卫星导航多频天线，包括天线罩、设置在天线罩底部的金属底板以及设置在天线罩与金属底板之间的天线主体；所述天线主体包括连接在金属底板上的PCB板、以及上下叠放在PCB板上的上层微带天线与下层微带天线，所述上层微带天线与下层微带天线分别工作于不同工作频带。本实用新型通过工作于不同频带的微带天线，能够同时接收多个频段的卫星导航信号，在多个不同的频段上都具有良好的驻波比、圆极化轴比和低仰角增益性能，具有结构小巧牢固、耐高低温、耐极高的温度冲击和强机械振动冲击、可靠性高的特性，能够满足多频工作及机载安装要求。
文档编号H01Q1/12GK203013919SQ20132000676
公开日2013年6月19日 申请日期2013年1月7日 优先权日2013年1月7日
发明者李鹏图, 俞江 申请人:深圳市鼎耀科技有限公司