定位天线的制作方法

1.本技术涉及天线技术领域，特别是涉及一种定位天线。


背景技术：

2.随着卫星导航技术的发展，出现了在室内安装伪卫星的方式，以实现室外与室内的连续导航。
3.传统技术中，室外环境中所使用的室外卫星定位天线具有上半空间全向辐射的方向图，若室外卫星定位天线水平放置，垂直于天线的天顶方向具有最大的增益，随着偏离垂直方向的角度增大，天线增益逐渐降低，此种方向图可保证天线接收足够多的卫星信号。
4.然而，在室内环境中，若使用室外卫星定位天线作为室内发射天线时，存在室内信号强度分布不均匀的技术问题。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对传统技术中使用室外卫星定位天线作为室内发射天线时，室内信号强度分布不均匀的技术问题，提供一种定位天线。
6.一种定位天线，所述定位天线包括：
7.电路板，具有相对的第一表面和第二表面；
8.天线组件，位于所述电路板的第一表面上，包括多个相同的天线单元，各所述天线单元均匀分布，且各所述天线单元的位置位于同一圆形上，所述圆形的直径等于所述天线单元的工作频段所对应的波长长度；
9.馈电组件，位于所述电路板的第二表面上，用于将各所述天线单元的信号进行合成并输出。
10.在其中一个实施例中，所述天线组件包括依次沿着顺时针方向分布的第一天线单元、第二天线单元、第三天线单元和第四天线单元；
11.所述馈电组件对第一天线单元输出的信号、第二天线单元输出的信号、第三天线单元输出的信号以及第四天线单元输出的信号进行等幅等相位的合路。
12.在其中一个实施例中，所述馈电组件包括多个合路器，所述多个合路器包括第一合路器、第二合路器和第三合路器；
13.所述第一天线单元输出的信号以及所述第二天线单元输出的信号通过所述第一合路器进行等幅等相位的合路；
14.所述第三天线单元输出的信号以及所述第四天线单元输出的信号通过所述第二合路器进行等幅等相位的合路；
15.所述第一合路器输出的信号以及所述第二合路器输出的信号通过所述第三合路器进行等幅等相位的合路。
16.在其中一个实施例中，所述天线单元包括第一辐射阵子和第二辐射阵子；
17.所述第二辐射阵子位于所述电路板的第一表面上，所述第一辐射阵子位于所述第
二辐射阵子远离所述电路板的表面上。
18.在其中一个实施例中，所述第一辐射阵子设有馈电针，所述第一辐射阵子通过馈电针直接馈电，所述第二辐射阵子通过所述馈电针耦合馈电。
19.在其中一个实施例中，各所述天线单元的分布方式采用以下方式中任一种：
20.所述天线单元的数量为4，各所述天线单元之间相差90度均匀分布；
21.所述天线单元的数量为6，各所述天线单元之间相差60度均匀分布；
22.所述天线单元的数量为8，各所述天线单元之间相差45度均匀分布。
23.在其中一个实施例中，所述天线单元采用微带形式、螺旋形式、十字交叉阵子形式中的任一种。
24.在其中一个实施例中，所述天线单元采用单馈点或者双馈点形式。
25.在其中一个实施例中，所述天线单元采用单馈点时，所述天线单元的辐射面采用切角或者开槽的方式；或者
26.所述天线单元采用双馈点时，所述天线单元采用3db耦合器连接所述双馈点各自对应的馈电针进行馈电。
27.在其中一个实施例中，所述天线单元设计为多个工作频段时，所述天线单元采用多层辐射阵子叠层的方式。
28.上述定位天线，包括电路板、天线组件和馈电组件，天线组件位于所述电路板的第一表面上，包括多个相同的天线单元，各所述天线单元均匀分布，且各所述天线单元的位置位于同一圆形上，所述圆形的直径等于所述天线单元的工作频段所对应的波长长度；馈电组件位于所述电路板的第二表面上，用于将各所述天线单元的信号进行合成并输出。该定位天线的方向图在顶点位置具有最低的增益，随着偏离垂直方向的角度增加，天线增益逐渐增加，最终在天线水平方向获得最大的增益值。通过定位天线的方向图分布与信号空间衰减相互补偿，使二者合成后的信号强度在地面接收端相对一致，使得接收终端接收到稳定且波动幅度不大的卫星信号，有利于接收终端解算出更精准的位置信息。
附图说明
29.图1a为传统技术中室外卫星定位天线的辐射方向图。
30.图1b为本技术中定位天线的结构示意图。
31.图2a为本技术中定位天线的布局示意图。
32.图2b为本技术中定位天线的辐射方向图。
33.图3为本技术中馈电组件的布局示意图。
34.图4为本技术中天线单元的结构示意图。
35.图5为本技术中天线单元的结构示意图。
具体实施方式
36.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
37.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
38.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
39.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
40.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
41.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
42.在传统技术中，室外卫星定位天线具有上半空间全向辐射的方向图分布形式(如图1a所示)(l1为gps的l1频段卫星信号)，顶点方向具有最大的增益。如果将室外卫星定位天线作为室内发射天线使用，天线最大增益的方向又具有最短的传输距离，天线增益越低的角度，信号需要传输的距离越远，信号损耗越大，加剧室内信号强度分布不均的问题。
