网络式测量型天线的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种网络式测量型天线，包括带四馈点的上层天线和带四馈点的下层天线，上层天线与下层天线重叠固定在一底板正面，底板反面设有用于匹配上层天线四馈点和下层天线四馈点成0°、90°、180°、270°相位角效果的微带线网络，微带线网络分别与上层天线、下层天线的四馈点连接，用于接收来自天线的高频信号。本实用新型区别以往采用电桥来形成相位角效果，通过微带线使上下层天线的四个馈点形成0°、90°、180°、270°相位角效果，减少了损耗，通过微带线匹配到50欧姆阻抗，使接收的高频信号达到最大功率，极大地提高了信噪比及定位的精准度和灵敏度，又由于仅采用微带线来进行网络组合及匹配，降低了生产成本。
【专利说明】网络式测量型天线
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及天线【技术领域】，尤其涉及一种网络式测量型天线。
【背景技术】
[0002]目前，传统的测量型天线一般采用六个耦合器来达到两组四个馈点为0°、90°、180°、270°相位效果，但由于实际应用中天线的驻波不可能为1，因此耦合器与馈点之间会产生不匹配的情况，从而造成能量的损耗，又由于每个耦合器的反射端加了 50欧姆的电阻，这六个电阻也会吸收部分能量，最终造成传统的测量型天线信噪比低，严重降低了测量型天线的精度及灵敏度。此外，由于采用了耦合器、电阻等元器件，导致传统的测量型天线成本较高，且加工复杂。
实用新型内容
[0003]本实用新型的主要目的在于提供一种成本较低且信噪比高的网络式测量型天线。
[0004]为了达到上述目的，本实用新型提出一种网络式测量型天线，包括带四馈点的上层天线和带四馈点的下层天线，所述上层天线与所述下层天线重叠固定在一底板正面，所述底板反面设有用于匹配所述上层天线四馈点和下层天线四馈点成0°、90°、180°、270°相位角效果的微带线网络，所述微带线网络分别与所述上层天线、所述下层天线的四馈点连接，用于接收来自天线的高频信号。
[0005]优选地，所述微带线网络包括用于匹配所述上层天线四馈点成0°、90°、180°、270°相位角效果的两条上层天线微带线、用于匹配所述下层天线四馈点成0°、90°、180°、270°相位角效果的两条下层天线微带线，所述两条上层天线微带线的端部对应与所述上层天线四馈点相连；所述两条下层天线微带线的端部对应与所述下层天线四馈点相连。
[0006]优选地，所述微带线网络还包括用于匹配所述上层天线到50欧姆阻抗的两条上层天线匹配线及用于匹配所述下层天线到50欧姆阻抗的两条下层天线匹配线，所述两条上层天线匹配线对应与所述两条上层天线微带线连接，所述两条下层天线匹配线对应与所述两条下层天线微带线连接。
[0007]优选地，所述两条上层天线匹配线通过第一电桥与有源模块连接，所述两条下层天线匹配线通过第二电桥与所述有源模块连接。
[0008]优选地，所述有源模块包括三级放大单元与三级滤波单元，所述第一电桥、第二电桥经第一级滤波单元与第一级放大单元连接，所述第一级放大单元经第二级滤波单元与第二级放大单元连接，所述第二级放大单元经第三级滤波单元与第三级放大单元连接。
[0009]优选地，所述两条上层天线匹配线通过第一电桥与所述有源模块连接，其中，所述上层天线的第一级滤波单元、第二级滤波单元、第三级滤波单元均采用1575滤波器，所述上层天线的第一级放大单元采用NE3509低噪声放大器，第二级放大单元采用ASL226低噪声放大器，所述上层天线与所述下层天线共用第三级放大单元，所述第三级放大单元采用SGL-0622低噪声放大器。
[0010]优选地，所述两条下层天线的匹配线通过第二电桥与所述有源模块连接，其中，所述下层天线的第一级滤波单元、第二级滤波单元、第三级滤波单元均采用1268滤波器，所述下层天线的第一级放大单元采用NE3509低噪声放大器，第二级放大单元采用ASL226低噪声放大器。
