覆蓋全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的寬帶微型微帶天線技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種覆蓋全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的寬帶微型微帶天線，由輻射器、激勵(lì)器和饋電網(wǎng)絡(luò)一體組成。輻射器由陶瓷基材薄片，以及印制在該薄片頂面上的金屬貼片與該基材薄片構(gòu)成一體。輻射器金屬貼片形狀刻制成前后左右四角中心連體和各角上每塊都具有四角中心連體、由16塊形狀大小相同的第二級(jí)貼片；激勵(lì)器內(nèi)裝四根倒L型耦合探針，耦合探針與貼片間具有耦合間距。將天線的工作頻率擴(kuò)展到1150-1700MHz，突破了現(xiàn)有微帶天線帶寬僅為150MHZ的限制，將接收信號(hào)頻率帶寬擴(kuò)展了3.6-5.5倍。與現(xiàn)有天線尺寸比較實(shí)現(xiàn)了天線的微小型化。測(cè)試表明：本天線可接收美國(guó)GPS、俄國(guó)GLONASS及我國(guó)北斗星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)射的定位信號(hào)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)
，確切的說(shuō)是涉及一種覆蓋全球衛(wèi)星導(dǎo)航系的微型天線。
技術(shù)介紹
全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，被稱作人類在太空里的“眼睛”，哪個(gè)國(guó)家擁有這雙“眼睛”，就掌握了太空戰(zhàn)制勝的“王牌”，軍事的需要和重要的商業(yè)利益，迫使世界強(qiáng)國(guó)在這一領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)具有全時(shí)空、全天侯、高精度、連續(xù)實(shí)時(shí)地為地面、海洋以及空中各種載體提供位置、速度、時(shí)間等資訊服務(wù)的能力，具有對(duì)目標(biāo)定位、導(dǎo)航、監(jiān)管和管理的精準(zhǔn)功能，全球通訊、航天、探礦、救援、國(guó)防安全等各領(lǐng)域都離不開(kāi)它。但是，限于各國(guó)的國(guó)力和科技水平，目前具有全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)及其導(dǎo)航服務(wù)能力的國(guó)家，只有美國(guó)、俄羅斯、中國(guó)和歐盟。美國(guó)的GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，是一個(gè)接收型定位系統(tǒng)，只轉(zhuǎn)播信號(hào)，用戶接收就可定位，不受容量限制。整套系統(tǒng)包括繞地球運(yùn)行的24顆衛(wèi)星，每顆衛(wèi)星能連續(xù)發(fā)射一定頻率的無(wú)線電信號(hào)，只要持有便攜式信號(hào)接收機(jī)，無(wú)論身處陸地、海上還是空中都能收到衛(wèi)星發(fā)出的特定信號(hào)。接收機(jī)中的電腦只要選取4顆或4顆以上衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行分析，就能確定接收機(jī)持有者的所在位置。然而，由于GPS系統(tǒng)的24顆衛(wèi)星分布在6條橢圓軌道上，每顆衛(wèi)星信號(hào)頻率和調(diào)制方式相同，不同衛(wèi)星信號(hào)靠不同偽碼區(qū)分，其存在的技術(shù)弱點(diǎn)是，衛(wèi)星反饋到地面接收機(jī)的GPS信號(hào)很弱時(shí)，受到干擾會(huì)使接收機(jī)無(wú)法正常工作，導(dǎo)致導(dǎo)航精度降低，這種衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)中低緯度地區(qū)的用戶比較便利。<br>俄羅斯的GLONASS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，目前有21顆工作衛(wèi)星分布在3條軌道上，還有3顆備用衛(wèi)星，較適用高緯度的用戶，與GPS相比其定位精度、隱蔽性稍差，但是其抗干擾性明顯強(qiáng)于GPS。由于其用戶端設(shè)備發(fā)展嚴(yán)重滯后，其全球的民用和商業(yè)用戶受到限制。歐盟的伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是繼中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之后，歐盟計(jì)劃建設(shè)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，由30顆衛(wèi)星組成。系統(tǒng)的典型功能是信號(hào)中繼，即向用戶接收機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸是通過(guò)特殊聯(lián)系方式或其他系統(tǒng)的中繼來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且“伽利略”接收機(jī)將可以接受GPS、GLONASS兩大系統(tǒng)的信號(hào)。