一种收发通道高隔离度的抗干扰天线的制作方法

1.本发明涉及一种抗干扰天线，尤其涉及一种收发通道高隔离度的 抗干扰天线。


背景技术：

2.在卫星导航定位设备中，抗干扰天线是提高卫星导航设备导航性 能、提升卫星导航定位可用性、提升环境适应性的关键设备。目前， 随着北斗三号卫星导航系统服务的开通运行，导航接收机收发的频点 更多，频带更宽，导致抗干扰天线中的通道之间产生了影响，对导航 设备的性能产生了很大的影响。
3.在北斗三号导航接收机中，发射频点为lf1～lf5，频率覆盖 1610mhz～1680mhz范围,与发射频率最为接近的接收频点是b1频点 1575.42mhz，发射功率在10w左右，即40dbm，相对于b1信号落 地功率
‑
133dbm相差达173dbm，如果不采取有效措施，在l信号发 射时，b1频点肯定失锁，直接导致卫星导航设备失去定位功能。
4.因此，在抗干扰天线内部，实现良好收发隔离是其充分发挥效能 的重要保证，只有设备实现了良好的收发隔离，才能保证导航设备的 正常工作能力。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种收发通道高隔离度的抗干扰天线，以 解决上述技术问题。
6.为实现上述目的本发明采用以下技术方案：
7.一种收发通道高隔离度的抗干扰天线，包括底座、电源pcb、电 源模块、tnc射频座、航空插座、天线腔体、天线罩、天线层、抗干 扰层、功放层、铭牌、天线密封圈、腔体密封圈、底座密封圈，所述 底座1内部固定安装有电源pcb，所述电源pcb顶部安装有电源模块， 且底部插接有tnc射频座、航空插座，所述底座顶部安装有天线腔体， 所述天线腔体顶部扣接有天线罩，所述天线腔体内由上至下依次安装 有天线层、抗干扰层、功放层，所述底座底面贴有铭牌，所述天线层 底部套接有天线密封圈，所述底座与天线腔体之间安装有腔体密封 圈，所述底座底部套接有底座密封圈。
8.在上述技术方案基础上，所述天线层包括低噪声放大器、天线阵 列，所述低噪声放大器为圆盘结构，且顶面分布有天线阵列。
9.在上述技术方案基础上，所述抗干扰层包括天线隔离仓板、腔体 滤波器a、抗干扰模块，所述天线隔离仓板底部安装有滤波器a和抗 干扰模块。
10.在上述技术方案基础上，所述功放层包括射频隔离仓板、腔体滤 波器b、多功器、功率放大器，所述射频隔离仓板顶部安装有腔体滤 波器b、多功器、功率放大器。
11.在上述技术方案基础上，结构主体采用铝合金2a12，外面包覆 芳纶材料，天线罩采用芳纶材质，天线整体防护等级ip67，防雨林、 防盐雾、防霉菌设计，整体颜色为军车绿。
12.与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明在我们已成功 研制的一款北斗三号抗干扰天线中，将本技术成功应用于北斗三号导 航接收终端中，成功实现了在l信号发
射同时，b1i信号保持连续跟 踪，在干扰环境下载波失锁和周跳显现显著减少，并在暗室环境和实 际对天条件下进行测试验证，长期运行工作稳定，rnss各频点载波 相位处理结果正确可靠。
附图说明
13.图1为本发明外观结构示意图。
14.图2为本发明剖视图。
15.图3为本发明装配式示意图。
16.图4为本发明定位定向仪天线系统组成图。
17.图中：1、底座，1
‑
1、电源pcb，1
‑
2、电源模块，1
‑
3、tnc射 频座，1
‑
4、航空插座，2、天线腔体，3、天线罩，4、天线层，5、 抗干扰层，6、功放层，7、铭牌，8、天线密封圈，9、腔体密封圈， 10、底座密封圈，11、低噪声放大器，12、天线阵列，13、天线隔离 仓板，14、腔体滤波器a，15、抗干扰模块，16、射频隔离仓板，17、 腔体滤波器b，18、多功器，19、功率放大器。
具体实施方式
18.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细阐述。
19.如图1
