[发明专利]一种宽频带高精度卫星定位终端天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种定位天线，尤其是一种宽频带高精度卫星定位终端天线。

背景技术

目前全球己经运营或在建的卫星导航系统有:美国的GPS系统,俄罗斯的GLONASS系统,欧洲的伽利略系统,以及我国的北斗卫星导航定位系统。定位与测量是卫星导航系统的两大功能,前者以伪码相位为观测量确定伪距,后者主要以载波相位观测确定伪距。卫星导航精密测量技术已经广泛应用于经济建设和科学技术的诸多领域,尤其是大地测量学及其相关学科领域,包括地球动力学、海洋大地测量学、天文学、地球物理勘探、资源勘探、工程测量与工程变形监测等。

在全球卫星导航定位系统中，所测的卫星到接收机的距离，实际上指的是卫星天线零相位中心点到接收机天线零相位中心点的距离。所以为了降低测量误差，天线的零相位中心点应在其覆盖区内保持稳定，并尽量接近天线的几何中心位置。对于来自不同仰角、方位上的卫星信号，接收天线的零相位中心位置实际有可能是不同的，这就引入了测量误差和定位误差。因此，接收天线应尽可能使零相位中心和天线几何中心一致。

导航测量型天线作为高精度卫星导航接收机的重要组成部分,它的性能直接关系到卫星导航接收机测量精度。天线的相位中心变化和多径效应是高精度卫星导航测量系统中的显著误差源。

目前不同GPS厂家推出了各种GPS测量天线：1、采用轴对称多馈源的微带叠层贴片天线，如Trimble公司的EyPhyr测量型天线和Topcon公司的LegAntZ&3。2、采用“风火轮”技术的多臂平面螺旋缝隙天线,如Novatel公司的GPS-600天线和Sokkia公司的sok600天线。尤其双频天线，其结构和馈电网络越来越复杂，工作带宽受限。目前现有的测量型天线大多采用多层叠层贴片和扼流圈结构，馈电部分采用探针，双馈电或多馈电结构造成轴比带宽和阻抗带宽有限，天线剖面高，部件多，装配工艺复杂，不利于批量生产，成本高，难于推广。

发明内容

针对现有测量天线中存在的结构和馈电网络复杂，以及带宽受限等问题，本发明提供了一种宽频带高精度卫星定位终端天线。

本发明的设计原理为：在天线工作波瓣内，为满足天线的相位中心高稳定度要求，天线的相位中心与几何中心的尽可能重合，通过轴对称多馈源设计保持天线的轴对称性；并满足天线的机械性能特定载体要求；采取合适的措施抑制多径效应，防止减小信号受到杂波干扰，本发明通过采用屏蔽腔和加大地板，抑制后向辐射和多径干扰。

本发明采用的技术方案是：

一种全频带高精度卫星导航定位终端天线，包括单层辐射贴片以及与天线对称轴同轴设置的贴片介质和馈电板，其中辐射贴片固定在贴片介质的上表面，贴片介质采用较大厚度材料，以增加天线阻抗带宽和增益。馈电板设置在贴片介质的下表面，所述馈电板上表面覆有由金属底板构成的地板，所述地板上开有中心位于天线对称轴上的十字缝隙，保证十字缝隙的中心仍处于天线的对称轴上，调节缝隙的长宽尺寸，满足阻抗匹配，同时使馈电网络通过十字缝隙激励辐射贴片。馈电板的下表面设有馈电网络，所述馈电网络含有四个相对天线对称轴对称并通过十字缝隙激励辐射贴片的辐射源，所述馈电板下方设有屏蔽体，所述屏蔽体围成馈电网络下方的屏蔽腔。

进一步地，全频带高精度卫星导航定位终端天线还包括构成天线顶端的介质盖板以及构成天线底端的安装基座，其中所述介质盖板呈圆形并由透波的ABS塑料制成，不影响天线辐射性能的同时，保证其满足结构强度要求，并对下层辐射体起到保护作用。介质盖板圆心位于天线的对称轴上，所述安装基座为非金属无底空心圆柱。

优选地，所述辐射源的幅度相等，相位分别为90°，180°，270°，0°。

其中，所述辐射贴片为准正方形微带贴片，所述贴片介质和馈电板为圆形。

进一步地，所述屏蔽体为上部呈开放式的圆柱体，采用铝质材料制成，其上外沿与所述地板齐平，主要作用是：屏蔽馈电网络辐射出的电磁波，以保障天线相位中心的稳定；优选地，安装基座为非金属无底空心圆柱，其主要作用是安装固定整个天线。

优选地，分别在所述介质盖板、贴片介质、馈电板和屏蔽体上设有沿圆周排列的四个安装孔，通过非金属螺丝固定到一起，在所述屏蔽体的底部中心设置通孔，天线通过50Ω同轴线穿过所述通孔和系统相连。

优选地，所述馈电网络为两级一分四Wilkinson功分器，馈电网络经过λ4和λ2微带传输线产生四个幅度相等激励源，并且相位满足分别为90°，180°，270°，0°。