中國(guó)的BDS北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是繼美、俄之后第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間段由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成。根據(jù)系統(tǒng)建設(shè)總體規(guī)劃，己于2012年具備了覆蓋亞太地區(qū)的全天侯、全天時(shí)為各類運(yùn)載工具提供定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，以及短報(bào)文通信能力。并將于2020年左右建成覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。目前在用的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收機(jī)的終端天線，都是針對(duì)不同的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)配備的不同的接收機(jī)天線。這種導(dǎo)航系統(tǒng)使用的天線多為圓極化微帶天線，其缺點(diǎn)是：(1)微帶天線工作頻帶的瓶頸問(wèn)題。由于微帶天線是諧振式天線工作頻帶比較窄，一般只能做到10％左右，不能覆蓋目前四個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)的工作頻點(diǎn)。若突破微帶天線存在的工作頻帶窄的技術(shù)瓶頸，不得不采用多天線疊層結(jié)構(gòu)。現(xiàn)有在用的星導(dǎo)航系統(tǒng)終端接收機(jī)窄帶微帶天線，為結(jié)構(gòu)繁雜的具有疊層結(jié)構(gòu)的雙天線盤，其盤面直徑為Φ146mm、盤高60mm，工作頻率的低端帶寬為1.2GHZ-1.3GHZ，高端帶寬為1.5GHZ-1.65GHZ。雙天線盤頻帶太窄，解決不了拓寬頻帶遇到的瓶頸問(wèn)題，還造成天線結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜、尺寸過(guò)大、產(chǎn)生互耦干擾。(2)天線的小型化、微型化問(wèn)題。目前衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)終端使用的微帶天線尺寸過(guò)大，很難裝在手持機(jī)、小型板卡以及對(duì)尺寸重量有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于：針對(duì)現(xiàn)有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接受終端的接收機(jī)天線，工作頻帶窄、尺寸過(guò)大、不能兼容接收GPS、GLONASS、北斗及伽利略四套衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)信號(hào)的技術(shù)難題，為用戶提供一種微小型、重量輕、方便攜帶，收接頻帶在1150-1700MHZ，穩(wěn)定性好，實(shí)現(xiàn)一機(jī)一天線覆蓋全球GPS、GLONASS、北斗、伽利略四套衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的便攜式衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)終端接收機(jī)的新型寬帶微型微帶天線。可廣泛應(yīng)用于：森林防火、登山旅游、軌道交通、高鐵運(yùn)輸、關(guān)鍵設(shè)施的定位管理、監(jiān)測(cè)、通訊導(dǎo)航等領(lǐng)域。實(shí)現(xiàn)本專利技術(shù)目的采用下述技術(shù)方案：覆蓋全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的寬帶微型微帶天線，由輻射器、激勵(lì)器和饋電網(wǎng)絡(luò)組成，其特征在于：其中輻射器由邊長(zhǎng)≤19mm、厚度≤1mm、介電常數(shù)Er為35-40的正方形陶瓷基材薄片，以及印制在該陶瓷基材薄片正方形頂面上、邊長(zhǎng)為17mm的正方形金屬貼片與該陶瓷基材薄片構(gòu)成一體；所述激勵(lì)器是裝在輻射器的底部，它是由與輻射器正方形陶瓷基材薄片等邊長(zhǎng)、厚度≤6mm、介電常數(shù)Er為14-18的正方形介質(zhì)基體，以及豎直封裝在該介質(zhì)基體內(nèi)的四根倒L型耦合探針?biāo)M成，探針針體頂部的彎折段與位于其頂部的輻射體金屬貼片平行、探針針體底端裝在該介質(zhì)基體下面的饋電網(wǎng)絡(luò)印制板上；饋電網(wǎng)絡(luò)是裝在激勵(lì)器底部與其長(zhǎng)寬尺寸相同的饋電網(wǎng)絡(luò)印制版，它是由一個(gè)180°電橋和兩個(gè)90°電橋組成的具有一個(gè)輸入端口和四個(gè)輸出端口的饋電網(wǎng)絡(luò)，該饋電網(wǎng)絡(luò)的四個(gè)輸出端口，分別為激勵(lì)器中的四根激勵(lì)探針提供等幅值、相位分別為0°、90°、180°、270°的信號(hào)電平。所述輻射器的正方形金屬貼片，采用準(zhǔn)分形結(jié)構(gòu)的第一級(jí)貼片，即是自金屬貼片各邊的中心位置，分別沿自邊的垂線方向，向其左右兩側(cè)擴(kuò)展刻制具有相等寬度D1和相等長(zhǎng)度的刻制分隔線，整塊貼片被刻制成前后左右具有中心連體結(jié)構(gòu)的四塊形狀大小相同的第一級(jí)對(duì)稱貼片。