组合型全频段高精度导航天线的制作方法

1.本实用新型涉及导航定位技术领域，尤其涉及一种组合型全频段高精度导航天线。


背景技术：

2.全球卫星导航系统是指能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的3维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统，其原理是卫星至用户间的距离测量是基于卫星信号的发射时间与到达接收机的时间之差，称为伪距，为了计算用户的三维位置和接收机时钟偏差，伪距测量要求至少接收来自4颗卫星的信号。随着全球一体化的发展，卫星导航系统在航空、汽车导航、通信、测绘、娱乐等各个领域均有应用。
3.目前，全球有四大卫星定位系统：美国的全球定位系统(gps)、俄罗斯的全球导航卫星系统(glonass )、欧洲航天局的伽利略卫星定位系统和中国的北斗导航卫星定位系统。
4.导航天线除了要支持上述四大卫星定位系统外，有时还要支持l-band (1525
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1559 mhz)星基增强，部分产品还要支持bd1的l频段（1616mhz,左旋圆极化）和s频段（2492mhz）。
5.越来越多的通讯天线也集成在导航天线中，包括lte mimo天线、bt/wifi天线。
6.由于各导航系统的工作频段差别较大，而且在很多情况下需要使用多种导航系统，所以需要发明一款支持所有导航系统的导航天线，同时要求此天线相位精度高，成本低，可用于cors站等要求高精度定位的场景，部分天线还有抗多径要求，此天线还要满足通讯天线的集成需求。
7.目前市面上的全频段高精度天线均采用八馈点设计方案，采用低介电系数（一般介电系数为2.65，损耗角为0.0017）的层叠高频板材设计：下层高频板采用四点馈电设计，厚度10mm,工作频段为：1.175ghz-1.279ghz。上层高频板也采用四点馈电设计，厚度6mm,工作频段为：1.559ghz-1.607ghz。此方案的缺点是：1、为了满足带宽要求，需要采用大厚度高频板材制作天线，成本高。2、不支持bd1的l频段（1616mhz,左旋圆极化）和s频段（2492mhz），使用范围受限。3、集成的通讯天线不支持，bt/wifi天线不支持2.4g/5g双频，使用范围受限。4、目前市场上的全频段高精度天线周围没有集成扼流圈，抗多径效应差。


