[实用新型]小型化GNSS通用导航天线

说明书

技术领域

本实用新型涉及卫星导航天线技术领域，尤其是一种小型化GNSS通用导航天线。

背景技术

全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)是利用卫星为用户提供定位、导航、测绘、监测、授时服务。卫星导航具有全时空、全天侯、高精度、连续实时提供导航、定位和授时的特点，因此在经济发展、社会建设及管理、科学研究、灾害评估及防控以及军事领域起着至关重要的作用，关系国防安全和人们生活的方方面面。

目前全球有四大全球导航卫星系统(GNSS):美国的GPS（Global Positioning System）、俄罗斯的GLONASS（Global Navigation Satellite System）、欧洲的Galileo和中国的北斗COMPASS。在民用导航方面，四大导航系统的工作频段为：美国GPS的L1（1575.42±1.023MHz）、俄罗斯GLONASS的G1（1602±0.5625MHz）、欧洲Galileo的E1（1561.098±2.046MHz）和中国北斗二代的B1（1561.098±2.046MHz）频段。由于这些系统的卫星分布在不同的轨道平面,对每一个用户而言，单个导航系统的卫星在空间的分布有限，定位服务的精确度、安全性、可靠性和可用性无法得到保障；因政治、军事的需要，卫星系统的主控方还可能暂停服务或提供错误信息；未来的卫星定位导航必将是多模式兼容，多系统联合定位，多个导航系统的卫星形成互补和相互验证，能够增加可见卫星的数量,提高定位的精度、可靠性和安全性。特别是在城市峡谷、密林深处等信号受到严重遮挡的情况下优势很明显，卫星导航接收机向着多模兼容的方向发展。

天线位于卫星导航系统的前端，主要功能是用于接收卫星导航信号，其性能的优劣在一定程度上决定着卫星导航系统的性能。如今的导航天线不仅要满足用户对接收卫星导航信号质量的要求，还要符合导航终端体积小型化的要求，因此天线尽可能占用较小的空间体积，同时保证较好的天线性能。目前，市场上比较多的导航天线产品只是涵盖GPS频段或者GPS、GLONASS频段，或者北斗二代与GPS结合的频段。因此有必要设计能够覆盖四大导航系统的GNSS天线，同时兼顾四大卫星导航系统，实现全球导航卫星系统共用的通用导航天线。考虑到工艺差异及应用环境差异，天线覆盖的频段要求更大。民用的GNSS通用导航天线工作频率为1559.052-1602.5625 MHz，带宽43.5105MHz。

目前应用的导航天线主要采用螺旋天线和贴片天线技术为主，它们都有各自的优缺点。

螺旋天线为宽带天线，能覆盖GNSS频段，平面螺旋天线尺寸与工作波长成正比，因此天线整体笨重、体积较大、占用空间大，制造成本高；立体螺旋天线纵向高度较大，剖面高、难以共形、制作复杂；并且螺旋天线一般需要复杂的馈电结构，两臂螺旋需要巴伦结构，四臂螺旋需要分路器。如申请号为201410117350.6的发明专利，发明名称为“一种宽带宽波束圆极化四臂螺旋天线”，采用电桥实现功分器功能。申请号为201410125651.3的发明专利，发明名称为一种顶端谐振四臂螺旋天线，采用一分四正交功分器实现功分功能。

贴片天线具有结构简单、体积较小等优点。但采用常规设计方式，为了实现小型化，一般采用高介电陶瓷，需要采用稀土材料高温烧结及金银等贵重金属，工艺复杂成本高，横向尺寸最常用的为25*25mm，纵向高度为6～10mm。阻抗带宽比较窄，通常只有15～20MHz的带宽，因此不能同时覆盖GNSS的所有频段。而采用低介电材料作为介质材料，天线的尺寸又较大，如采用FR4作为介质，横向尺寸一般为80mm*80mm左右。

因此采用螺旋天线和贴片天线技术，低成本、小型化、宽频带是相互矛盾的设计难题，所以现有技术无法同时满足低成本、小型化GNSS通用导航天线的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种低成本、小型化的小型化GNSS通用导航天线。