北斗多系统集成天线的制作方法

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种北斗多系统集成天线。

背景技术：

目前，全球范围内主要有GPS、格洛纳斯、北斗、伽利略四个导航定位系统，为了提高单点定位精度，越来越多的导航设备采用了多系统组合导航定位技术，这是因为能利用的导航频率越多，得到的解算信息量就越多，则解算精度越高。其中，中国的北斗导航系统就分为带通信收发功能的北斗一代系统和实现全球覆盖北斗二代系统，北斗二代系统中又有多个频段包括B1频段、B2频段、B3频段。

在军用导航设备中，目前发展的趋势是集成了多个北斗导航频段的接收机，即要求实现北斗一代的短报文通信功能，又要实现北斗二代的定位功能，而且很多还要求实现北斗二代双模的高精度定位定向功能，这就要求需要多个相应的天线。而平台空间的有限性就要求这些天线集成在一起，当多个导航天线尤其是高精度天线集成在一起以后，同时天线之间又有收有发，天线的隔离度和它们的性能和单个相比就带来了很大的影响，对天线的设计带来了很大的挑战。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，提供一种集成有多个频段天线的北斗多系统集成天线。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种北斗多系统集成天线，包括底板、依次设置在所述底板第一表面上的天线馈电网络线路板和多个不同频段的北斗天线、射频接头；所述北斗天线通过馈电针与所述天线馈电网络线路板相连导通；所述射频接头穿设在所述底板上并与所述天线馈电网络线路板连通，射频接头的输出端位于所述底板的第二表面。

优选地，多个所述北斗天线包括依次设置在所述天线馈电网络线路板上的北斗B3频段天线、北斗B1频段天线、北斗一代L频段发射天线和北斗一代S频段接收天线。

优选地，所述北斗B3频段天线包括介电常数为2-3的第一基体、设置在所述第一基体表面上的第一辐射层；

所述北斗B1频段天线包括介电常数为2-3的第二基体、设置在所述第二基体表面上的第二辐射层；

所述北斗一代L频段发射天线包括介电常数为12-16的第三基体、设置在所述第三基体表面上的第三辐射层；

所述北斗一代S频段接收天线包括介电常数为12-16的第四基体、设置在所述第四基体表面上的第四辐射层。

优选地，所述第一基体和第二基体为聚四氟乙烯基体；所述第一辐射层和第二辐射层为铜箔；

所述第三基体和第四基体为陶瓷基体；所述第三辐射层和第四辐射层为银浆层。

优选地，所述馈电针包括第一馈电针、第二馈电针、第三馈电针和第四馈电针；

所述第一馈电针穿过所述第一基体并连接导通所述第一辐射层和天线馈电网络线路板；所述第二馈电针穿过所述第二基体并连接导通所述第二辐射层和天线馈电网络线路板；所述第三馈电针穿过所述第三基体并连接导通所述第三辐射层和天线馈电网络线路板；所述第四馈电针穿过所述第四基体并连接导通所述第四辐射层和天线馈电网络线路板。

优选地，所述北斗B3频段天线还包括贯穿所述第一基体和第一辐射层的第一金属化过孔，所述第一馈电针穿过所述第一金属化过孔并与所述第一辐射层连接；

所述北斗B1频段天线还包括贯穿所述第二基体和第二辐射层的第二金属化过孔，所述第二馈电针穿过所述第二金属化过孔并与所述第二辐射层连接；

所述北斗一代L频段发射天线还包括贯穿所述第三基体和第三辐射层的第三金属化过孔，所述第三馈电针穿过所述第三金属化过孔并与所述第三辐射层连接；

所述北斗一代S频段接收天线还包括贯穿所述第四基体和第四辐射层的第四金属化过孔，所述第四馈电针穿过所述第四金属化过孔并与所述第四辐射层连接。

优选地，所述第一基体上还设有与所述第二金属化过孔相对连通的第一通孔；所述第二馈电针穿过相对连通的所述第二金属化过孔和第一通孔连接所述天线馈电网络线路板；

所述第一基体和第二基体上还设有与所述第三金属化过孔相对连通的第二通孔；所述第三馈电针穿过相对连通的所述第三金属化过孔和第二通孔连接所述天线馈电网络线路板；

所述第一基体、第二基体和第三基体上还设有与所述第四金属化过孔相对连通的第三通孔；所述第四馈电针穿过相对连通的所述第四金属化过孔和第三通孔连接所述天线馈电网络线路板。

