本发明专利技术提供的小型双频有源导航天线装置，包括抑制板、第一微带贴片、第二微带贴片、第一基片和第二基片，第一微带贴片设置在第一基片的顶面，第二微带贴片设置在第二基片的顶面，第二微带贴片置于该第一基片和第二基片之间，该第二基片设置在抑制板的顶面；所述第一微带贴片、第二微带贴片、第一基片和第二基片与抑制板的轴向成45°夹角设置。该装置提高了轴比和阻抗带宽，天线的相位中心稳定和低仰角GNSS信号接收能力和抗多路径干扰能力，天线微带贴片放置形式更适合实际手持设备应用。利用低插损的滤波器和带外高抑制的滤波器相结合方式，具有噪声系数低、抗干扰能力增强。内外置天线切换速度快、操作简单，隔离度高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通信领域的微带天线设计，尤其涉及一种双频有源天线在卫星导航领域、测绘领域的应用，具体是一种小型双频有源导航天线装置。
技术介绍
由于卫星导航能够具有全时空、全天候、高精度、连续实时地提供导航、定位和授时的特点，广泛应用于导航、测绘、监测、授时、通信等多种领域，因此在经济发展、科学研究、灾害防控以及军事领域起着越来越重要的作用，对国防安全和经济建设贡献巨大。以美国GPS ( (Global Positioning System， GPS))为代表的全球卫星导航系统(GlobalNavigation Satellite System, GNSS)应用产业已逐步成为一个全球性的高新技术产业。随着卫星导航技术的广泛应用，对高精度测量的手持机设备的天线性能也提出了越来越高的要求，主要表现在( I)良好的右旋圆极化GPS信号是由卫星从空间发送下来的，为了消除电离层对信号的法拉第旋转效应，信号采用的是右旋圆极化，因此，接收天线也应采用右旋圆极化方式。当GPS卫星信号被地面或建筑物等对称物体反射后，会变成左旋极化的交叉极化信号，多路径信号多是这种形式，所以右旋圆极化天线还能够抑制多路径干扰。由于圆极化天线存在交叉极化现象，所以应设法提高天线的交叉极化抑制能力。(2)多星双频—般情况下，导航型天线工作在单频，但在精确测量时，通常工作在双频或多频来补偿电离层延时，提升定位测量精度。同时多星多频不仅有助于观测更多的星座，提高定位精度和可靠性，还能够免受单一系统的制约，可见研究多频多模的卫星导航天线有着重要的现实意义。本专利技术天线同时支持美国GPS和俄罗斯GL0NASS的双频段LI和L2。((多星是指多个导航卫星系统)(3)低功耗小型化由于导航设备都有低功耗小型化趋势，尤其是手持设备，因为在保证性能指标的前提下，降低功耗，控制体积。(4)方向性导航接收机能够接收到地平面上的卫星数目越多越好，一般要求能够接收仰角5°以上的所有天空中的卫星信号。因此，天线在这个空间内要对卫星信号具有均匀的响应，当低于接收高度时，为抑制严重的多路径效应和对流层效应，天线响应要迅速截止。理想的GPS接收机天线在上半平面具有近似半球形的方向图，一般要求波瓣宽度> 120°，水平面附近的截止率大于IdB /度(从仰角一 5°到5° )。在利用载波相位测量的接收机中,天线还应该具有均匀的相位响应,且相位中心要和天线几何中心吻合。(5)有源放大导航天线具有半球形的方向性，因此增益一般都很低。天线单元一般都由接收天线和低噪声前置放大器组成，放大器一般能够提供15 35dB的增益，许多导航天线直接采用有源天线设计。(6)内外天线切换天线小型化后，有些性能变差。当手持机设备处于严重遮挡、强干扰情况下甚至无法工作。为了解决这一问题，GNSS外置天线成了许多高端信号接收设备的必备装置，使得内置、外置天线切换装置在手持机设备上应用越来越广泛。目前小型双频有源导航天线装置多采用螺旋天线和微带天线两种形式。