‑
3所示，一种收发通道高隔离度的抗干扰天线，包括底座 1、电源pcb1
‑
1、电源模块1
‑
2、tnc射频座1
‑
3、航空插座1
‑
4、天 线腔体2、天线罩3、天线层4、抗干扰层5、功放层6、铭牌7、天 线密封圈8、腔体密封圈9、底座密封圈10，所述底座1内部固定安 装有电源pcb1
‑
1，所述电源pcb1
‑
1顶部安装有电源模块1
‑
2，且底 部插接有tnc射频座1
‑
3、航空插座1
‑
4，所述底座1顶部安装有天 线腔体2，所述天线腔体2顶部扣接有天线罩3，所述天线腔体2内 由上至下依次安装有天线层4、抗干扰层5、功放层6，所述底座1 底面贴有铭牌7，所述天线层4底部套接有天线密封圈8，所述底座 1与天线腔体之间安装有腔体密封圈9，所述底座1底部套接有底座 密封圈10。
20.所述天线层4包括低噪声放大器11、天线阵列12，所述低噪声 放大器11为圆盘结构，且顶面分布有天线阵列12。
21.所述抗干扰层5包括天线隔离仓板13、腔体滤波器a14、抗干扰 模块15，所述天线隔离仓板13底部安装有滤波器a14和抗干扰模块 15。
22.所述功放层6包括射频隔离仓板16、腔体滤波器b17、多功器 18、功率放大器19，所述射频隔离仓板16顶部安装有腔体滤波器b17、 多功器18、功率放大器19。
23.结构主体采用铝合金2a12，外面包覆芳纶材料，天线罩3采用 芳纶材质，天线整体防护等级ip67，防雨林、防盐雾、防霉菌设计， 整体颜色为军车绿。
24.在本方案中，抗干扰天线将b1、b2b、b3、s、l等5个频点的 天线相位中心集成于同一层叠天线中，其相位中心相互重合，同时这 种天线阵元将7个b3阵元、7个s阵元、1个b1阵元、1个b2阵 元、1个l阵元总共17副天线集成到同一个天线体内部。这就带来 用户终端收发之间相互隔离的问题，如果在l发射时造成b1频点信 号载波失锁，将直接导致定向功能失效，为了保证定位功能的连续性， 抗干扰天线需要在l发射时仍然保证对b1频点信号的有效跟踪。与 码跟踪环相比，动态应力和热噪声对载波环的影响要远远大于码环， 载波环路的跟踪门限基本反映了终端的跟踪性能。为了增加定位定向 仪收发隔离度，在需要l发
射的应用场景中，终端对b1a的信号跟 踪仅限于下边带按照bpsk信号进行处理。
25.由于抗干扰天线用于定位定向时对动态条件要求不高，载波跟踪 环的主要误差源就是相位颤动。在经验方法下，跟踪的灵敏度门限就 是跟踪误差的3σ颤动不超过环路鉴相器相位牵引范围的1/4。对于数 据通道一般采用costas环，线性牵引范围为180
°
；因此，载波跟踪 环的经验门限如下：3σ
pll
≤45
°
26.由于其他的载波跟踪环颤动源一般是瞬时的，因此常常把热噪声 作为唯一的载波跟踪误差源。对于载波跟踪环，热噪声颤动计算公式 如下：
[0027][0028]
在载波跟踪环中，载波环噪声带宽b
n
取10hz，相干积分累加时 间t分别取1ms、5ms和20ms时，载波跟踪环热噪声颤动与载噪比 的关系。
[0029]
可知，在本终端中载波跟踪环进行1ms相干积分累加，对应于15 度的跟踪门限约26db
‑
hz。
[0030]
按照现有接收机的普遍技术水平，b1频点接收
‑
133dbm电平信 号所对应的载噪比为39db
‑
hz，设b1频点下边带的信号带宽为4mhz，则可算出信噪比为39
‑
66＝
‑
27db，可以得到b1频点热噪声功 率为
‑
133dbm+27＝
‑
106dbm。设在卫星可见性良好情况下b1频点信 号接收功率为
‑
125dbm，则此时信号信噪比为
‑
19db，对应的b1频点 载噪比为
‑
19+66＝47dbhz。在有干扰信号存在条件下，由于干扰信号 远强于热噪声信号，计算信噪比时噪声可以仅考虑干扰信号。由前面 分析可知，保证载波失锁的条件是信号载噪比达到26dbhz，对于
ꢀ‑
125dbm功率的信号，此时干扰信号功率密度为
‑
151dbm/hz，干扰 信号总功率为