优选地，所述馈电针包括四根所述第一馈电针、四根所述第二馈电针、一根所述第三馈电针和一根所述第四馈电针。

优选地，所述天线馈电网络线路板上设有馈电网络以与所述馈电针连通。

优选地，所述北斗多系统集成天线包括一个所述射频接头，多个所述北斗天线通过所述馈电网络连接所述射频接头以输出信号；或者，

所述北斗多系统集成天线包括多个所述射频接头，多个所述北斗天线通过所述馈电网络分别对应连接多个所述射频接头以输出信号。

本发明的有益效果：通过上下叠置的方式将多个不同频段的天线集成为一体，解决不同频段尤其是收发各个频段之间的隔离问题。结构简单，集成化高，适用于多种北斗多系统组合导航设备的要求。

其中，通过集成北斗二代双频高精度天线和北斗一代的收发天线，可以在提供高精度定位定向功能的同时，收发北斗短报文信息，同时解决了不同北斗频段之间收发隔离度的问题，获得了良好的使用效果。

另外，下层的天线采用低介电常数的线路板材料，而上层的收发天线采用高介电常数的线路板材料，这样的设计使得上下天线之间的馈电距离保持了合适的距离。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一实施例的北斗多系统集成天线的俯视结构示意图；

图2是本发明一实施例的北斗多系统集成天线的侧面结构示意图；

图3是本发明一实施例的北斗多系统集成天线中北斗B3频段天线的结构示意图；

图4是本发明一实施例的北斗多系统集成天线中北斗B1频段天线的结构示意图；

图5是本发明一实施例的北斗多系统集成天线中北斗一代L频段发射天线的结构示意图；

图6是本发明一实施例的北斗多系统集成天线中北斗一代S频段接收天线的结构示意图；

图7是本发明一实施例的北斗多系统集成天线中天线馈电网络线路板的一个实施例的背面结构示意图；

图8是本发明一实施例的北斗多系统集成天线中天线馈电网络线路板的另一个实施的背面结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1、2所示，本发明一实施例的北斗多系统集成天线，包括底板10、依次设置在底板10第一表面上的天线馈电网络线路板20和多个不同频段的北斗天线、射频接头70。北斗天线通过馈电针与天线馈电网络线路板20相连导通；射频接头70穿设在底板10上并与天线馈电网络线路板20连通，射频接头70的输出端位于底板10的第二表面。

多个北斗天线和天线馈电网络线路板20通过螺钉等紧固件安装在底板10上。

多个北斗天线可包括依次设置在天线馈电网络线路板20上的北斗B3频段天线30、北斗B1频段天线40、北斗一代L频段发射天线50和北斗一代S频段接收天线60，从而四个天线按工作频率的高低从上至下依次叠放在天线馈电网络线路板20上。北斗B3频段天线30为北斗B3频段高精度天线，北斗B1频段天线40为北斗B1频段高精度天线。

其中，北斗B3频段天线30包括介电常数为2-3的第一基体31、设置在第一基体31表面上的第一辐射层32。第一基体31具有低损耗、低介电常数的特点，例如为聚四氟乙烯材料制成的聚四氟乙烯基体。第一辐射层32可采用热压方式形成在第一基体31的表面，附着力良好；主要为第一基体31背向底板10的表面上。第一辐射层32可为矩形、圆形、异形等形状。作为选择，第一辐射层32为铜箔。为保证铜箔具有良好抗氧化性及焊接性，表面可镀镍或镀金。

