一種多頻小型化手持機天線的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種多頻小型化手持機天線，包括金屬底板和饋電線路板，其特征在于，在所述線路板上由下到上依次設置有下層陶瓷天線、中層陶瓷天線和上層陶瓷天線；饋電線路板設置有與所述下層陶瓷天線、中層陶瓷天線和上層陶瓷天線對應連接的移相網(wǎng)絡、饋電孔位和接頭安裝位；下層陶瓷天線、中層陶瓷天線和上層陶瓷天線分別工作于不同的工作頻帶。本實用新型結構簡單，能同時接收多個頻段的衛(wèi)星導航信號，并且具有結構小巧牢固，在各個工作頻段上都具有良好的駐波比、圓極化軸比和底仰角增益性能。
【專利說明】一種多頻小型化手持機天線
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及天線【技術領域】，更具體的是涉及一種小型化手持機天線。
【背景技術】
[0002]眾所周知，衛(wèi)星導航系統(tǒng)就是利于人造地球衛(wèi)星進行無線電導航的系統(tǒng)。它的基本功能是向各類用戶實時地提供準確、連續(xù)的位置、速度和時間等信息，進而完成對目標的導航、定位、監(jiān)測與管理。由于具有高精度、全天候以及實時性等特點，衛(wèi)星導航系統(tǒng)在軍事及民用領域中應用日益廣泛，并且發(fā)揮著越來越重要的作用。
[0003]小型化導航天線是近年來國外各衛(wèi)星導航天線廠商研究的熱點，由其裝備的多模多頻GNSS接收機是衛(wèi)星導航接收機發(fā)展的大趨勢。未來可接收的衛(wèi)星導航星座越來越多，包括GPS、北斗、GLONASS、Galileo。多模多頻衛(wèi)星導航接收機可利用的衛(wèi)星數(shù)量成倍增加，可確保用戶穩(wěn)定可靠地接收到衛(wèi)星信號，即使在接收環(huán)境惡劣的情況下也能保證導航定位的連續(xù)性、可用性和完善性。
[0004]另外，由于導航天線使用環(huán)境的限制，通常要求天線具有小型化和高可靠性性能以滿足各種安裝、使用環(huán)境的特殊要求，例如安裝于車輛、飛行器、手持導航設備的需要，這就要求導航天線在滿足電氣性能指標的同時還要滿足結構小巧牢靠、耐高低溫及高強度溫度沖擊、振動等可靠性要求。
[0005]目前普遍使用的衛(wèi)星導航天線一般是單頻工作，為了實現(xiàn)多頻工作常采用的技術途徑是多天線組合法，即將多個單頻天線組合在一起，在空間布局上采用同一平面內(nèi)的水平布局，這種方法不僅增加了天線尺寸而且在電氣性能上不能保證天線的低仰角增益性能，還會造成天線輻射方向產(chǎn)生偏斜，各天線間的電磁耦合增大從而降低了天線的性能，特別是工作頻率靠近的天線更是相互干擾嚴重，在實際使用中往往出現(xiàn)接收衛(wèi)星信號不好的現(xiàn)象，甚至造成終端設備無法正常工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的目的就是為了解決現(xiàn)有技術之不足而提供的一種結構簡單，體積小巧牢固，可靠性高的多頻小型化手持機天線。
[0007]本實用新型是采用如下技術解決方案來實現(xiàn)上述目的:一種多頻小型化手持機天線，包括金屬底板和饋電線路板，其特征在于，在所述線路板上由下到上依次設置有下層陶瓷天線、中層陶瓷天線和上層陶瓷天線；饋電線路板設置有與所述下層陶瓷天線、中層陶瓷天線和上層陶瓷天線對應連接的移相網(wǎng)絡、饋電孔位和接頭安裝位；下層陶瓷天線、中層陶瓷天線和上層陶瓷天線分別工作于不同的工作頻帶。
