[发明专利]宽带GNSS天线系统

说明书

本发明公开了一种使用廉价制造技术形成的复杂精细的GNSS天线。该天线将环形天线和交叉偶极子天线一起组合在单个平面内而形成最佳GNSS增益方向图。天线结构是对称的并且发生右旋圆极化以推动宽泛频率和波束宽度的范围内的正确极化。馈电结构是天线辐射元件的一部分。

背景技术

技术领域

本发明整体涉及全球导航卫星系统接收器天线，并且具体地涉及高端全球导航卫星系统接收器天线，所述高端全球导航卫星系统接收器天线提供多路径减少，同时仍接收地平线以上的所有可见卫星信号，同时允许廉价的制造技术和材料。

现有技术

高端全球导航卫星系统(GNSS)接收器通常能够从多个可用的GNSS卫星(包括欧洲、俄罗斯、中国、日本和美国GNSS卫星)接收信号。这些卫星以略微不同的频率传输，因此天线必须仅在例如1.5GHz频带内接收1555至1610MHz。另外，存在许多GNSS高端用户，这些GNSS高端用户为了访问和利用修正服务，通常利用INMARSAT地球同步卫星。这扩展了1.5GHz频带的相关频率范围以包括1530至1560MHz的范围。由于链路余量在这些场景中非常小，因此需要低仰角增益和高天线效率。GNSS卫星和INMARSAT卫星传输右旋圆极化(RHCP)信号。来自理想反射器的反射发生左旋圆极化(LHCP)并且通常从地平线以下到达。为了使用GNSS信号计算精确位置，重要的是尽可能多地抑制多路径。这通过以下方式实现：使LHCP抑制最大化；使地平线以下的增益最小化；并且为地平线以上的RHCP信号提供尽可能宽的波束宽度。这些要求使得高端GNSS天线的设计很复杂，通常需要使用昂贵的RF材料。

因此，需要的是这样的高端GNSS天线，其提供多路径减少，同时接收地平线以上的所有可见卫星信号，并且使用廉价的制造技术和材料。

发明内容

本发明整体涉及全球导航卫星系统接收器天线，并且具体地涉及高端全球导航卫星系统接收器天线，该高端全球导航卫星系统接收器天线提供多路径减少，同时仍接收地平线以上的所有可见卫星信号，并且使用廉价的制造技术和材料。

所公开的结构天线系统为GNSS接收器提供理想增益方向图。天线系统在单个平面中使用由交叉偶极子天线馈电的寄生回路。偶极子天线也是辐射元件的一部分。使用馈电网络作为辐射结构的一部分增加效率。该回路提供交叉偶极子无法实现的低仰角增益。天线结构与充当接地面的低噪声放大器(LNA)PCB分开，其中天线元件与接地面之间具有间隔件和气隙，使得该气隙用作天线元件与接地面之间的电介质。没有陶瓷或塑料的空气电介质提供低损耗(更高效率)和低成本，但通常会产生边缘相隔180度的问题，从而引起地平线处的极差增益。然而，由于未使用除空气之外的电介质，可用带宽增加。为了补偿低仰角增益，馈电(交叉偶极子)是曲折的或螺旋形的，使得其具有配合在回路内的长为1/4波长的谐振臂。周长为大约1波长(谐振所需)的回路具有波长/2π或大约1/6波长的半径。这提供了INMARSAT跟踪所需的低仰角增益。可通过将调谐电容器耦合到回路来调节增益方向图。

通过对如在附图中示出的本发明特定实施例的以下更详细描述，本发明的以上和其他特征及优点将显而易见。

附图说明

通过参照具体实施方式和权利要求书在结合附图考虑时，可以得到对本发明的更完整理解，在附图中，类似的参考标号在所有附图中表示相似的项目，并且：

图1是没有接地面的常规环形天线的增益方向图的图解视图；

图2是定位在接地面上方的常规环形天线的增益方向图的图解视图；

图3是交叉偶极子天线的透视图；

图4是没有接地面的常规交叉偶极子天线的增益方向图的图解视图；

图5是最佳期望GNSS接收器天线增益方向图的图解视图；