所述輻射器的正方形金屬貼片，采用準(zhǔn)分形結(jié)構(gòu)的第二級(jí)貼片，即是針對(duì)第一級(jí)貼片中連體的前后左右四塊貼片的每塊貼片：對(duì)其外裸的相鄰兩邊，自各邊的中心位置沿自邊的垂線方向，向其左右兩側(cè)擴(kuò)展刻制具有相等寬度D1和相等長(zhǎng)度D2的兩條刻制分隔線；對(duì)其內(nèi)含的相鄰兩邊，刻制位置與其外裸兩邊上的刻制分隔線相對(duì)應(yīng)、具有對(duì)應(yīng)相等寬度D1和長(zhǎng)度D2的另兩條刻制分隔線，結(jié)構(gòu)上形成前后左右四角中心連體和各角上每塊都具有四角中心連體、由16塊形狀大小相同的第二級(jí)貼片組成的輻射器的正方形金屬貼片。所述采用準(zhǔn)分形結(jié)構(gòu)的第一級(jí)貼片，其刻制分隔線的寬度D1為1mm、長(zhǎng)度為6.5-7.0mm。所述采用準(zhǔn)分形結(jié)構(gòu)的第二級(jí)貼片，在其每塊連心的第一級(jí)對(duì)稱貼片上，外裸的相鄰兩邊中心位置制出的刻制分隔線，以及與其對(duì)應(yīng)的內(nèi)含相鄰兩邊制出的刻制分隔線，寬度D1為1mm、長(zhǎng)度D2為2mm。將貼片刻制成這種連心分級(jí)對(duì)稱貼片的優(yōu)點(diǎn)是：擴(kuò)展天線工作帶寬，改善輻射效率。所述激勵(lì)器的耦合探針與貼片的耦合距離為1.0-1.1m本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
覆蓋全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的寬帶微型微帶天線，由輻射器、激勵(lì)器和饋電網(wǎng)絡(luò)組成，其特征在于：其中輻射器由邊長(zhǎng)≤19mm、厚度≤1mm、介電常數(shù)Er為35?40的正方形陶瓷基材薄片，以及印制在該陶瓷基材薄片正方形頂面上、邊長(zhǎng)為17mm的正方形金屬貼片與該陶瓷基材薄片構(gòu)成一體；所述激勵(lì)器是裝在輻射器的底部，它是由與輻射器正方形陶瓷基材薄片等邊長(zhǎng)、厚度≤6mm、介電常數(shù)Er為14?18的正方形介質(zhì)基體，以及豎直封裝在該介質(zhì)基體內(nèi)的四根倒L型耦合探針?biāo)M成，探針針體頂部的彎折段與位于其頂部的輻射體金屬貼片平行、探針針體底端裝在該介質(zhì)基體下面的饋電網(wǎng)絡(luò)印制板上；所述饋電網(wǎng)絡(luò)，是裝在激勵(lì)器底部與其長(zhǎng)寬尺寸相同的饋電網(wǎng)絡(luò)印制版，它是由一個(gè)180°電橋和兩個(gè)90°電橋組成的具有一個(gè)輸入端口和四個(gè)輸出端口的饋電網(wǎng)絡(luò)，該饋電網(wǎng)絡(luò)的四個(gè)輸出端口，分別為激勵(lì)器中的四根激勵(lì)探針提供等幅值、相位分別為0°、90°、180°、270°的信號(hào)電平。

【技術(shù)特征摘要】
1.覆蓋全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的寬帶微型微帶天線，由輻射器、激勵(lì)器和
饋電網(wǎng)絡(luò)組成，其特征在于：其中輻射器由邊長(zhǎng)≤19mm、厚度≤1mm、介電
常數(shù)Er為35-40的正方形陶瓷基材薄片，以及印制在該陶瓷基材薄片正方形
頂面上、邊長(zhǎng)為17mm的正方形金屬貼片與該陶瓷基材薄片構(gòu)成一體；
所述激勵(lì)器是裝在輻射器的底部，它是由與輻射器正方形陶瓷基材薄片
等邊長(zhǎng)、厚度≤6mm、介電常數(shù)Er為14-18的正方形介質(zhì)基體，以及豎直封
裝在該介質(zhì)基體內(nèi)的四根倒L型耦合探針?biāo)M成，探針針體頂部的彎折段與
位于其頂部的輻射體金屬貼片平行、探針針體底端裝在該介質(zhì)基體下面的饋
電網(wǎng)絡(luò)印制板上；
所述饋電網(wǎng)絡(luò)，是裝在激勵(lì)器底部與其長(zhǎng)寬尺寸相同的饋電網(wǎng)絡(luò)印制版，
它是由一個(gè)180°電橋和兩個(gè)90°電橋組成的具有一個(gè)輸入端口和四個(gè)輸出
端口的饋電網(wǎng)絡(luò)，該饋電網(wǎng)絡(luò)的四個(gè)輸出端口，分別為激勵(lì)器中的四根激勵(lì)
探針提供等幅值、相位分別為0°、90°、180°、270°的信號(hào)電平。
2.按照權(quán)利要求1所述的覆蓋全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的寬帶微型微帶天線，
其特征在于：所述輻射器的正方形金屬貼片，采用準(zhǔn)分形結(jié)構(gòu)的第一級(jí)貼片；
即是自金屬貼片各邊的中心位置，分別沿自邊的垂線方向，向其左右兩側(cè)擴(kuò)
展刻制具有相等寬度D1和相等長(zhǎng)度的刻制分隔線，整塊貼片被刻制成前后左
右具有中心連體結(jié)構(gòu)的四塊形狀大小相同的第一級(jí)對(duì)稱貼片。
3...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：滕崴，滕秀文，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：成都銀豐信禾電子科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：四川;51