[发明专利]用于北斗、GPS、GLONASS的三频卫星导航天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种三频三端口圆极化卫星导航接受天线，适合用于卫星导航系统终端设备。

背景技术

卫星导航定位系统是随着科学技术发展而建立起来的新一代卫星无线电导航定位系统，它可以实时、连续、高精度、全天候的为用户提供导航定位信息，目前已经在军用和民用领域得到广泛应用。当今世界各国拥有的卫星导航定位系统包括美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的格罗纳斯系统 (GLONASS)、欧洲联盟的伽利略系统(GALILEO)以及我国的北斗卫星导航定位系统(COMPASS)。北斗导航定位系统是我国自行研制的定位系统，目前仍处于研制和不断完善当中，预计在2020年实现覆盖全球的能力。

卫星导航天线作为卫星导航系统终端设备的重要组成部分，其性能的优略会直接影响系统的性能，因此对导航天线的研究具有重要意义。作为导航天线，一般要求天线体积小、剖面低、宽波瓣，并且要保证一定的低仰角增益和轴比，另外为了能更精确的提供位置信息，通常情况下还会配合其他定位系统一起使用，这就要求天线能够多端口、多频或宽频工作，这些要求给天线设计带来很大的困难。目前文献中或者市面上多端口、多频段的卫星导航天线形式主要包括微带天线、阵子天线和螺旋天线。其中，阵子天线和螺旋天线剖面高，不适合用于一些对天线高度要求苛刻的场合；微带天线通常通过叠层的方式来实现多频或者宽频，其中每层微带贴片通过探针馈电，但是这种天线形式低仰角增益较差并且其各端口之间互耦严重。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种性能优良的三频段三端口卫星导航天线，其具有小型化、低剖面、低仰角增益和轴比好、端口隔离度高的优点，适合用于卫星导航终端接受天线。

本发明所提供的天线采用微带叠层加载金属柱的形式，包括第一层微带天线金属贴片1和介质2、第二层微带天线金属贴片3和介质4、第三层微带天线金属贴片5和介质6、金属螺钉7及螺帽8、金属夹板9和10、带状线馈电层介质11和12、给第一层微带天线馈电的同轴内导体13和外导体14、给第二层微带天线馈电的同轴线内导体15-a和15-b以及外导体16-a和16-b、给第三层微带天线馈电的探针17-a和17-b以及带状线馈电网络18和19。

三层微带天线分别设计工作在三个频率段。第一层微带天线工作在北斗一代S频段(2487-2497MHz)；第二层微带天线工作在GPS L1/GLONASS L1频段(1560-1610MHz)；第三层微带天线工作在北斗二代B3频段(1258-1278MHz)，三层微带天线极化方式都为右旋圆极化。

第一层微带天线采用单点馈电和在微带金属贴片上切角的形式来实现圆极化。给第一层微带天线馈电的同轴位于结构中心，包括内导体13和外导体14。其中同轴外导体14穿过金属夹层9和10、带状线馈电层11和12、第三层微带天线5和6、第二层微带天线3和4，并与第二层微带天线金属贴片3相连，内导体13穿过第一层微带天线1和2，并与第一层微带天线金属贴片1相连。由内导体13和外导体14构成的同轴线输出端口为端口1，即北斗一代S频段输出端口。

第二层和第三层微带天线采用双点馈电的形式来实现圆极化。其中给第二层微带天线采用两个处于正交位置的同轴线馈电，包括两个内导体15-a和15-b以及两个外导体16-a和16-b。其中外导体16-a和16-b的上端穿过第三层微带天线5和6，并与第三层微带天线金属贴片5相连，下端与金属夹层9相连，内导体15-a和15-b的上端穿过第二层微带天线3和4，并与第二层微带天线金属贴片3相连，下端与带状线馈电网络18相连。第三层微带天线采用两根处于正交位置的探针17-a和17-b馈电，这两根探针上端穿过第三层微带天线5和6并与第三层微带天线金属贴片5相连，下端与带状线馈电网络19相连。

第二层微带天线金属贴片可以作为第一层微带天线的地板，第三层微带天线金属贴片作为第二层微带天线的地板，金属夹层9作为第三层微带天线的地板。