[0011]本实用新型提出的一种网络式测量型天线，区别以往采用电桥来形成相位角效果，通过微带线使上下层天线的四个馈点形成0°、90°、180°、270°相位角效果，减少了损耗，最后通过微带线可以完全匹配到50欧姆阻抗，使接收的天线高频信号达到最大功率，极大地提高了网络式测量型天线的信噪比及天线定位的精准度和灵敏度，又由于仅采用微带线来进行网络组合及匹配，降低了生产成本，加工也更加方便可靠，提升了市场竞争力。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型网络式测量型天线较佳实施例的上层天线的结构示意图；
[0013]图2是本实用新型网络式测量型天线较佳实施例的下层天线的结构示意图；
[0014]图3是本实用新型网络式测量型天线较佳实施例的有源模块结构示意图；
[0015]图4是本实用新型网络式测量型天线较佳实施例测试的B3频点方向图；
[0016]图5是本实用新型网络式测量型天线较佳实施例测试的BI频点方向图；
[0017]图6是本实用新型网络式测量型天线较佳实施例测试的GPS频点方向图；
[0018]图7是本实用新型网络式测量型天线较佳实施例测试的GL0NASS频点方向图；
[0019]图8是本实用新型网络式测量型天线较佳实施例测试的B3频点轴比图；
[0020]图9是本实用新型网络式测量型天线较佳实施例测试的BI频点轴比图；
[0021]图10是本实用新型网络式测量型天线较佳实施例测试的GPS频点轴比图；
[0022]图11是本实用新型网络式测量型天线较佳实施例测试的GL0NASS频点轴比图。
[0023]为了使本实用新型的技术方案更加清楚、明了，下面将结合附图作进一步详述。
【具体实施方式】
[0024]本实用新型实施例的解决方案主要是:本实用新型实施例区别以往采用电桥来形成相位角效果，通过微带线使上下层天线的四个馈点形成0°、90°、180°、270°相位角效果，减少了损耗，最后通过微带线可以完全匹配到50欧姆阻抗，使接收的天线高频信号达到最大功率，极大地提高了网络式测量型天线的信噪比及天线定位的精准度和灵敏度，又由于仅采用微带线来进行网络组合及匹配，降低了生产成本，加工也更加方便可靠。
[0025]如图1至图3所示，本实用新型利用实施例讲解网络式测量型天线，本实用新型较佳实施例提出一种网络式测量型天线，包括上层天线I和下层天线2，其中，上层天线I带四馈点a、b、c、d,下层天线2带四馈点e、f、g、h,上层天线I与下层天线2重叠固定在底板3的正面，本实施例中，上层天线I的四馈点a、b、c、d中馈点a、c与下层天线2的四馈点e、f、g、h中馈点f、h处于同一竖直线上,但不限定上层天线I的四馈点a、b、c、d与下层天线2的四馈点e、f、g、h的相对位置，即可通过旋转上层天线I或下层天线2使上层天线I的四馈点a、b、c、d中馈点a、c与下层天线2的四馈点e、f、g、h中馈点f、h不在同一竖直线上，而成一定角度，比如45°，此情况也包括在本实用新型的专利保护范围内。
[0026]本实施例中，上下层天线的板材介电常数优选为2.55，厚4mm，上层天线I长宽为65mm,下层天线2长宽为90mm,底板3为FR4板材,直径153mm,厚1mm。上下层天线在四个角处采用螺钉固定。
[0027]底板3反面设有微带线网络，微带线网络包括用于匹配上层天线I四馈点成0°、90°、180°、270°相位角效果的两条上层天线微带线11、12，用于匹配下层天线2四馈点成0°、90°、180°、270°相位角效果的两条下层天线微带线21、22。对于上层天线1，上层天线微带线11 一端与馈点a连接,上层天线微带线11另一端与馈点c连接,上层天线微带线12 —端与馈点b连接,上层天线微带线12另一端与馈点d连接,设定上层天线I的馈点a为0°相位角，则对应的电桥另一端馈点b相位角为-90° ;馈点a通过上层天线微带线11与馈点C连接,通过调节上层天线微带线11的长度可以调节馈点C的相位角与馈点a的相位角相位差为180°，即馈点c的相位角为-180° ;馈点b通过上层天线微带线12与馈点d连接,通过调节上层天线微带线12的长度可以调节馈点d的相位角与馈点b的相位角相位差为180°，即馈点d的相位角为-270°，则通过上层天线微带线11、12可以将上层天线I四馈点a、b、c、d匹配成0°、-90°、-180°、-270°相位角效果，可等效为0°、90°、180。、270。相位角效果。下层天线2四馈点e、f、g、h匹配成0°、90。、180。、270。相位角效果的过程可参照上层天线1，在此不再赘述。