传统的螺旋天线除样式不吸引人外，体积大也限制了它的发展。而微带天线由于其体积小，剖面低，能与载体共形，易于实现圆极化等优点受到了人们的极大关注。现用技术特点 (I)当前小型化天线贴片天线往往只能覆盖GPS的LI频段，或者GPS LI和L2频段。(2)馈电方式，有孔径耦合、电磁耦合以及常用的同轴馈电方式。同轴馈电方式有采用单馈点、双馈点以及多馈点馈电方式。实现双频馈电又有采用分别馈电以及同时馈电方式。 ( 3)内外天线切换电路多采用软件控制电路切换(软切换)，缺点是，操作繁琐，切换时间长，电路复杂。此外内外天线之间隔离度低，同时采用传输线匹配电路时，造成多星多频宽带匹配性能差。(4)有源放大电路采用前置滤波器技术时，噪声系数是关键。多星双频技术目前小型化贴片天线工作带宽和轴比带宽窄，这是由采用天线介质材料性能以及天线结构原因造成的。采用新型天线介质材料，高频性能良好，介质常数稳定；同时馈电技术采用双馈点分别馈电技术，在介质基板上合适布置，提高了轴比带宽和天线带宽，提高了接收信号的能力。内外切换电路正如上述，它操作繁琐，切换时间长，电路复杂。此外内外天线之间隔离度低，同时采用传输线匹配电路时，造成多星多频宽带匹配性能差。这是因为常规都是采用软件发命令方式，控制信号的高低电平，触发内外天线切换。该装置，需要人为去装配好外置天线后还需要再去操作控制装置(屏幕、按钮等)。这种装置设计考虑软件、硬件以及使用者等因素，所以设计起来相对复杂，操作也复杂。因为多星多频的两个频段横跨几百兆赫兹(大约400MHz多)，平时外置天线是不连接的、处于开路状态。此时外置天线采用传输线匹配达不到宽带效果。内外置天线属于同频，隔离模块使用往往增加了外置天线的插入损耗。提高天线的信噪比及抗干扰能力是提高天线性能和可靠性的重要措施。前置滤波方案可以提高抗干扰能力，但因为滤波器插入损耗高，往往造成其噪声系数高。不采用前置滤波方案，往往抗干扰能力弱。本专利技术采用低插损的前置滤波器，并且采用至少两级的放大再合路，以提高设备的信噪比。天线抑制板(又称反射板)没有做任何的设计，只是用金属板做反射板
技术实现思路
本专利技术的目的是1、天线采用对称性好的微带贴片和适合的馈电分布，扩展了天线的轴比和阻抗带宽。2、放大电路采用低噪声放大器和多级放大电路级联的方式在降低噪声系数的同时提高了有源电路的增益，减小了后续无源电路对噪声系数的影响，同时高抑制滤波器可以有效地抑制带外干扰和噪声。3、内外天线切换装置采用射频开关、电流检测控制等装置，可自动切换内外置天线。操作简单，电路简单。并且内外置天线隔离度高。4、抑制板增加了电抗网络，提高了多路径抗干扰，有利于低仰角的卫星信号接收。为达上述目的，本专利技术提供了一种小型双频有源导航天线装置，包括抑制板10、第一微带贴片1、第二微带贴片5、第一基片2和第二基片6，其中，第一微带贴片I设置在第一基片2的顶面，第二微带贴片5设置在第二基片6的顶面，第二微带贴片5置于该第一基片 2和第二基片6之间，该第二基片6设置在抑制板10的顶面；所述第一微带贴片1、第二微带贴片5、第一基片2和第二基片6与抑制板10的轴向成45°夹角设置。上述的小型双频有源导航天线装置，还包括第一同轴馈电探针3、第二同轴馈电探针4、第三同轴馈电探针7、第四同轴馈电探针8、第一移相装置20和第二移相装置25 ;第一微带贴片I设置在第一基片2的顶面，第二微带贴片5设置在第二基片6的顶面，第二微带贴片5置于该第一基片2和第二基片6之间，该第二基片6设置在抑制板10的顶面；第一移相装置20和第二移相装置25均设置在抑制板10的底面，所述第一微带贴片I通过第一同轴馈电探针3和第二同轴馈电探针4接收相位相差90度的第一卫星导航信号，并将该第一卫星导航信号传输给第一移相装置20以得到第一右旋圆极化辐射信号；第二微带贴片5通过第三同轴馈电探针7和第四同轴馈电探针8接收相位相差90度的第二卫星导航信号，并将该第二卫星导航信号传输给第二移相装置25以得到第二右旋圆极化辐射信号；第一微带贴片I是带可调锯齿的准方形微带贴片天线；所述第二微带贴片5是带可调锯齿和切角的准方形微带贴片天线；第一基片2和第二基片6均是由介电常数为6本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种小型双频有源导航天线装置，包括抑制板（10）、第一微带贴片（1）、第二微带贴片（5）、第一基片（2）和第二基片（6），其特征在于：所述第一微带贴片（1）设置在第一基片（2）的顶面，第二微带贴片（5）设置在第二基片（6）的顶面，第二微带贴片（5）置于该第一基片（2）和第二基片（6）之间，该第二基片（6）设置在抑制板（10）的顶面；所述第一微带贴片（1）、第二微带贴片（5）、第一基片（2）和第二基片（6）与抑制板（10）的轴向成45°夹角设置。
【技术特征摘要】
1.一种小型双频有源导航天线装置，包括抑制板(10)、第一微带贴片(I)、第二微带贴片(5)、第一基片(2)和第二基片(6)，其特征在于所述第一微带贴片(I)设置在第一基片(2)的顶面，第二微带贴片(5)设置在第二基片(6)的顶面，第二微带贴片(5)置于该第一基片(2)和第二基片(6)之间，该第二基片(6)设置在抑制板(10)的顶面；所述第一微带贴片(I)、第二微带贴片(5)、第一基片(2)和第二基片(6)与抑制板(10)的轴向成45°夹角设置。2.如权利要求1所述的小型双频有源导航天线装置，其特征在于还包括第一同轴馈电探针(3)、第二同轴馈电探针(4)、第三同轴馈电探针(7)、第四同轴馈电探针(8)、第一移相装置(20 )和第二移相装置(25 ); 所述第一微带贴片(I)设置在第一基片(2 )的顶面，第二微带贴片(5 )设置在第二基片(6)的顶面，第二微带贴片(5)置于该第一基片(2)和第二基片(6)之间，该第二基片(6)设置在抑制板(10)的顶面； 所述第一移相装置(20)和第二移相装置(25)均设置在抑制板(10 )的底面，所述第一微带贴片(I)通过第一同轴馈电探针(3)和第二同轴馈电探针(4)接收相位相差90度的第一卫星导航信号，并将该第一卫星导航信号传输给第一移相装置(20)以得到第一右旋圆极化辐射信号； 所述第二微带贴片(5)通过第三同轴馈电探针(7)和第四同轴馈电探针(8)接收相位相差90度的第二卫星导航信号，并将该第二卫星导航信号传输给第二移相装置(25)以得到第二右旋圆极化辐射信号； 所述第一微带贴片(I)是带可调锯齿的准方形微带贴片天线；所述第二微带贴片(5)是带可调锯齿和切角的准方形微带贴片天线； 所述第一基片(2)和第二基片(6)均是由介电常数为6. O 11. O的材料制成；所述第一卫星导航信号的频率是1560MHZ 1620MHZ ;第二卫星导航信号的频率是1208MHZ 1268MHZ。3.如权利要求2所述的小型双频有源导航天线装置，其特征在于该小型双频有源导航天线装置还包括放大电路单元，该放大电路单元包括对第一右旋圆极化辐射信号滤波的第一低插损滤波器(21)、对该第一低插损滤波器(21)的输出信号放大的第一低噪声放大器(22)、对该第一低噪声放大器(...
【专利技术属性】
技术研发人员：鲍志雄，李庚禄，黄俊铭，
申请(专利权)人：广州中海达卫星导航技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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