[发明专利]兼容北斗和GPS功能的五频段用户机天线

说明书

本发明公开了一种兼容北斗和GPS功能的五频段用户机天线，用于解决多频段天线层间隔离度差的问题。其包括北斗一号S频段贴片天线(2)及L频段贴片天线(3)、北斗二号B1频段贴片天线(4)及B3频段贴片天线(5)、馈电网络板(6)、底板(7)和馈电探针(8)。B1频段贴片天线(4)和B3频段贴片天线(5)中心附近设有隔离环,L频段贴片天线(3)馈电网络的输入端设有U形支节,四个贴片天线(2)、(3)、(4)和(5)按照工作频率由高到低、自上而下依次排列；馈电网络板(6)固定在该结构下端；馈电探针(8)上下端分别与其对应的贴片和馈电网络相连。本发明能兼容北斗和GPS的功能，适用于车载、船载导航设备。

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体涉及一种能够兼容北斗一号S频段、L频段和北斗二号B1频段、B3频段以及GPSL1频段功能的五频段双圆极化收发同时工作的用户机天线，适用于车载、船载等导航设备。

背景技术

卫星导航系统能够全天候地连续为全球陆、海、空、天的各种民用和其它载体提供高精度三维位置、速度和精密时间信息。目前国外的卫星导航系统，主要有美国的GPS，俄罗斯的GLONASS，欧洲的Galileo。从2003年起，我国相继研制成功了拥有自主知识产权的北斗一号和北斗二号卫星导航系统，能够实现在局部地区提供与GPS相当的精准定位以及精度为20纳秒的授时，还能提供一次传送120个汉字的短报文通信信息，其中北斗一号L频段和S频段具有收发功能，北斗二号B1、B2和B3频段具有定位和授时功能。

天线是卫星导航系统地面接收机的重要的组成部分,在一定程度上决定着卫星导航系统的性能。为了充分发挥北斗卫星导航系统的作用和满足用户更高层次的需求，需要设计一种能够把北斗一号和北斗二号以及GPS系统L1频段的功能兼容组合在一个天线中的多频段用户机天线，特别是将北斗一号的S频段、L频段与北斗二号B1频段兼容GPS系统L1频段、B3频段集成在一个天线模块中。目前，国内外已经研制出了一些多频段用户机天线，如美国的GPS系统的用户机天线，除了有1575MHz单频L1用户机天线,还有21276MHz双频L1/L和1176MHz三频宽带L1/L2/L5用户机天线，但这些都工作在L频段，且均为右旋圆极化接收天线，对隔离度和低仰角性能没有要求。又如中国专利申请“一种卫星定位天线装置”，(公布号CN 103280633 A、公布日：2013.09.04)公开了一种三层相同规格微带天线介质板组成的B3/B1/L/S四频圆极化卫星定位天线装置，这种天线装置的B1频段和L频段通过电桥实现圆极化，通过不同介电常数而直径相等的介质板层叠，以及底座带有的环形反射挡板的方式，以提高天线的隔离度和低仰角增益。但这些技术均存在兼容性和隔离度性能较差的缺陷，难以满足用户对兼容北斗四个频段及GPS系统L1频段的要求。

发明内容

本发明的目的在于提出一种兼容北斗和GPS功能的五频段用户机天线，以克服上述已有多频段天线存在的缺陷，解决多频段天线隔离度性能差而导致的层间互耦大的问题。

为实现以上目的，本发明包括：北斗一号S频段贴片天线2及L频段贴片天线3、北斗二号B1频段兼容GPS L1频段贴片天线4及B3频段贴片天线5、馈电网络板6、底板7和馈电探针8，所述四个贴片天线2、3、4和5按照工作频率由高到低、自上而下依次排列，形成共轴层叠结构；所述馈电网络板6固定在该共轴层叠结构的下端；所述四个贴片天线的贴片通过馈电探针8与馈电网络连接，其特征在于：所述B1频段兼容GPS L1频段贴片天线4和B3频段贴片天线5的中心附近分别设置有隔离环；所述L频段贴片天线3的馈电网络的输入端设置有U形支节，用于抑制该贴片天线的谐波。

作为优选，北斗一号S频段贴片天线2，采用微带结构，该S频段贴片天线的基板21上印制有边长为L21的正方形贴片22，所述贴片的中间设置有用于阻抗匹配U型孔26及微带线27，正方形贴片的对角带有切角23，四周带有径向带线25；所述径向带线位于其所在边的中间位置，其长度L22＝L21/3。