技术实现要素：

8.本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种组合型全频段高精度导航天线，以实现所有频段的高精度导航、定位、通讯及抗多径功能。
9.为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提出了一种组合型全频段高精度导航天线，包括天线底板及合路电路，还包括高频圆盘、低频圆盘，所述天线底板为圆形，高频圆盘安装在低频圆盘的上层，高频圆盘和低频圆盘上的底面和上表面均设有圆形的金属层；所述导航天线采用对称分布的四馈点馈电，所述合路电路采用宽带耦合相移网络；高频圆
盘上表面的金属层焊接有4根对称且对应gnss高频段的馈电探针，所述馈电探针穿过低频圆盘和天线底板，在天线底板背面焊接馈电；低频圆盘上表面的金属层焊接有4根对称且对应gnss低频段的馈电探针，所述馈电探针穿过天线底板，在天线底板背面焊接馈电。
10.进一步地，还包括s频段导航天线模块，s频段导航天线模块为圆盘形或方形，s频段导航天线模块设于高频圆盘的上面，s频段导航天线模块采用单点馈电，通过切角实现右旋圆极化，s频段导航天线模块上表面的中心位置焊接有馈电探针，馈电探针穿过高频圆盘、低频圆盘和天线底板，天线在底板背面焊接，对应bd1 s频段。
11.进一步地，还包括l频段导航天线模块，l频段导航天线模块为圆盘形或方形，l频段导航天线模块设于高频圆盘和s频段导航天线模块之间，l频段导航天线模块采用两点馈电， l频段导航天线模块上表面焊接有2根对称的馈电探针，所述馈电探针穿过高频圆盘、低频圆盘和天线底板，在底板天线背面焊接，对应bd1 l频段。
12.进一步地，所述低频圆盘的周围设有一圈圆环，圆环与低频圆盘平齐，所述圆环分为四份，其中，两份为对称的120
°
，两份是对称的60
°
；圆环的120
°
部分印制有lte 的pifa天线，60度的部分印制有bt/wifi 的pifa天线。
13.进一步地，所述天线底板的边沿设有扼流圈。
14.本实用新型的有益效果为：
15.1、本实用新型的天线可采用注塑方案制作，成本低。
16.2、本实用新型的注塑材料选用sabic lnp thermocomp pc dx11355，介电系数一致性好，损耗系数低，生产直通率高。
17.3、本实用新型可使用普通电镀方案，成本低。
18.4、本实用新型的采用模块化组合设计，可以根据需求，将模块灵活组装，实现多种功能。
19.5、本实用新型的增加了简单扼流圈的设计，可以提高抗多径能力。
附图说明
20.图1是本实用新型实施例1的组合型全频段高精度导航天线一个角度的立体结构图。
21.图2是本实用新型实施例1的组合型全频段高精度导航天线另一个角度的立体结构图。
22.图3是本实用新型实施例1的组合型全频段高精度导航天线的侧面透视图。
23.图4是本实用新型实施例2的组合型全频段高精度导航天线一个角度的立体结构图。
24.图5是本实用新型实施例2的组合型全频段高精度导航天线另一个角度的立体结构图。
25.图6是本实用新型实施例3的组合型全频段高精度导航天线的立体结构图。
26.图7是本实用新型实施例3的组合型全频段高精度导航天线的侧面透视图。
27.图8是本实用新型实施例4的组合型全频段高精度导航天线的立体结构图。
28.图9是本实用新型实施例4的组合型全频段高精度导航天线的俯视图。
29.图10是本实用新型的合路电路的原理图。
30.附图标号说明
31.天线底板1，低频圆盘2，高频圆盘3，馈电探针4，l频段导航天线模块5，s频段导航天线模块6，扼流圈7，圆环8，lte 的pifa天线9，bt/wifi 的pifa天线10。
具体实施方式
32.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
33.本实用新型实施例中若有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后
……
）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
34.另外，在本实用新型中若涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。
35.请参照图1～图3，本实用新型实施例的组合型全频段高精度导航天线包括天线底板、合路电路、高频圆盘、低频圆盘。
36.天线底板为圆形的fr4电路板。天线底板上同时支持gnss频段高频和低频的四点馈电合路，也支持gnss频段高频和低频的异频合路。合路后的天线加上有源电路可以实现有源天线。
37.实施例1：高频圆盘安装在低频圆盘的上层，高频圆盘和低频圆盘上的底面和上表面均设有圆形的金属层。高频圆盘和低频圆盘的底面及上表面的金属层优选为电镀的敷铜层。优选地，底面的金属层为直径72mm的圆形，上表面的金属层（敷铜层）为直径64mm的圆形。高频圆盘上表面的金属层焊接有4根对称且对应gnss高频段的馈电探针，所述馈电探针穿过低频圆盘和天线底板，在天线底板背面焊接馈电。高频圆盘优选为直径74mm，厚度6mm的圆盘，使用sabic lnp thermocomp pc dx11355材料注塑而成。注塑材料也可由sabic lnp thermocomp pc dx11355材料替换成其他塑胶材料，只要求注塑材料介电系数一致性好，损耗系数低即可。
38.低频圆盘上表面的金属层焊接有4根对称且对应gnss低频段的馈电探针，所述馈电探针穿过天线底板，在天线底板背面焊接馈电。低频圆盘优选使用和高频圆盘相同的材料注塑而成，低频圆盘的底面敷铜层优选为直径93mm的圆形，上表面敷铜层为直径84mm的圆形。
39.合路电路采用了一种宽带耦合相移网络，它使天线馈电点输入的四个等幅且相位相差90
°
的电场信号合路移相后终端得到一路同相信号输出。如图10，一般是采用3个正交（90
°
）耦合器、微带线合路实现。
40.实施例2：作为一种实施方式，请参照图4～图5，组合型全频段高精度导航天线还包括s频段导航天线模块，s频段导航天线模块为圆盘形或方形，s频段导航天线模块设于高频圆盘的上面，s频段导航天线模块采用单点馈电，通过切角实现右旋圆极化，s频段导航天线模块上表面的中心位置焊接有馈电探针，馈电探针穿过高频圆盘、低频圆盘和天线底板，天线在底板背面焊接，对应bd1 s频段。s频段导航天线模块优选为直径50mm，厚度2.5mm的圆盘，使用和其他圆盘一样的材料注塑而成。
41.作为一种实施方式，组合型全频段高精度导航天线还包括l频段导航天线模块，l频段导航天线模块为圆盘形或方形，l频段导航天线模块设于高频圆盘和s频段导航天线模块之间，l频段导航天线模块采用两点馈电， l频段导航天线模块上表面焊接有2根对称的馈电探针，所述馈电探针穿过高频圆盘、低频圆盘和天线底板，在底板天线背面焊接，对应bd1 l频段。l频段导航天线模块优选使用介电系数为4.3，直径68mm，厚度3mm的高频板的高频板材制作。
42.l频段导航天线模块对应的合路电路，采用两点馈电（为了提高隔离度，两馈电点绕中心旋转45
°
），各馈电点之间相差90
°
，使用1个90
°
贴片电桥元器件，实现左旋圆极化功能。
43.实施例3：作为一种实施方式，请参照图6～图7，所述天线底板的边沿设有扼流圈。扼流圈优选为环形的扼流圈，扼流圈用金属螺钉固定在底板边沿，通过调整扼流圈的高度可以实现抗多径的功能。
44.实施例4：作为一种实施方式，请参照图8～图9，所述低频圆盘的周围设有一圈圆环，圆环与低频圆盘平齐，所述圆环分为四份，其中，两份为对称的120
°
，两份是对称的60
°
；圆环的120
°
部分印制有lte 的pifa天线，60度的部分印制有bt/wifi 的pifa天线。圆环，高度为10mm,圆环与低频圆盘平齐。优选地，圆环内径为96mm,外径为110mm，制作材料为和高低频原盘相同的材料。
45.本实用新型的天线采用注塑方案制作，成本低；本实用新型采用模块化组合设计，可以根据需求，将模块灵活组装，实现多种功能；本实用新型支持四系统全频段导航、支持l-band星基增强，支持bd1 s&l频段；本实用新型支持lte mimo双天线，支持bt/wifi双天线；本实用新型的天线边沿增加了简易扼流圈。
46.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同范围限定。