一种耦合馈电天线及定位设备的制作方法

专利检索2022-05-11  1



1.本技术涉及信号处理领域,特别涉及一种耦合馈电天线及定位设备。


背景技术:

2.北斗卫星导航系统是我国独立开发的具有自主知识产权的卫星导航系统,具有受昼夜、季节、气象条件等外界条件影响限制较小,导航定位精度高,定位速度快,可靠性高等优点。到2021年为止,北斗卫星导航系统已经发展到第三代,由最初的b1频段升级到如今的b1(1561.098mhz)、b2(1207.52mhz)、b3(1268.52mhz)频段,不仅可以提高用户搜星数量,还能提高定位精度。北斗卫星导航系统还具有短报文收发功能,用户只要能接收到北斗卫星信号,就可以进行短报文收发服务。短报文收发功能需要使用发射天线l(1615.68mhz)和接收天线s(2491.75mhz)来完成。总体来看,完整的北斗卫星导航系统包括b1、b2、b3定位频段和l、s短报文频段。
3.因频段较多,现有的天线若需要覆盖全频段需要设置多个天线辐射面及馈电结构,使得天线系统的设计过程较为复杂,天线的带宽及增益性能难以满足日益增长的客户需求。


技术实现要素:

4.本技术提供一种耦合馈电天线及定位设备,可以提高天线的带宽及增益性能。
5.本技术公开了一种耦合馈电天线,包括:
6.第一介质板,设有第一天线辐射面;
7.第二介质板,设于所述第一介质板的辐射面一侧,并设有第二天线辐射面;
8.第三介质板,设于所述第二介质板的辐射面一侧,并设有第三天线辐射面;以及
9.第四介质板,设于所述第三介质板的辐射面一侧,并设有第四天线辐射面;
10.其中,所述第二天线辐射面与第一馈电结构连接,以产生覆盖b2频段的谐振;所述第二天线辐射面与所述第一天线辐射面之间耦合,以使所述第一天线辐射面产生覆盖b3频段的谐振;所述第三天线辐射面与第二馈电结构连接,以产生覆盖b1频段和l频段的谐振;所述第四天线辐射面与第三馈电结构连接,以产生覆盖s频段的谐振。
11.在一实施例中,所述第一馈电结构与所述第二天线辐射面之间通过双点馈电连接。
12.在一实施例中,所述第二馈电结构与所述第三天线辐射面之间通过双点馈电连接。
13.在一实施例中,所述第三介质板的厚度范围为5mm

12mm。
14.在一实施例中,所述介质板开设有用于馈电结构穿过的馈电开孔。
15.在一实施例中,所述馈电开孔包括用于第一馈电结构穿过的第一开孔、用于第二馈电结构穿过的第二开孔以及用于第三馈电结构穿过的第三开孔;
16.所述第二介质板的第三开孔设于所述介质板的中心位置;
17.所述第二介质板的第一开孔及第二开孔围绕所述第三开孔的外围进行设置。
18.在一实施例中,所述第一介质板、第二介质板、第三介质板与第四介质板之间依次堆叠形成梯形结构。
19.在一实施例中,所述第一介质板、第二介质板、第三介质板与第四介质板为圆柱形或矩柱形的结构。
20.本技术实施例提供了一种定位设备,所述定位设备包括如上任意一项所述的耦合馈电天线。
21.由上可知,本技术的一种耦合馈电天线及定位设备,通过第二天线辐射面对第一天线辐射面进行耦合,使得天线系统可以只需为第二天线辐射面进行馈电,即可产生覆盖b2频段的谐振以及b3频段的谐振,不仅可以降低天线系统的设计复杂度,且可以提高天线的带宽和增益性能。
附图说明
22.图1为本技术实施例提供的耦合馈电天线的结构示意图。
23.图2为本技术实施例提供的第二介质板的结构示意图。
24.图3为本技术实施例提供的耦合馈电天线在b2、b3频段单路的s11和smith测试图。
25.图4为本技术实施例提供的耦合馈电天线在b2、b3频段中的天线增益测试图。
26.图5为本技术实施例提供的耦合馈电天线在b1、l频段中的天线增益测试图。
27.图6为本技术实施例提供的耦合馈电天线在s频段中的天线增益测试图。
28.图7为本技术实施例提供的定位设备的结构示意图。
具体实施方式
29.下面结合附图对本技术的较佳实施例进行详细阐述,以使本技术的优点和特征更易被本领域技术人员理解,从而对本技术的保护范围作出更为清楚的界定。
30.在本技术的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接或可以相互通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
31.请参阅图1,图中示出了本技术实施例提供的耦合馈电天线的结构。
32.该耦合馈电天线包括第一介质板1、第二介质板2、第三介质板3以及第四介质板4。该介质板可以采用低损耗介质材料进行制作。
33.其中,第一介质板1设有第一天线辐射面11。
34.该第一天线辐射面11受第二介质板2的第二天线辐射面21的耦合馈电,产生覆盖b3频段(1268.52mhz)的谐振。
35.第二介质板2设于第一介质板1的辐射面一侧,并设有第二天线辐射面21。
36.其中,该第二天线辐射面21与第一馈电结构连接,以产生覆盖b2频段(1207.52mhz)的谐振,并且与第一天线辐射面11之间耦合,使得该第一天线辐射面11产生覆盖b3频段的谐振。
37.具体的,该第一馈电结构可以是馈电线,通过馈电线将该耦合馈电天线的第二天线辐射面21与天线外部的射频电路进行馈电连接,除此之外也可以采用其他馈电方式进行馈电。
38.在一实施例中,该第一馈电结构与第二天线辐射面21之间可以通过双点馈电连接。双点馈电连接可以产生更佳的圆极化增益性能,从而提高整体天线的增益效果。
39.第三介质板3设于第二介质板2的辐射面一侧,并设有第三天线辐射面31。
40.其中,该第三天线辐射面31与第二馈电结构连接,以产生覆盖b1频段(1561.098mhz)和l频段(1615.68mhz)的谐振。该l频段用于卫星短报文的发送。
41.在一实施例中,为了更好地覆盖b1频段及l频段,该第三介质板3的厚度范围可以设置为5mm

