[发明专利]一种用于高精度测量的双频微带贴片天线

说明书

技术领域

本发明是一种用于高精度测量的双频微带贴片天线，属于用于高精度测量的双频微带贴片天线的改造技术。

背景技术

目前，常用的卫星定位系统接收机天线为微带贴片天线和螺旋天线。微带贴片天线结构简单，剖面低，工作频带较窄，频率选择性好，较易实现多频工作，天线成本较低，大规模生产时一致性较好。可通过在天线上对角切角或相差90度双馈电等方式实现圆极化性能。但是，微带贴片天线增益较低，须通过组成天线阵列或附加放大器以提高增益，组成微带天线阵列时馈电结构较复杂。螺旋天线增益较高，很方便就可以实现圆极化及双频工作。但是结构复杂，工艺要求较高，天线剖面较高，尺寸较大。相比于微带贴片天线，大规模生产螺旋天线时，较难保证天线相位一致性等性能。通过综合考虑天线性能、工作环境与成本等因素，一般该领域均使用微带贴片天线作为测量型天线的接收天线。

通常GPS天线是利用两馈点相位相差90°来接收圆极化电波。如现代雷达，第30卷，第12期公开了一种用于移动卫星系统的宽波束双频段微带天线，然而，测试表明四馈点的微带天线比双馈点的阻抗带宽和圆极化要好。在越来越追求高精度测量的现代社会，对天线的精确性提出了更高的要求。影响天线精度的主要因素有，其一：多路径效应，解决方法是通过增加扼流圈，来扼制多路径效应。其二：天线的相位中心稳定性。目前大多数天线设计都未提到相位中心问题，解决因相位中心不稳带来的误差有两种途径：一是在硬件方面，研制电气相位中心偏差为零的天线，采用多点均匀馈电设计通过均匀对称馈电来改善相位方向图的轴向对称性。二是对天线电气相位中心偏差进行检校。针对接收机对天线接收信号的要求，采用有源天线的接收方法。将电路设计成有源集成网络，通过调节天线的输出阻抗，满足有源电路的设计要求，完全省略了天线与电路之匹配电路。

现有技术的缺点是：1)在高精度测量应用上，天线的相位中心稳定是关键。现有的GPS微带天线的相位中心稳定度不足以满足高精度测量的要求；2)由于天线的结构造成天线的方向图不完全对称；3)天线的增益不够；4)双层天线加工困难与组装工序繁琐。

导致上述缺点的原因主要如下：1）贴片天线的带宽窄，相位中心不够稳定和多路径效应。2）相位中心稳定度不够高的原因在于，现有微带天线实现圆极化的方法是偏馈或侧馈，这样就造成天线的电气相位中心与几何中心不重叠，而且对于多频段天线而言，不同频段的相位中心也不重叠，这在高精度测量领域无法满足要求；3）对于现有的单馈点或双馈点天线而言，在几何尺寸上不完全对称造成了在天线圆场辐射图上面不会完全对称。因此，在接收到的来自不同方向的GPS信号的接收质量就有所不同，不满足高精度测量型天线的要求；4）有少部分天线虽然也采用对称式多馈点方式，但天线贴片结构多采用方形，造成天线辐射方向图不完全对称，影响抗多路径效果，造成天线接收信号质量下降。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种能提高全球卫星定位系统中的GPS和GLONASS双频段天线相位中心稳定度，降低多路径效应，降低轴比，并最大限度的降低加工与组装难度的用于高精度测量的双频微带贴片天线。本发明天线的相位中心不会随着天线的移动而发生改变，在宽角度范围内接收圆极化波，消除电离层的干扰，提高测量精度。

本发明的技术方案是：本发明的用于高精度测量的双频微带贴片天线，包括有上层天线及下层天线，上层天线包括有上层天线的顶层金属贴片层、上层天线的中间介质层、上层天线的底层金属贴片，上层天线的顶层金属贴片层及上层天线的底层金属贴片分别粘帖在上层天线的中间介质层的顶面及底面，下层天线包括有下层天线的顶层金属贴片层、下层天线的中间介质层、下层天线的底层金属贴片，下层天线的顶层金属贴片层及下层天线的底层金属贴片分别粘帖在下层天线的中间介质层的顶面及底面，上层天线及下层天线的中心点通过固定销钉进行上、下层天线的定位，并通过连接件固定连接，且上层天线及下层天线上穿设有用于接收L1频段的卫星信号的L1频段信号馈电探针，下层天线上穿设有用于接收L2频段的卫星信号的L2频段信号馈电探针。 

上述连接件为螺栓。

上述上层天线的顶层金属贴片层、上层天线的中间介质层、上层天线的底层金属贴片及下层天线的顶层金属贴片层、下层天线的中间介质层、下层天线的底层金属贴片均采用截面形状为圆形的结构。

上述连接件设置有至少2个，均布在上层天线及下层天线的圆周方向上。

上述L1频段信号馈电探针设有四个馈电点，L2频段信号馈电探针设有四个馈电点，共八个馈电点。

上述八个馈电点按照顺时针方向进行馈电。