一种宽波束组合天线的制作方法

本实用新型涉及卫星通信技术领域，特别涉及一种宽波束组合天线。

背景技术：

北斗卫星导航系统是由我国自主开发的全球卫星导航系统，系统建设经历了早期的北斗一代系统、北斗二代系统及正在建设的北斗三代系统。北斗一代系统只支持有限申请用户的导航定位服务，而且精度有限，但具有独有的短报文功能，主要提供RDSS(Radio Determination Satellite Service)业务；北斗二代系统虽然仅可覆盖部分区域，但可实现覆盖区域的高精度定位服务；北斗三代系统则将实现全球覆盖的高精度定位服务。北斗二代系统和北斗三代系统主要提供RNSS(Radio Navigation Satellite System)业务，现在在很多应用中同时需要RDSS业务和RNSS业务，因此就产生了对RDSS+RNSS组合天线的需求。所谓RNSS与RDSS集成概念，是在卫星导航系统的导航卫星及运控应用系统中同时集成RNSS和RDSS两种业务。系统既可为用户提供连续定位，测速能力(即所谓无源导航定位)，又可进行无信息传输的高安全级别的位置报告。其导航与通信的集成可以互相嵌入，互为增强。

北斗卫星导航系统要实现定位至少需要4颗卫星参与定位解算，在开阔地带高仰角卫星可以满足要求，但如果在有严重遮挡的条件下，部分高仰角的信号被遮挡，无法参与定位，如果低仰角卫星参与定位就可以满足在各种条件下都能定位的功能，这就要求接收天线低仰角有足够的增益，因此RDSS+RNSS组合天线还需要有较高的低仰角性能。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提出一种宽波束组合天线，旨在改善RDSS+RNSS组合天线存在的带宽窄、低仰角增益低和低仰角轴比差等缺点，提升北斗卫星导航系统在各种条件下的定位功能。

为实现上述目的，本实用新型提出的宽波束组合天线，包括相互连接安装的天线、PCB电路板和天线底座，所述天线包括顶层天线、上层天线、中层天线及下层天线，所述上层天线、中层天线、下层天线、PCB电路板及天线底座沿竖直方向依次安装，且所述上层天线、中层天线及下层天线上表面均设有辐射面，所述顶层天线端部依次穿设于所述上层天线、中层天线、下层天线与所述PCB电路板的馈电网连接，所述上层天线、中层天线、下层天线中心均开设有用于穿设所述顶层天线的第一金属化过孔；所述上层天线和下层天线的辐射面分别通过第一馈针和第二馈针的端部与所述PCB电路板的馈电网连接，所述中层天线上开设有用于穿设所述第一馈针的过孔，所述下层天线上开设有用于穿设所述第一馈针的第二金属化过孔，且所述中层天线和下层天线上表面的辐射面均开设有用于避空所述第一馈针的避空槽；所述下层天线还开设有若干呈圆形排布的第三金属化过孔，且所述呈圆形排布的第三金属化过孔以所述第一金属化过孔为圆心设置，所述第一馈针设于所述呈圆形排布的第三金属化过孔内侧，所述第二馈针设于所述呈圆形排布的第三金属化过孔外侧；所述下层天线与所述天线底座之间还增设一支撑圆台，所述支撑圆台底边还设有一环形金属圈。

优选地，所述环形金属圈上端设有均匀分布的若干开口。

优选地，所述上层天线的辐射面面积小于所述中层天线的辐射面面积，所述中层天线的辐射面面积小于所述下层天线的辐射面面积。

优选地，所述顶层天线设置为S天线，所述上层天线设置为L天线，所述中层天线设置为B1或L1天线，所述下层天线设置为B3天线。

优选地，所述S天线设置为自移相对称阵子天线。

优选地，所述第一馈针和所述第二馈针的数量设置为两个。

优选地，所述中层天线下表面开设有用于避空所述第二馈针端部的避位槽。

与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：采用组合天线的方式，集成了S、L、B1或L1以及B3四个频点的天线，可提供宽波束、低仰角性能好、收发隔离度高的信号，实现高精度定位，非常适于北斗卫星导航系统。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型宽波束组合天线剖面结构示意图；