[0008]作為上述方案的進一步說明，所述下層陶瓷天線、中層陶瓷天線、上層陶瓷天線的面積逐漸變小。
[0009]所述下層陶瓷天線、中層陶瓷天線和上層陶瓷天線分別工作于北斗系統(tǒng)的L頻段、B3頻段和S頻段。[0010]所述下層陶瓷天線由下到上依次包括下層金屬反射層、下層介質、下層輻射貼片；下層介質厚度為3?5毫米，采用介電常數(shù)為9.8的氧化鋁陶瓷介質結構。
[0011]所述中層陶瓷天線由下到上依次包括中層金屬反射層、中層介質、中層輻射貼片；中層介質17厚度為3-6毫米，采用介電常數(shù)范圍在13-17之間的陶瓷介質結構。
[0012]所述上層陶瓷由下到上依次包括下層金屬反射層、上層介質、上層輻射貼片；上層介質厚度為2-4毫米，采用介電常數(shù)9.8的氧化鋁介質結構。
[0013]所述下層陶瓷天線連接有下層饋電針，中層陶瓷天線設有兩根90度正交的中層饋電針，上層陶瓷天線中部設有上層饋電針，中層陶瓷天線中部設有與上層饋電針同軸心對齊的其內(nèi)壁鍍金屬的金屬化過孔，金屬化過孔的直徑范圍3-5毫米；下層陶瓷天線中部設有內(nèi)壁鍍金屬的金屬化圓環(huán)孔，金屬化圓環(huán)孔直徑為10?20毫米，金屬圓環(huán)孔的鍍金屬內(nèi)壁與下層陶瓷天線的輻射貼片、金屬反射層形成導電連接，其作用是電氣上和饋點上隔離穿越下層陶瓷天線給上、中層陶瓷天線饋電的饋電針，達到降低下層微帶天線與中、上層陶瓷天線間的電磁耦合的效果。
[0014]所述下層陶瓷天線中部的金屬化圓環(huán)孔半徑必須大于中層陶瓷饋電位離中心點的半徑；中層陶瓷天線饋電孔與上層陶瓷天線饋電孔均在下層陶瓷天線的金屬圓環(huán)孔內(nèi)。
[0015]所述金屬底板、饋電線路板配合天線總高度不超過18毫米，整體組裝長度不超過75毫米，寬度不超過50毫米。
[0016]所述金屬底板的邊角設置有四個安裝孔，饋電線路板四周開圓孔并嵌入金屬底板四個安裝孔上，并用彈墊和螺絲使之固定，所述下層陶瓷天線的金屬反射層和天線線路板上層焊接，下層陶瓷天線、中層陶瓷天線和上層陶瓷天線也同時焊接。
[0017]本實用新型采用上述技術解決方案所能達到的有益效果是:
[0018]1、本實用新型能夠同時接收或發(fā)射多個頻段的導航衛(wèi)星信號，并且具有小型化，牢固可靠性高的結構特性。本實用新型在各個工作頻段上都具有良好的駐波比，圓極化軸比以及底仰角增益性能。
[0019]2、本實用新型采用居中對稱多層上下疊放的結構形式，同時采用陶瓷材料加工，不僅在平面結構上比傳統(tǒng)的微波復合材料更省空間，使其能更容易安裝于各種小型手持設備上，而且各陶瓷天線錫焊焊接，保證結構的牢靠，并且通過特殊金屬化孔和饋電位置的設計，保證了各層天線間的高隔離度，從而保證了天線具有較好的增益和軸比性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型的組裝結構示意圖；
[0021]圖2為本實用新型的陶瓷天線整體主視圖；
[0022]圖3為本實用新型的陶瓷天線整體剖面圖；
[0023]圖4為本實用新型的陶瓷天線下層天線的主視圖；
[0024]圖5為本實用新型的陶瓷天線下層天線的剖面圖；
[0025]圖6為本實用新型的陶瓷天線中層天線的主視圖；
