[发明专利]全球卫星导航系统中的四馈平面螺旋天线

说明书

本发明公开了一种全球卫星导航系统中的四馈平面螺旋天线，其包括天线罩(1)、辐射单元(2)、介质板(3)、天线腔体(4)和馈电结构(5)。辐射单元采用四臂平面阿基米德螺旋线，且印制在介质板的上表面；天线腔体包括扼流圈(41)和背腔(42)，两者上下连接；馈电结构包括工字支撑结构(51)和宽带移相网络(52)，该工字支撑结构的下部固定在背腔的上方，上部与介质板连接，且内部设有四条铜线(53)；该宽带移相网络置于背腔内部，且设有四个输出端口，分别与工字支撑结构内部的四条铜线对应连接。本发明提高了相位中心稳定度和收发隔离度，减小了交叉极化、降低了圆极化轴比，实现了方向图对称，可用于全球卫星导航系统。

技术领域

本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种四馈平面螺旋天线，可用于全球卫星导航系统。

背景技术

全球卫星导航系统GNSS是指在全球范围提供定位、导航、授时服务的卫星导航系统总称，中国的北斗卫星导航系统包含其中。在卫星导航以及卫星通信系统中，圆极化天线由于具有抗多径干扰、高通信容量、抗雨雾干扰的优点被广泛应用。天线的波束特性决定着定位的精确性以及通信的覆盖范围，因此，天线必须具备与之相适应的宽波束以及高低仰角增益特性。另一方面，越来越多满足不同需要的电子设备需集中在同一载体上，不同的天线之间会产生很强的近场耦合，会严重干扰各个收发电台的正常工作。为此需要采用宽带天线以减少天线的数量，降低天线相互间的干扰。但是，由于卫星导航系统中频段的多样性以及极化方式的不同，不可能同时复合在一副天线上，需采用多个宽带天线实现不同的极化与频段的覆盖。这样就会在空间局限的实际情况下，需要用多个宽带天线一起进行工作，由此又造成应用平台上的电磁环境复杂化，对天线乃至其整个系统的正常工作带来的压力，且增加了天线间的相互干扰。同时在发射与接收天线工作在相同频率下时，由于两者之间存在较强的相互耦合，使得发射天线与接受天线隔离度较低，同频干扰现象会尤为严重。此外由于天线架设位置的影响，易产生方向图不对称现象，甚至发生凹陷。

在全球卫星导航系统GNSS中，对于接收天线来说，需要满足宽频带、宽波束、宽角轴比、高相位中心稳定度、低仰角高增益的辐射特性。而传统的平面螺旋天线，因其天线结构为自补结构，所以输入阻抗大，其需要设计特殊的巴伦馈电结构来解决此问题，这样不仅增加了天线的设计复杂度及难度，而且相位中心极其不稳定。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种全球卫星导航系统中的四馈平面螺旋天线，以减小交叉极化和天线架设位置对方向图对称性的影响，降低圆极化轴比，提高收发天线隔离度，增强相位中心的稳定度。

本发明的技术方案是这样实现的：

1、一种全球卫星导航系统中的四馈平面螺旋天线，包括天线罩1、辐射单元2、介质板3、天线腔体4和馈电结构5，其特征在于：

所述辐射单元2，采用四臂平面阿基米德螺旋线21，且印制在介质板的3的上表面，每个单臂的末端加载有电阻22，并通过金属化过孔23，焊接在介质板3的下表面；

所述天线腔体4，包括扼流圈41和背腔42，该扼流圈41设为高度不同的N层，其与背腔42相连接，且位于与辐射单元2的同侧，10≥N≥3；

所述馈电结构5，包括“工”字支撑结构51和宽带移相网络52，该“工”字支撑结构51的下部固定在背腔42的上方，上部与介质板3连接，且内部设有四条铜线53；

该宽带移相网络52置于背腔42的内部，其由功分移相器521和网络介质板522构成，功分移相器521印制在网络介质板522的下表面，且设有0°、90°180°、270°四个输出端口，这四个输出端口分别与“工”字支撑结构51内部的四条铜线53对应连接。

进一步，所述“工”字支撑结构51由支撑柱511、介质块512和金属耦合盘513构成，该金属耦合盘513固定在支撑柱511上方，介质块512放置于金属耦合盘513上，以实现辐射单元与网络的有效匹配。