图2为本实用新型图1中A的局部放大图；

图3为本实用新型B3天线立体结构示意图；

图4为本实用新型增加支撑圆台前后的仰角20°增益对比图；

图5为本实用新型增加支撑圆台前后的仰角20°轴比对比图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

本实用新型的主要目的是提出一种宽波束组合天线，提升北斗卫星导航系统在各种条件下的定位功能。

如图1所示，本实用新型提出的宽波束组合天线，包括相互连接安装的天线、PCB电路板1和天线底座2，所述天线包括顶层天线3、上层天线4、中层天线5及下层天线6，所述上层天线4、中层天线5、下层天线6、PCB电路板1及天线底座2沿竖直方向依次安装，且所述上层天线4、中层天线5及下层天线6上表面均设有辐射面7，所述顶层天线3端部依次穿设于所述上层天线4、中层天线5、下层天线6与所述PCB电路板1的馈电网连接，所述上层天线4、中层天线5、下层天线6中心均开设有用于穿设所述顶层天线3的第一金属化过孔8；所述上层天线4和下层天线6的辐射面7分别通过第一馈针9和第二馈针10的端部与所述PCB电路板1的馈电网连接所述中层天线5上开设有用于穿设所述第一馈针9的过孔，所述下层天线6上开设有用于穿设所述第一馈针9的第二金属化过孔11，且所述中层天线5和下层天线6上表面的辐射面7均开设有用于避空所述第一馈针9的避空槽13；所述下层天线6还开设有若干呈圆形排布的第三金属化过孔12，且所述呈圆形排布的第三金属化过孔12以所述第一金属化过孔8为圆心设置，所述第一馈针9设于所述呈圆形排布的第三金属化过孔12内侧，所述第二馈针10设于所述呈圆形排布的第三金属化过孔12外侧；所述下层天线6与所述天线底座2之间还增设一支撑圆台14，所述支撑圆台14底边还设有一环形金属圈15。

顶层天线3、上层天线4、中层天线5、下层天线6以及PCB电路板1可采用焊锡方式固定在一起。

上层天线4和下层天线6的辐射面7分别通过第一馈针9和第二馈针10的端部与PCB电路板1的馈电网连接。第一馈针9上端与上层天线4辐射面7连接，第一馈针9下端穿过中层天线5的过孔和下层天线6的第二金属化过孔11，与PCB电路板1的馈电网连接，并且在中层天线5和下层天线6上表面的辐射面7均开设用于避空所述第一馈针9的避空槽13，可避免与中层天线5和下层天线6发生短路，上层天线4通过第一馈针9实现对中层天线5耦合馈电，有利于提高上层天线4和中层天线5带宽。下层天线6上的第二金属化过孔11，可避免上层天线4的能量耦合到下层天线6。下层天线6上的若干呈圆形排布的第三金属化过孔12，以第一金属化过孔8为圆心，第一馈针9设于第三金属化过孔12内侧，第二馈针10设于第三金属化过孔12外侧，使第二馈针10到第一金属化过孔8中心的距离比第一馈针9到第一金属化过孔8中心的距离更大，如此可提高上层天线4和下层天线6的收发隔离度。

下层天线6与天线底座2之间设有一支撑圆台14，支撑圆台14底边还设有一环形金属圈15。支撑圆台14可以抬高天线的高度，有利于提高天线低仰角增益，外围的环形金属圈15上端设有均匀分布的若干开口17，具有扼流作用，可以降低天线后向多径干扰的影响以及降低天线低仰角轴比。图4为增加支撑圆台14前后的仰角20°增益对比图，图5为增加支撑圆台14前后的仰角20°轴比对比图，实线为有支撑圆台14的情况，虚线为无支撑圆台14的情况。

优选地，所述上层天线4的辐射面7面积小于所述中层天线5的辐射面7面积，所述中层天线5的辐射面7面积小于所述下层天线6的辐射面7面积。下端的天线的辐射面7可作为上端的天线的反射面，下端的天线辐射面7的面积逐渐增大可提高上端的天线顶点增益和低仰角增益。本实施例中，从上往下天线辐射面7逐渐增大，进而位于下端的天线辐射面7可逐步提高上端天线的增益。需要指出的是，上层天线4和中层天线5为方形，但不限于方形，下层天线6为圆形，但不限于圆形。

具体地，所述顶层天线3设置为S天线，所述上层天线4设置为L天线，所述中层天线5设置为B1或L1天线，所述下层天线6设置为B3天线。本实施例集成了S、L、B1或L1、B3共四个频点的天线，同时提供了低仰角增益高、低仰角轴比良好的的S、L、B1或L1、B3四频信号。进一步地，所述S天线设置为自移相对称阵子天线，安装在天线组合体顶端，低仰角性能好，进一步提高天线低仰角增益。

进一步地，所述第一馈针9和所述第二馈针10的数量设置为两个，所述上层天线4和下层天线6均采用双馈针馈电可获得良好的低仰角轴比和低仰角增益，效率高。

进一步地，所述中层天线5下表面开设有用于避空所述第二馈针10端部的避位槽16，便于中层天线5的安装。

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，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。