12mm,从而提高第三天线辐射面31的覆盖带宽。当然,该第三介质板3的实际厚度可以根据天线的带宽覆盖需求及成本而定,本技术对此不做限定。
42.在另一实施例中,该第二馈电结构与第三天线辐射面31之间可以通过双点馈电连接。双点馈电连接可以产生更佳的圆极化增益性能,从而提高整体天线的增益效果。
43.第四介质板4设于第三介质板3的辐射面一侧,并设有第四天线辐射面41。
44.其中,该第四天线辐射面41与第三馈电结构连接,以产生覆盖s频段(2491.75mhz)的谐振。该s频段用于卫星短报文的接收。
45.在一实施例中,介质板可以开设有用于馈电结构穿过的馈电开孔。开设馈电开孔,一方面可以便于馈电结构穿过不同介质板到达需要连接的天线辐射面,另一方面,其馈电开孔的开设位置与天线辐射面的馈电位置相关,其开设位置需有利于确保较高的天线增益性能。
46.进一步的,馈电开孔包括用于第一馈电结构穿过的第一开孔22、用于第二馈电结构穿过的第二开孔23以及用于第三馈电结构穿过的第三开孔24,第二介质板2的第三开孔24设于介质板的中心位置,第二介质板2的第一开孔22及第二开孔23围绕第三开孔24的外围进行设置。上述布置方式可以优化多个馈电结构的走线布局,以避免不同馈电结构的走线冲突。
47.在一实施例中,第一介质板1、第二介质板2、第三介质板3与第四介质板4之间依次堆叠形成梯形结构。根据天线辐射面的面积以及所覆盖的频段范围,不同天线辐射面设置在不同的层级位置,可以减少不同天线辐射面之间的相互干扰,从而进一步提升天线的带宽及增益性能。
48.另外,第一介质板1、第二介质板2、第三介质板3与第四介质板4可以为圆柱形或矩柱形的结构。具体的结构方式可以通过参考天线在定位装置的安装形态来确定。
49.请参阅图3

4,图中示出了耦合馈电天线在b2、b3频段单路的s11和smith测试结果及天线增益测试结果。
50.如图3所示,可以看出,天线有两个谐振频段,可较好地覆盖b2频段(1207mhz)和b3频段(1268mhz)。如图4所示,该耦合馈电天线在b2频段的增益达到2.7dbi,在b3频段增益达到6.4dbi,可见该天线可以在b2频段及b3频段获得较高的天线增益。
51.请参阅图5,图中示出了本技术实施例提供的耦合馈电天线在b1、l频段中的天线增益测试结果。如图5所示,其中该耦合馈电天线在b1频段的增益达到5.6dbi,在l频段增益达到5.2dbi,可见该天线可以在b1频段及l频段获得较高的增益。
52.请参阅图6,图中示出了本技术实施例提供的耦合馈电天线在s频段中的天线增益测试结果。如图6所示,该天线在s频段的增益达到4.3dbi,可见该天线可以在s频段获得较高的增益。
53.由上可知,本技术的一种耦合馈电天线及定位设备,通过第二天线辐射面对第一天线辐射面进行耦合,使得天线系统可以只需为第二天线辐射面进行馈电,即可产生覆盖b2频段的谐振以及b3频段的谐振,不仅可以降低天线系统的设计复杂度,且可以提高天线的带宽和增益性能。
54.请参阅图7,图中示出了本技术实施例提供的定位设备的结构。
55.如图7所示,该定位设备100可以包括如上任意一项实施例所述的耦合馈电天线110。
56.该定位设备100可以是车载定位设备、船载定位设备或者是其他载具上安装的定位设备100,可以包括如电源、定位信号处理装置、信号收发装置及显示装置等功能模块,具体所包含的功能模块种类可以根据实际需要而定。
57.该天线110可以通过在馈电输出端与射频连接线进行连接,以便与另一功能模块进行连接并输出射频信号。
58.该定位设备100通过设置了上述耦合馈电天线110,只需为第二天线辐射面进行馈电,即可产生覆盖b2频段的谐振以及b3频段的谐振,从而降低了系统设计复杂度,并提升了天线110的带宽及增益效果。
59.上面结合附图对本技术的实施方式作了详细说明,但是本技术并不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本技术宗旨的前提下作出各种变化。
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