[发明专利]多频宽波束圆极化天线

说明书

  

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别是涉及多模多频圆极化接收天线，可用于GPS、GLONASS、北斗二代等卫星导航定位。 

背景技术

卫星导航系统能为全球陆、海、空、天的各类军民载体，全天候、24小时连续提供高精度的三维位置、速度和精密时间信息。在军事、民用领域也在发挥着越来越大的作用。全球卫星导航定位系统发送的高精度、全天时、全天候的导航、定位和授时信息，是一种可供所有海、陆、空、天的军民用户共享的信息资源，谁拥有这种技术和能力，就在军事、外交和经济上占据主动。 

目前具有全球导航定位能力的卫星导航系统只有美国的 GPS 和俄罗斯的GLONASS。我国在 2003 年“北斗一号”导航卫星系统正式运行，这是一种针对局部地区的双星定位系统，主要用于我国及周边地区的军事和民用需要，多年来系统运行良好，发展了大量的军民用户。目前，正在投入使用的北斗二代卫星导航系统是类似 GPS 及 GLONASS 系统，在具备导航定位功能的同时保留了一代的卫星通信功能，并且增加了广域增强系统的功能。 

天线模块是卫星导航系统地面设备的射频前端中必不可少的模块，且发挥着重要作用，天线性能（如：极化增益、轴比等特性）好坏直接影响设备的导航性能。 

用于卫星导航定位的天线有微带天线、十字交叉振子天线、四臂螺旋天线等，而这些天线多为单模或窄带工作，即只能接收GPS、GLONASS、或者北斗二代系统中的一个卫星系统信号，实现多频工作时，其方向图不是很理想。因而应用受到一定的限制。中国专利CN 201120317215.8 公开了一种军用北斗二代卫星定位多模多频圆极化接收天线，该天线采用圆锥等角双臂螺旋天线的变形形式，将两等角螺旋金属带线辐射体绕在圆锥支架上，馈线沿其中一螺旋带线辐射体爬升至顶端进行平衡馈电。该天线虽然性能优良，但是其金属带线辐射体的宽度是渐变的，使制备工艺复杂化，限制了天线的使用。中国专利CN201210160278.6公开了一种多模多频圆极化天线，该天线采用变形的两臂螺旋的天线形式，上部为圆台形、下部为圆柱形的一体结构，中心通过渐变线进行平衡馈电。实现了宽频带的圆极化性能良好的天线。但该天线高度比较高，而且方向图形状随频率变化比较大，没有包含北斗二代S频段。 

目前GPS系统在导航、测量、授时等军民领域应用非常广泛，因此同时兼容GPS、GLONASS、北斗二代导航系统的工作频段的导航天线需求日益迫切。 

发明内容

本发明目的是提供一种能够兼容GPS、GLONASS、北斗二代等卫星系统工作频率的宽波束天线，完成通过一个天线就能接收以上各系统的卫星信号，从而实现高精度导航、定位。 

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种多频宽波束圆极化天线，它包括由上至下依次同轴叠置的高频段圆极化天线、低频段圆极化天线、中间介质板、馈电网络，所述的高频段圆极化天线由多个倒L型阵子天线沿圆周均匀排列在所述中间介质板上，所述的低频段圆极化天线单元由多个PIFA天线按圆周方向均匀分布在所述中间介质板上，所述的馈电网络由锡焊在一起的两块介质板构成，所述的介质板上分别印刷有用于给所述的倒L型阵子天线馈电的高频段Wilkinson公分器和用于给所述的PIFA天线馈电的低频段Wilkinson公分器，所述的馈电网络与所述的中间介质板通过PIFA天线的短路针作为同轴线焊接在一起，并通过所述的同轴线传输高频段信号，所述PIFA天线的辐射体作为地，并通过粘贴在中间介质板上的微带线实现所述的倒L型阵子天线高频段馈电，所述的PIFA天线的辐射体通过馈电探针实现所述的PIFA天线低频段馈电。 

与现有技术相比，本发明的优点在于：PIFA（Planar Inverted-F Antenna）天线是目前应用最为广泛的手机内置天线，尺寸小。具有重量轻、剖面低、造价便宜、频带宽、效率高、增益高、对人体辐射伤害小等一系列优点。PIFA天线主要特点是辐射贴片比常规的微带天线尺寸小，而且一端接地，并在贴片的适当位置馈电而得到良好的阻抗特性。本发明利用PIFA天线、阵列天线圆极化设计原理等技术设计出一款能工作在1.1GHz~1.7GHz（低频段）和2.2GHz~2.8GHz（高频段）频率的多频宽波束圆极化天线，且其天线方向图具有宽波束特性，并通过共轴叠放设计方向图不圆度特性良好，可以很好的覆盖上半空间。 

附图说明

图1为本发明多频宽波束天线整体结构示意图； 

图2a、2b是本发明中馈电网络结构示意图；