‑
151+66＝
‑
85dbm，实际l入站信号的发射功率为 40dbm左右，需要整个链路抑制达到125db。
[0031]
将125db的抑制度分解如下：
[0032]
极化隔离：由于l发射信号为左旋圆极化，b1频点信号为右旋 圆极化，现有天线普遍技术水平为极化隔离度20db；
[0033]
滤波器带外抑制：由于b1频点距离l频点非常接近，按照现有 普遍技术水平，l频点发射端滤波器和b1频点接收端腔体滤波器总 的能够达到带外抑制度70db左右的水平，这个是依靠在l频点发射 和b1频点接收均设置腔体滤波器来实现，发射腔体滤波器型号为 qlb1617
‑
6，b1频点腔体滤波器型号为qlb1561
‑
6。
[0034]
下变频链路带外抑制：目前大规模应用的rx3701下变频芯片的 1.5倍带宽处抑制度在30db左右，通过实际测试，rx3701芯片在2.5 倍带宽以带外抑制度可达40db。
[0035]
所以总的抑制度可以达到20+70+40＝130db，满足125db的抑制 要求，整个链路实现的难点是滤波器，既要实现较高的抑制度，又要 实现极低的插入损耗，本发明采用腔体滤波器，在抗干扰天线中体积 空间可满足要求，可以实现收发均设置腔体滤波器。
[0036]
表1收发隔离指标分配表
[0037][0038]
本方案中，抗干扰天线采用分层设计，层与层间空间独立且隔离， 共分为3层，从上至下分别是天线层、抗干扰层、功放层，具体结构 如图4所示，抗干扰天线系统组成；
[0039]
1、天线层；
[0040]
天线层主要包括天线阵列和低噪声放大器组件，其中天线阵列包 括1个l波段天线阵元、7个s波段天线阵元、7个b3频段天线阵 元、1个b2b波段天线阵元和1个b1i波段天线阵元。
[0041]
低噪声放大器组件为16路信号输入，16路信号输出，1路5v 电源输入。
[0042]
天线阵列将b3/s/b2b信号发送给低噪声放大器组件，将b1信号 发送给ql1561腔体滤波器，滤波后的b1信号发送给低噪声放大器， 低噪声放大器组件完成信号放大后，将b3/s信号发送至抗干扰模块， b2b/b1信号发送至多工器。
[0043]
2、抗干扰层；
[0044]
抗干扰层包含腔体滤波器和抗干扰模块，ql1561腔体滤波器完 成b1信号滤波，抗干扰模块完成抗干扰功能，该模块支持7路s频 段模拟信号输入、7路b3频段模拟信号输入、1路s频段射频信号 输出、1路b3频段射频信号输出和2路232通信串口；
[0045]
抗干扰模块完成b3/s信号的抗干扰处理后，将输出的射频信号 发送至多工器。
[0046]
3、功放层；
[0047]
功放层由功率放大器、ql1617腔体滤波器和多工器组成，功率 放大器从多工器输入l波段信号，功率放大后输出给腔体滤波器，滤 波后发送给l波段阵元；多工器完成信号合成以及l/s/b3/b2b/b1频 段信号传递。
[0048]
结构设计；
[0049]
抗干扰天线结构主体采用铝合金2a12，外面包覆芳纶材料，天 线罩采用芳纶材质，天线整体防护等级ip67，防雨林、防盐雾、防霉 菌设计，整体颜色为军车绿。
[0050]
1、天线结构设计；
[0051]
天线主机采用分仓设计，按不同功能在腔体内设置独立功能仓以 提高抗干扰性能。
[0052]
腔体分为：
[0053]
(1)天线层：包括天线阵列+低噪声放大器+腔体滤波器；
[0054]
(2)抗干扰层：包括抗干扰模块；
[0055]
(3)功放层：包括腔体滤波器+功率放大器。
[0056]
以上所述为本发明较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而 言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对 实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围 之内。