优选地，第一辐射层32的边长为B3频段在第一基体31中相对应的半波长(波长数值的二分之一)。

北斗B1频段天线40包括介电常数为2-3的第二基体41、设置在第二基体41表面上的第二辐射层42。第二基体41具有低损耗、低介电常数的特点，例如为聚四氟乙烯材料制成的聚四氟乙烯基体。第二辐射层42可采用热压方式形成在第二基体41的表面，附着力良好；主要为第二基体41背向底板10的表面上。第二辐射层42可为矩形、圆形、异形等形状。作为选择，第二辐射层42为铜箔。为保证铜箔具有良好抗氧化性及焊接性，表面可镀镍或镀金。

优选地，第二辐射层42的边长为B1频段在第二基体41中相对应的半波长(波长数值的二分之一)。

北斗一代L频段发射天线50包括介电常数为12-16的第三基体51、设置在第三基体51表面上的第三辐射层52。第三基体51具有低损耗、高介电常数的特点，例如为陶瓷材料制成的陶瓷基体。第三辐射层52可为矩形、圆形、异形等形状。作为选择，第三辐射层52可为银浆层，银浆层本身具有良好的抗氧化性及焊接性能，通过高温固化工艺附着在第三基体51上，附着力良好。

优选地，第三辐射层52的边长为L频段在第三基体51中相对应的半波长(波长数值的二分之一)。

北斗一代S频段接收天线60包括介电常数为12-16的第四基体61、设置在第四基体61表面上的第四辐射层62。第四基体61具有低损耗、高介电常数的特点，例如为陶瓷材料制成的陶瓷基体。第四辐射层62可为矩形、圆形、异形等形状。作为选择，第四辐射层62可为银浆层，银浆层本身具有良好的抗氧化性及焊接性能，通过高温固化工艺附着在第四基体61上，附着力良好。

优选地，第四辐射层62的边长为S频段在第四基体61中相对应的半波长(波长数值的二分之一)。

多个北斗天线中，位于下层的北斗B3频段天线30和北斗B1频段天线40两个高精度天线采用低介电常数的线路板材料(基体)，位于上层的北斗一代L频段发射天线50和北斗一代S频段接收天线60两个收发天线采用高介电常数的线路板材料(基体)，使得上下层天线之间的馈电距离保持了合适的距离。

对应多个北斗天线，馈电针包括第一馈电针、第二馈电针、第三馈电针和第四馈电针，分别将北斗B3频段天线30、北斗B1频段天线40、北斗一代L频段发射天线50和北斗一代S频段接收天线60与天线馈电网络线路板20相连导通。

其中，第一馈电针穿过第一基体31并连接导通第一辐射层32和天线馈电网络线路板20；第二馈电针穿过第二基体41并连接导通第二辐射层42和天线馈电网络线路板20；第三馈电针穿过第三基体51并连接导通第三辐射层52和天线馈电网络线路板20；第四馈电针穿过第四基体61并连接导通第四辐射层62和天线馈电网络线路板20。上述各馈电针与对应的辐射层及天线馈电网络线路板20可通过锡焊方式连接导通。

进一步地，如图1、3所示，北斗B3频段天线30还包括贯穿第一基体31和第一辐射层32的第一金属化过孔33，第一馈电针穿过第一金属化过孔33并与第一辐射层32连接，将第一辐射层32和天线馈电网络线路板20相连导通。

如图1、4所示，北斗B1频段天线40还包括贯穿第二基体41和第二辐射层42的第二金属化过孔43，第二馈电针穿过第二金属化过孔43并与第二辐射层42连接，将第二辐射层42和天线馈电网络线路板20相连导通

如图1、5所示，北斗一代L频段发射天线50还包括贯穿第三基体51和第三辐射层52的第三金属化过孔53，第三馈电针穿过第三金属化过孔53并与第三辐射层52连接，将第三辐射层52和天线馈电网络线路板20相连导通。

如图1、6所示，北斗一代S频段接收天线60还包括贯穿第四基体61和第四辐射层62的第四金属化过孔63，第四馈电针穿过第四金属化过孔63并与第四辐射层62连接，将第四辐射层62和天线馈电网络线路板20相连导通。