43.参阅图1b，图1b示出了本技术一实施例中的定位天线的结构示意图，本技术一实施例提供了的定位天线，包括电路板110、天线组件120和馈电组件130。其中，电路板110具有相对的第一表面(未标出)和第二表面(未标出)。天线组件120位于电路板110的第一表面上，包括多个相同的天线单元122，各天线单元122均匀分布，且各天线单元122的位置位于同一圆形上，圆形的直径等于天线单元122的工作频段所对应的波长长度。馈电组件130位于电路板110的第二表面上，用于将各天线单元122的信号进行合成并输出至信号处理模块。
44.其中，天线单元122的数量可以是4个，也可以是6个，还可以8个。各天线单元122的位置位于同一圆形轨迹上，圆形轨迹的直径取决于天线单元的工作频段所对应的波长长度，圆形的直径可以等于天线单元1222的工作频段所对应的波长长度。天线单元1222的工作频段可以是gps l2、gps l5、北斗b2、北斗b3及glonass l2中的至少一个频段，也可以是
gps l1、北斗b1、glonass l1中的至少一个频段。
45.在一些实施例中，各天线单元的分布方式采用以下方式中任一种：
46.若天线单元的数量为4，各天线单元之间相差90度均匀分布。
47.若天线单元的数量为6，各天线单元之间相差60度均匀分布。
48.若天线单元的数量为8，各天线单元之间相差45度均匀分布。
49.上述定位天线，通过设置各天线单元均匀分布在同一圆形上，且圆形的直径等于天线单元的工作频段所对应的波长长度，本实施例中的定位天线的方向图在顶点位置具有最低的增益，随着偏离垂直方向的角度增加，天线增益逐渐增加，最终在天线水平方向获得最大的增益值。通过定位天线的方向图分布与信号空间衰减相互补偿，使二者合成后的信号强度在地面接收端相对一致，使得接收终端接收到稳定且波动幅度不大的卫星信号，有利于接收终端解算出更精准的位置信息。需要说明的是，当本实施中的定位天线用作在室内屋顶安装的发射天线，天线主辐射方向垂直朝向地面，信号通过空间传输到达地面端，此时天线垂直向下的方向信号传输的距离最短，随着天线辐射角度的偏离，信号到达地面有一定倾斜角的位置，信号传输的距离变长。
50.结合图2a所示，图2a示出了本技术一实施例中的定位天线的结构示意图，在一些实施例中，天线组件120包括依次沿着顺时针方向分布的第一天线单元210、第二天线单元220、第三天线单元230和第四天线单元240。馈电组件(未标出)对第一天线单元210输出的信号、第二天线单元220输出的信号、第三天线单元230输出的信号以及第四天线单元240输出的信号进行等幅等相位的合路。图2b示出了本实施例中的定位天线的辐射方向图。
51.在一些实施例中，如图3所示，馈电组件130包括多个合路器，多个合路器包括第一合路器310、第二合路器320和第三合路器330。第一天线单元(未标出)输出的信号以及第二天线单元(未标出)输出的信号通过第一合路器310进行等幅等相位的合路。第三天线单元(未标出)输出的信号以及第四天线单元(未标出)输出的信号通过第二合路器320进行等幅等相位的合路。第一合路器310输出的信号以及第二合路器320输出的信号通过第三合路器330进行等幅等相位的合路。
52.本实施例中，通过第一合路器、第二合路器和第三合路器对第一天线单元、第二天线单元、第三天线单元和第四天线单元输出的信号进行等幅等相位的合路，避免信号之间的相互影响。
53.结合图4所示，图4示出了本技术一实施例中的天线单元的结构示意图，在一些实施例中，天线单元122包括第一辐射阵子410和第二辐射阵子420。第二辐射阵子420位于电路板110的第一表面上，第一辐射阵子410位于第二辐射阵子420远离电路板110的表面上。
54.具体地，第一辐射阵子410的工作频段高于第二辐射阵子420的工作频段，第一辐射阵子410的工作频段可以为gps l1、北斗b1、glonass l1中的至少一个频段，第二辐射阵子420的工作频段也可以是gps l2、gps l5、北斗b2、北斗b3及glonass l2中的至少一个频段。本实施例中，通过第一辐射阵子和第二辐射阵子实现双频段的设计。
55.结合图5所示，图5示出了本技术一实施例中的定位天线的结构示意图，在一些实施例中，第一辐射阵子410设有馈电针510，第一辐射阵子410通过馈电针510直接馈电，第二辐射阵子420通过馈电针510耦合馈电。可以理解的是，馈电针510的数量等于天线单元的数量。
56.本实施例中，第一辐射阵子通过馈电针直接馈电，第二辐射阵子通过第一辐射阵子的馈电针实现耦合馈电，更好地实现定位天线的圆极化设计。
57.在本技术一实施例中，天线单元采用微带形式、螺旋形式、十字交叉阵子形式中的任一种。
58.在本技术一实施例中，天线单元采用单馈点或者双馈点形式，利于提升天线单元的圆极化特性。天线单元也可以采用单频段、双频段、多频段中的至少一种，提升信号输出的稳定性。
59.在本技术一实施例中，天线单元采用单馈点时，天线单元的辐射面采用切角或者开槽的方式，以实现天线单元的圆极化特性。天线单元采用双馈点时，天线单元采用3db耦合器连接双馈点各自对应的馈电针进行馈电，以实现天线单元的圆极化特性。
60.在本技术一实施例中，天线单元设计为多个工作频段时，天线单元采用多层辐射阵子叠层的方式，本实施例的天线单元具有低剖面、尺寸小、利于安装等优点，实现天线单元小型化的设计，使得天线占用更小的空间。
61.在本技术一实施例中，天线单元的介质层采用高介电常数的陶瓷材料。
62.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
63.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对所申请的专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。