[实用新型]一种小型抗多径干扰的宽带GNSS天线

说明书

技术领域

本实用新型涉及天线领域，尤其是指一种小型抗多径干扰的宽带GNSS天线。

背景技术

GNSS是指全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System)，GNSS天线是接收卫星信号的终端天线。一直以来，GNSS天线都是各国非常重视的一个重要研究领域，对于军用方面的重要性不言而喻，同时因为定位系统对民用生活越来越重要，而定位精度主要取决于天线的精度，因此GNSS天线的研究一直都是各国科学家研究的前沿阵地。同时，因为GNSS天线工作频带比较宽，应用的环境比较恶劣，设计宽带高性能的GNSS天线并不容易，这也是GNSS天线设计的一个难点。

随着中国北斗导航系统的加入，卫星导航产业得到不断发展。为了便于接收信号，GNSS天线采用圆极化方式。常用的卫星通讯频段有GPS：L1：1575MHz，L2：1227MHz，L5:1176MHz；北斗二代：B1:1561MHz；B2:1207MHz；B3:1268MHz；GLONASS：1612MHz。若设计一款天线能覆盖当前所有GNSS信号，则带宽至少需要覆盖1160MHz-1615MHz，尤其是在1.175GHz和1.575GHz这个频点附近。GNSS天线主要采用右旋圆极化方式，由此带来天线信号被反射变成左旋圆极化信号，导致接收天线容易受到多径衰落和干扰的问题，这是影响卫星定位系统精度的极大问题。此外，卫星天线信号较弱，GNSS接收天线需要较高且较平稳的增益；圆极化天线还面临着较大频率范围内相位不稳定的问题，另外天线需要在较低的仰角内接收信号，这样才能实现更精确定位。因此要设计一款抗多径干扰、高回波损耗、增益高且平稳的宽带GNSS天线是一个难点。

GNSS天线近70年的研究成果对现阶段学习研究提供了很多参考依据，抗多径干扰的研究也已经有不少成果，目前抗多径干扰天线的主要方法有三个：(1)因为入射到天线的直达信号是右旋圆极化波，而大多数多径信号是一次反射引起的，其极化方式由右旋圆极化变为左旋圆极化，且天线低仰角的轴比性能一般较差，所以，对于从低仰角进入天线的多径信号而言，轴比性能的提高对多径幅度的衰减很重要。(2)通过设计天线的方向图，可以使接收天线在多径信号到达的方向增益较小，主要体现在降低天线低仰角和后向增益上。(3)采用扼流圈技术，削弱多径信号，这也是目前不少业内人士研究的方向。实现宽带圆极化的方式多样，结构也有很大差异；实现低轴比、高增益的方法主要是结构高度对称，有效辐射单元面积尽量大。多谐振是多个辐射单元产生的多个谐振点组合，或者引入寄生单元来产生宽带。多模实现圆极化主要借助微带天线多模特性，通过各种枝节加载来分解高次模，使主模和高次模在特定频段上近似正交简并模，以此实现圆极化。

轴比是衡量天线圆极化特性的重要指标，其定义为极化椭圆长轴和短轴的比值，通常用取对数来表示，它代表圆极化的纯度。轴比是影响天线接收信号的最主要因素，对天线的抗多径干扰也起到重要影响，实现抗多径干扰的其中一种方式就是降低天线的轴比，尤其是在theta＝90°或者更大时，如果天线的轴比较低，同时交叉极化比很大，那么天线的抗多径干扰性能就比较好。

早在2001年，李克等人就提出一种抗多径干扰的智能天线，该天线利用天线阵列，同时接受各路信号，对天线的信号强度进行分析，然后比较接收的时间差，转换为相位差，经过信号处理，滤出干扰信号实现抗多径干扰天线。

满丰等人于2011年发表题为“多频GNSS抗多径天线的设计和实现”的论文。文中提到一种引入立体扼流圈来实现抗多径干扰的GNSS天线，该天线采用四臂螺旋辐射结构实现天线主要辐射，同时在天线周围叠加四层具有厚度的扼流圈来达到抗多径干扰的目的。该天线的扼流圈高度约为四分之一波长，厚度约为十分之一波长，阶梯状排布，从而抑制表面波，对反射的多径信号进行抑制。该天线的抗多径干扰工作频点主要在B1/B2/B3，具有较好特性。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种小型抗多径干扰的宽带GNSS天线，该GNSS天线具有小型、抗多径干扰、宽带、低轴比、增益平稳等特点，所述GNSS天线适合用于卫星导航设备上。