可以理解地，由于多个北斗天线为上下叠置，因此第二馈电针穿过第二基体41后还穿过第一基体31，并且不与第一辐射层32连接；第三馈电针穿过第三基体51后还穿过第二基体41和第一基体31，并且不与第二辐射层42和第一辐射层32连接；第四馈电针穿过第四基体61后还穿过第三基体51、第二基体41和第一基体31，并且不与第三辐射层52、第二辐射层42和第一辐射层32连接。

对于各馈电针的穿设，第一基体31上还设有与第二金属化过孔43相对连通的第一通孔34，第二馈电针穿过相对连通的第二金属化过孔43和第一通孔连接天线馈电网络线路板20；第一通孔34的内径大于第二馈电针的直径，避免第一辐射层32与第二馈电针接触导通。

第一基体31和第二基体41上还设有与第三金属化过孔53相对连通的第二通孔，第三馈电针穿过相对连通的第三金属化过孔53和第二通孔连接天线馈电网络线路板20；第二通孔的内径大于第三馈电针的直径，避免第二辐射层42和第一辐射层32与第三馈电针接触导通。如图3、4所示，第二通孔包括贯穿第一基体31的第一孔段35和贯穿第二基体41的第二孔段44，第一孔段35和第二孔段44相对连通形成第二通孔。

第一基体31、第二基体41和第三基体51上还设有与第四金属化过孔63相对连通的第三通孔，第四馈电针穿过相对连通的第四金属化过孔63和第三通孔连接天线馈电网络线路板20；第三通孔的内径大于第四馈电针的直径，避免第三辐射层52、第二辐射层42和第一辐射层32与第四馈电针接触导通。如图3、4、5所示，第三通孔包括贯穿第一基体31的第一孔段36、贯穿第二基体41的第二孔段45以及贯穿第三基体51的第三孔段54，第一孔段36、第二孔段45和第三孔段54相对连通形成第三通孔。

本实施例中，馈电针包括四根第一馈电针、四根第二馈电针、一根第三馈电针和一根第四馈电针。因此，北斗B3频段天线30包括四个第一金属化过孔33，北斗B1频段天线40包括四个第二金属化过孔43，北斗一代L频段发射天线50包括一个第三金属化过孔53，北斗一代S频段接收天线60包括一个第四金属化过孔63。

第四金属化过孔63位于北斗一代S频段接收天线60的中心位置，从而该天线采用中心馈电的方式，改善了收发之间的隔离度。在水平方向上，第三金属化过孔53位于第四金属化过孔63的外围且接近第四金属化过孔63，使得北斗一代收发天线(北斗一代L频段发射天线50和北斗一代S频段接收天线60)对北斗二代高精度天线(北斗B3频段天线30、北斗B1频段天线40)的影响较小。

在水平方向上，四个第二金属化过孔43相间隔分布在第三金属化过孔53和第四金属化过孔63的外围，四个第一金属化过孔33相间隔分布在第二金属化过孔43的外围。

天线馈电网络线路板20上设有馈电网络以与馈电针连通，从而与多个北斗天线连通。其中，天线馈电网络线路板20采用低损耗、介电常数2-3的聚四氟乙烯材料作为基体，馈电网络印制在基体上，分别和相对应的辐射层(第一至第四辐射层)连接。

如图7所示，在天线馈电网络线路板20连通北斗天线的一个实施例中，北斗多系统集成天线包括一个射频接头70，多个北斗天线通过馈电网络21合成一个输出线路，并连接射频接头70以输出信号。

如图8所示，在天线馈电网络线路板20连通北斗天线的另一个实施例中，北斗多系统集成天线包括多个射频接头70，多个北斗天线通过馈电网络分别对应连接多个射频接头70以输出信号，即北斗B3频段天线30、北斗B1频段天线40、北斗一代L频段发射天线50和北斗一代S频段接收天线60分别通过馈电网络连接一个射频接头70以输出信号。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。