[发明专利]一种应用于微小型无人机的GPS/BDII三频双系统有源卫星导航接收天线

说明书

技术领域：

本发明属于卫星导航领域，涉及一种采用异型结构设计的轻量化、小型卫星导航天线。

背景技术

微小型无人机对天线的尺寸、高度、重量、抗干扰性能要求苛刻。在满足授时、定位的导航需求下，航空天线的小型化是未来无人机导航系统研究的发展方向。

随着我国北斗二代卫星导航系统的快速发展，GPS/BDII双系统一体式天线是未来航空天线的发展趋势。

该微小型无人机任务需求为：设计一款小型航空天线，天线放置于天线舱体结构中，舱体结构平面尺寸图如图1所示，舱体高度为13mm（图一为二维平面尺寸图，高度信息于此处以文字形式说明）。天线需要满足能够在GPS L1，北斗二代 B1、B3双系统三频点下工作，天线重量小于35g。

目前市场上，GPS L1、BDII B1是小型航空天线的主流组合方式，兼容BDII B3的小型化航空天线尺寸，若采用叠层结构，体积和重量较大，不能满足该微小型无人机体积小、重量轻、剖面高度低的要求； 由于L1与B3两频点的频率比为1.24，若采用共面多频技术的天线要求频点频率比必须大于1.5。所以共面多频技术方案也不能满足任务需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：无源天线组合近距离放置条件下，克服由于方向图畸变产生的凹点以及增大射频信号之间的隔离度，以满足卫星导航接收机信号处理的要求。

本发明包括如下的技术方案：

一种应用于微小型无人机的GPS/BDII三频天线（以下简称三频天线），包括无源介质陶瓷天线片组合、低噪声放大电路及屏蔽盒三部分。

无源介质陶瓷天线片组合由两块高介电常数的陶瓷天线片组成，以实现三频天线的多频点、小型化。两块天线片按照特定的方位摆放，以实现最优的方向图。

低噪声放大电路由两条射频支路构成，分别接收处理GPS L1、BDII B1及BDII B3信号。经过放大、滤波的导航信号分别输出至相应的接收机端口进行处理。

屏蔽盒与电路板共型设计，起到防异物以及电磁屏蔽的作用。

本发明相比现有技术有如下优点：

（1）本发明针对微小型无人机导航要求，提出一种新型的双系统三频天线，天线结构形式简单、工作稳定可靠；

（2）本发明具备双系统多频点工作的特性，可以满足多种模式下的导航定位要求，兼容性强；

（3）本发明天线采用异型设计，重量轻，尺寸小，剖面高度低；

（4）本发明天线具有优良的带外抑制性能，在近距离有大功率设备工作时，仍能正常工作。

（5）本发明采用防过压、防电源反接、防静电设计。对于误操作或者供电电路异常等情况造成的伤害具有保护作用。

附图说明

图1为本发明一种应用于微小型无人机的GPS/BDII三频天线的天线舱平面结构尺寸图；

图2为本发明一种应用于微小型无人机的GPS/BDII三频天线的结构示意图；

图3为本发明一种应用于微小型无人机的GPS/BDII三频天线低噪声放大电路部分组成关系示意图；

图4为本发明一种应用于微小型无人机的GPS/BDII三频天线无源天线组合后最优的实测辐射方向图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步介绍。

如图2所示，三频天线主要由无源介质陶瓷天线片组合、低噪声放大电路、屏蔽盒三部分构成。

介质陶瓷天线片组合由两只天线片组成，按照如图位置摆放。其中天线片A部分负责接收GPS L1及BDII B1信号，天线片B部分接收BDII B3信号。

天线A与天线B的摆放的距离及相对方位，对三频天线的方向图影响很大。由于相对距离较近，对于其中的单个天线，另外一个天线电磁场分布必然会对该天线的辐射方向图进行“挤压”，使得轴向的最大辐射方向发生偏移。因此需要利用三维电磁仿真软件，对天线组合的辐射方向图进行仿真。通过分析仿真结果发现，两天线馈电点位置距离最近且位于电路板中轴线位置放置时，天线辐射方向图凹点最少，方向图形状最接近标准的倒苹果型，为最优的天线摆放方式。