一种宽带高前后比高精度卫星导航定位天线的制作方法

本发明涉及卫星导航天线领域，具体涉及到一种宽带高前后比高精度卫星导航定位天线。

背景技术：

随着我国北斗卫星导航系统建设的不断完善，与北斗定位导航相关的应用得到了大力发展，涵盖了传统的测绘测量到当下无人自动驾驶、无人机等热点。为了实现高精度导航定位，目前定位设备往往会同时接收北斗、gps(globalpositioningsystem)、glonass(globalnavigationsatellitesystem)导航系统不同频段的卫星信号，实现多系统联合定位，并通过实时差分技术进一步提高定位精度。

为了满足定位设备接收北斗、gps、glonass等导航系统不同频段的卫星信号，现有高精度定位设备多采用传统的上下两片叠层天线方案，上层天线对应接收北斗b1频段(1561.098mhz)、gpsl1频段(1575.42mhz)，glonass高频段卫星信号；下层天线对应接收北斗b2频段(1207.14mhz)、b3频段(1268.52mhz)，gpsl2频段(1227.6mhz)等低频段卫星信号。

传统的宽带高前后比gnss高精度导航定位天线，采用叠层结构，以增加介质板厚度来增加天线增益带宽，厚度越厚，导致双频天线相位中心高程差越大。

技术实现要素：

为了解决上述不足的缺陷，本发明提供了一种宽带高前后比高精度卫星导航定位天线，该天线具备宽带，宽波束，稳定相位中心，能够应用于测绘、汽车导航、无人自动驾驶等高精度定位相关领域。

本发明提供了一种宽带高前后比高精度卫星导航定位天线，包括fr4介质的pcb，若干根长金属的馈电pin针，3db的电桥，支撑金属架，金属引导片和金属电容补偿片。

上述的天线，其中，所述fr4介质的pcb包括一片圆形四层板fr4介质的pcb，一片两层板fr4介质的pcb，所述馈电pin针为四根，所述3db的电桥数量为一，所述支撑金属架数量为一，金属引导片数量为12片，所述金属电容补偿片数量为一且为圆形的结构，所述四层板的fr4介质的pcb包括底层印有四个相同扇形的金属面，所述四个相同扇形金属面分别朝向四个方向，每90°均匀分布一个扇形金属面，此扇形金属面为辐射片。

上述的天线，其中，所述金属引导片呈梯形结构，每片围绕同心圆均匀分布，每30°一片，共12片，金属引导片与四层板的pcb距离相同。

上述的天线，其中，所述金属支撑架底部采用圆形，顶部为每90°围绕同心圆均匀分布的四个支撑结构，用来支撑四层板的pcb。

上述的天线，其中，所述圆形的金属电容补偿片在天线的最顶端，通过塑料螺丝和塑料螺母固定。

上述的天线，其中，所述四根长金属的pin针放在支撑结构的靠近同心圆的通孔里。

本发明提供了一种宽带高前后比高精度卫星导航定位天线具有以下有益效果本发明很好解决了宽带高前后比、gnss全频段等问题，重点给出了高精度卫星导航天线宽带宽带高前后比gnss全频段的设计方案，在包括gnss全频段的同时有效的增加了天线增益。相对于传统叠层高精度天线方案，天线增益在gnss边缘频段增加2db左右，天线轴比低仰角更低，使全频段gnss天线真正发挥作用，gnss所有频段内搜星能力更强，具有较强的抗多径能力；同时，本发明的设计方案还可以应用在本领域的其他场合，都能够起到很好的增加天线宽带、增加增益方向图前后比、减小天线低仰角轴比的作用，对天线全频段实现高精度具备重要的意义。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1a、图1b、图1c分别为本发明一种宽带高前后比高精度卫星导航定位天线的不同方向的结构示意图。

图2a、图2b、图2c分别为本发明一种宽带高前后比高精度卫星导航定位天线的支撑架不同方向的结构示意图。

图3为本发明一种宽带高前后比高精度卫星导航定位天线的四层pcb板设计图。

图4为本发明一种宽带高前后比高精度卫星导航定位天线的1227mhz频段方向图。

图5为本发明一种宽带高前后比高精度卫星导航定位天线的1227mhz频段轴比图。

图6为本发明一种宽带高前后比高精度卫星导航定位天线的1575mhz频段方向图。

图7为本发明一种宽带高前后比高精度卫星导航定位天线的1575mhz频段轴比。

图8为本发明一种宽带高前后比高精度卫星导航定位天线的gnss频段s参数。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