[0028]微带线网络中还包括用于在上层天线I上匹配到50欧姆阻抗的两条上层天线匹配线13、14，上层天线匹配线13—端与馈点b即上层天线微带线12 —端连接，上层天线匹配线14 一端与馈点a即上层天线微带线11 一端连接，上层天线匹配线13另一端与上层天线匹配线14另一端通过第一电桥41与有源模块5连接，上层天线I接收的高频信号经四馈点a、b、c、d接收,并通过上层天线微带线11、12匹配成0° >90° >180° >270°等效相位角信号，通过调整上层天线匹配线13、14的长度、宽度等参数以及增加短路线、开路线来匹配到50欧姆阻抗，使通过第一电桥41输出到有源模块5的输入信号为接收到的最大功率信号，进而提高了信号的信噪比，减小信号接收过程中的损耗。
[0029]微带线网络中还包括用于在下层天线2上匹配到50欧姆阻抗的两条下层天线匹配线23、24，下层天线匹配线23 —端与馈点h即下层天线微带线22 —端连接，下层天线匹配线24 —端与馈点e即下层天线微带线21 —端连接，下层天线匹配线23另一端与下层天线匹配线24另一端通过第二电桥42与有源模块5连接，下层天线接收的高频信号经四馈点e、f、g、h接收，并通过下层天线微带线21、22匹配为0°、90°、180°、270°等效相位角信号，通过调整下层天线匹配线23、24的长度、宽度等参数以及增加短路线，开路线来匹配到50欧姆阻抗。本实施例中，在下层天线匹配线23、24上延伸出其他的下层天线匹配线231,241等，用于与下层天线匹配线23、24相配合匹配到50欧姆阻抗，通过第二电桥42输出到有源模块5的信号为接收的最大功率信号，进而提高了信号的信噪比，减小信号接收过程中的损耗。
[0030]本实施例中，上层天线I接收频率优选为GPS、B1、GL0NASS，下层天线2接收频率优选为B3，但不限定上层天线I和下层天线2接收其他频率的信号。上层天线I接收的高频信号通过第一电桥41输出到有源模块5，在有源模块5中上层天线I接收的高频信号经上层天线I的第一级滤波单元1575滤波器滤波后传输至第一级放大单元NE3509低噪声放大器，经NE3509低噪声放大器放大后传输至第二级滤波单元1575滤波器滤波后传输至第二级放大单元ASL226低噪声放大器，经ASL226低噪声放大器放大后传输至第三级滤波单兀1575滤波器滤波。
[0031]下层天线2接收的高频信号通过第二电桥42输出到有源模块5，在有源模块5中下层天线2接收的高频信号经下层天线2的第一级滤波单元1268滤波器滤波后传输至第一级放大单元NE3509低噪声放大器，经NE3509低噪声放大器放大后传输至第二级滤波单元1268滤波器滤波后传输至第二级放大单元ASL226低噪声放大器，经ASL226低噪声放大器放大后传输至第三级滤波单元1268滤波器滤波。
[0032]上层天线I接收的高频信号经上层天线I的第三级滤波单元1575滤波器滤波后得到的信号与下层天线2接收的高频信号经下层天线2的第三级滤波单元1268滤波器滤波后得到的信号进行整合后经共用的第三级放大单元SGL-0622低噪声放大器进行放大，放大后的信号即为本发明实施例网络式测量型天线输出的接收信号。由于采用了三级放大加三级滤波对信号进行处理，其中第一级滤波单元损耗小于ldB，第一级放大单元增益为15dB，噪声系数为0.4dB，第二级放大单元增益为16dB，第二级滤波单元损耗小于2dB，第三级放大单元增益为20dB，第三级滤波单元损耗小于2dB，最终输出总增益大于46dB，对信号的放大效果很好，进一步的，还可以在信号输出加电阻衰减网络进行增益调节。
[0033]本实施例中，当上层天线I接收频率为GPS、B1、GL0NASS，下层天线2接收频率为B3时，对网络式测量型天线上下层天线的四个频点GPS频点、BI频点、GL0NASS频点、B3频点进行测试，测试的信号源为HP8648C，接收机为HP856X。
[0034]参照图4至图7所示，图4至图7分别是本实用新型网络式测量型天线较佳实施例测试的B3频点、BI频点、GPS频点和GL0NASS频点的方向图；由图4至图7所示的测试结果可以得出，本实用新型网络式测量型天线的增益大于7.3dB，前后比在16dB左右，增益保持在较高水准。