参照图1a所示，本发明提供的一种宽带高前后比高精度卫星导航定位天线，包括一片圆形四层板fr4介质的pcb，一片两层板fr4介质的pcb，四根长金属的馈电pin针，一个3db的电桥，一个支撑金属架，12片金属引导片，一片圆形的金属电容补偿片；四层板的fr4介质的pcb包括底层印有四个相同扇形的金属面，四个相同扇形金属面分别朝向四个方向，每90°均匀分布一个扇形金属面，此扇形金属面为辐射片。两条垂直正交的巴伦，巴伦位于顶层和次顶层。巴伦起到阻抗匹配和对对向辐射金属片进行180°的相位馈电作用；金属引导片呈梯形结构，每片围绕同心圆均匀分布，每30°一片，共12片。金属引导片与四层板的pcb距离相同。金属引导片起到对整个天线的方向图进行定型和优化作用，并有对天线的频率有一定的调节功能；金属支撑架底部采用圆形，顶部为每90°围绕同心圆均匀分布的四个支撑结构，用来支撑四层板的pcb。pcb上的底面与支撑结构相接触，并用金属螺丝固定。支撑结构靠近同心圆中心的部分有四个通孔，作用是放四个具有同轴线功能的馈电结构。四个金属支撑结构最外围有四个螺丝孔；圆形的金属电容补偿片在天线的最顶端，通过塑料螺丝和塑料螺母固定，金属电容补偿片不与辐射片相连，通过塑料螺丝把塑料螺母垫在两者中间，圆形金属片、辐射片和巴伦形成一个独特的电容模型，由于长金属馈电pin针自带的电感，导致带宽变窄，采用此种电容补偿模型能极大的增加天线的带宽，并在一定程度上改善天线的轴比；四根长金属的pin针放在支撑结构的靠近同心圆的通孔里，pin针外部需要裹一层绝缘材料，以免与金属支撑结构短路接地，pin针的一端焊接在巴伦上，四根pin针通过两个正交十字的巴伦相连接，另一端焊接在双层pcb的底层的无源馈电网络的电路上，3db电桥的位于无源馈电网路上，并对其中两个pin针进行馈电，使两个pin的相位产生90°的相位差。馈电后的pin针的另一端经过了巴伦连接到对向的pin针，巴伦具有180°的相位差，由此使整个天线形成了一个四馈电的圆极化天线；两层板的pcb，在最底层上设计无源馈电网络和有源滤波放大电路，整个金属支撑架位于pcb的圆心，并用螺丝固定，保证天线的相位中心在整个两层pcb的垂直中心线上；现有传统的叠层微带高精度gnss天线不仅带宽窄，带内增益平坦度不好，低仰角轴比差，一方面无源性能差，另一方面也是给天线成本等带来不利影响。本发明采用pcb四辐射片电容补偿方案，实现了天线宽带低仰角小轴比技术特点。本发明给出了一种宽带高前后比gnss全频段高精度卫星导航定位天线实现方案，生产装配工艺简单，性能满足高精度测量需求；实现了宽带低仰角小轴比天线功能，有利于抑制多径能力，尤其是对于国土资源测绘测量方面；采用的pcb电镀工艺或者附铜箔及加工方式成熟，生产成本低，有利于产品的大规模应用。具备良好的经济效益。

以下提供一具体的实施方式

实施例1

本发明包括四层板的fr4介质的pcb2、一片两层板fr4介质的pcb1，一个支撑金属架3，12片金属引导片7，一片圆形的金属电容补偿片5,4个塑料螺丝4，四个塑料螺母5。

把支撑架通过螺丝固定到两层板pcb的上，支撑架在两层板pcb正中心，pcb板顶层支撑架部分露铜，以便支撑架和pcb接地连接。

支撑架的四个孔8里面各放4个绝缘空心柱，绝缘空心柱里面放四根1mm左右的金属pin针，金属pin针在与四层板pcb的孔12焊接。

四层板pcb用四个金属螺丝通过孔11固定在金属支撑架的孔9的位置上，四层板的底层作露铜处理，使pcb的底层的辐射片与支撑架直接相连。

电容补偿片用四个塑料螺丝4从上往下依次穿过塑料螺母5、四层板pcb的孔13和金属支撑架的孔10固定在四层板pcb2的上方，中间用四个塑料螺母5隔开。以免与巴伦短路。

金属引导片7焊接在双层的pcb顶层，金属引导片7呈梯形结构，每片围绕同心圆均匀分布，每30°一片，共12片。金属引导片与四层板的pcb距离相同。本实施例很好解决了宽带高前后比、gnss全频段等问题，重点给出了高精度卫星导航天线宽带宽带高前后比gnss全频段的设计方案，在包括gnss全频段的同时有效的增加了天线增益。相对于传统叠层高精度天线方案，天线增益在gnss边缘频段增加2db左右，天线轴比低仰角更低，使全频段gnss天线真正发挥作用，gnss所有频段内搜星能力更强，具有较强的抗多径能力；同时，本发明的设计方案还可以应用在本领域的其他场合，都能够起到很好的增加天线宽带、增加增益方向图前后比、减小天线低仰角轴比的作用，对天线全频段实现高精度具备重要的意义。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。