[0035]参照图8至图11所示，图8至图11分别是本实用新型网络式测量型天线较佳实施例测试的B3频点、BI频点、GPS频点和GL0NASS频点的轴比图；由图8至图11所示的测试结果可以得出，本实用新型网络式测量型天线的轴比小于2，也保持在较佳水准。
[0036]本实用新型提出的一种网络式测量型天线，采用多馈点设计方案，保证相位中心与几何中心重合，将天线对测量误差的影响降低到最小，进一步地，通过微带线来形成上下层天线0°、90°、180°、270°四个馈点，并采用微带线来匹配50欧姆阻抗，使接收的天线高频信号达到最大功率，极大地提高了网络式测量型天线的信噪比及天线定位的精准度和灵敏度，又由于仅采用微带线来进行匹配，降低了生产成本，加工也更加方便可靠，提升了市场竞争力。
[0037]本实用新型网络式测量型天线定位的精准度和灵敏度高，可广泛应用于大地测量、航道测量、海洋测量、道路施工、地震监测、桥梁变形监控、山体滑坡监控、码头集装箱作业等场所。
[0038]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的【技术领域】，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种网络式测量型天线，其特征在于，包括带四馈点的上层天线和带四馈点的下层天线，所述上层天线与所述下层天线重叠固定在一底板正面，所述底板反面设有用于匹配所述上层天线四馈点和下层天线四馈点成0°、90°、180°、270°相位角效果的微带线网络，所述微带线网络分别与所述上层天线、所述下层天线的四馈点连接，用于接收来自天线的高频信号。
2.根据权利要求1所述的网络式测量型天线，其特征在于，所述微带线网络包括用于匹配所述上层天线四馈点成0°、90°、180°、270°相位角效果的两条上层天线微带线、用于匹配所述下层天线四馈点成0°、90°、180°、270°相位角效果的两条下层天线微带线，所述两条上层天线微带线的端部对应与所述上层天线四馈点相连；所述两条下层天线微带线的端部对应与所述两条下层天线四馈点相连。
3.根据权利要求2所述的网络式测量型天线，其特征在于，所述微带线网络还包括用于匹配所述上层天线到50欧姆阻抗的两条上层天线匹配线及用于匹配所述下层天线到50欧姆阻抗的两条下层天线匹配线，所述两条上层天线匹配线对应与所述两条上层天线微带线连接，所述两条下层天线匹配线对应与所述两条下层天线微带线连接。
4.根据权利要求3所述的网络式测量型天线，其特征在于，所述两条上层天线匹配线通过第一电桥与有源模块连接，所述两条下层天线匹配线通过第二电桥与所述有源模块连接。
5.根据权利要求4所述的网络式测量型天线，其特征在于，所述有源模块包括三级放大单元与三级滤波单元，所述第一电桥、第二电桥经第一级滤波单元与第一级放大单元连接，所述第一级放大单元经第二级滤波单元与第二级放大单元连接，所述第二级放大单元经第三级滤波单元与第三级放大单元连接。
6.根据权利要求5所述的网络式测量型天线，其特征在于，所述两条上层天线匹配线通过第一电桥与所述有源模块连接，其中，所述上层天线的第一级滤波单元、第二级滤波单元、第三级滤波单元均采用1575滤波器，所述上层天线的第一级放大单元采用NE3509低噪声放大器，第二级放大单元采用ASL226低噪声放大器，所述上层天线与所述下层天线共用第三级放大单元，所述第三级放大单元采用SGL-0622低噪声放大器。
7.根据权利要求6所述的网络式测量型天线，其特征在于，所述两条下层天线匹配线通过第二电桥与所述有源模块连接，其中，所述下层天线的第一级滤波单元、第二级滤波单元、第三级滤波单元均采用1268滤波器，所述下层天线的第一级放大单元采用NE3509低噪声放大器，第二级放大单元采用ASL226低噪声放大器。
【文档编号】H01Q1/50GK203660061SQ201320331127
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年6月8日 优先权日:2013年6月8日
【发明者】阳志军 申请人:深圳市超腾天线有限公司