[0026]圖7為本實用新型的陶瓷天線中層天線的剖面圖；
[0027]圖8為本實用新型的陶瓷天線上層天線的主視圖；
[0028]圖9為本實用新型的陶瓷天線上層天線的剖面圖。[0029]附圖標記說明:1、金屬底板2、饋電線路板3、下層陶瓷天線4、中層陶瓷天線5、上層陶瓷天線6、螺絲7、饋電針8、上層饋針9、下層饋電針10、金屬化圓環(huán)孔11、輻射貼片12、下層金屬反射層13、下層介質14、金屬化過孔15、中層輻射貼片16、中層金屬反射層17、中層介質18、下層輻射貼片19、下層介質20、下層金屬反射層。
【具體實施方式】
[0030]以下結合具體實施例對本實用新型的具體實施方案作進一步的詳述。
[0031]如圖1-圖9所示，本實用新型一種多頻小型化手持機天線，包括金屬底板I和饋電線路板2，在所述線路板上由下到上依次設置有下層陶瓷天線、中層陶瓷天線和上層陶瓷天線；饋電線路板設置有與所述下層陶瓷天線、中層陶瓷天線和上層陶瓷天線對應連接的移相網(wǎng)絡、饋電孔位和接頭安裝位。本實施例中，下層陶瓷天線3、中層陶瓷天線4和上層陶瓷天線5由下到上一次按對稱中心疊設成片狀；下層陶瓷天線3、中層陶瓷天線4和上層陶瓷天線5分別工作于北斗系統(tǒng)的L頻段、B3頻段和S頻段。金屬底板I與饋電線路板2用平墊和螺絲6進行鎖緊固定。下層陶瓷天線、中層陶瓷天線、上層陶瓷天線的面積逐漸變小。
[0032]上層陶瓷天線5由下至上依次包括下層金屬反射層20、下層介質19、下層輻射貼片18，上層陶瓷天線中部設有上層饋電針8，并焊牢。上層介質19厚度為2-4毫米，采用介電常數(shù)9.8的氧化鋁材料。以使天線工作于北斗S頻段。
[0033]中層陶瓷天線4由下至上依次包括中層金屬反射層16、中層介質17、中層輻射貼片15，中層陶瓷天線4設有兩根90度正交的饋電針7，目的是為了配合天線饋電板的移相網(wǎng)絡，獲得良好的寬帶圓極化軸比性能；中層陶瓷天線4中部設有與上層饋電針8同軸心對齊的金屬化過孔14，過孔直徑范圍3-5毫米。中層介質17厚度為3-6毫米，采用介電常數(shù)范圍在13-17之間的中高介電常數(shù)的陶瓷材料，對于天線工作頻帶寬的要求，選用介質厚度較大的陶瓷材料有利于拓展天線工作帶寬。本實施例中，中層介質17厚度為6毫米，采用介電常數(shù)為15的陶瓷材料。以使天線工作于北斗B3頻段。
[0034]下層陶瓷天線由下至上依次包括下層金屬反射層12、下層介質13、下層輻射貼片11，下層陶瓷天線3中部設有金屬化圓環(huán)孔10，其中，金屬化圓環(huán)孔是指在圓環(huán)孔壁上鍍金屬使其和下層輻射貼片11、下層金屬反射層12形成導電連接，其作用是電氣上和饋點上隔離穿越下層陶瓷天線2給上、中層陶瓷天線饋電的饋電針，達到降低下層微帶天線與中、上層陶瓷天線間的電磁耦合的效果。下層陶瓷天線3與下層饋電針9錫焊焊牢。金屬化圓環(huán)孔10的孔徑范圍在10?20毫米之間；下層介質13厚度為3?5毫米。本實施例中，金屬化圓環(huán)孔10的圓周直徑為20毫米；下層饋電針直徑為I毫米；下層介質3采用介電常數(shù)為9.8的氧化鋁陶瓷材料，這是一種在射頻領域廣泛應用的陶瓷材料，性能穩(wěn)定可靠，結構強度高。下層輻射面11的面積為43*43毫米，調(diào)整輻射面，以使其工作頻帶能GPS、北斗BI和北斗L頻段。本實例使用的是北斗L頻段。
[0035]本實施例中，饋電線路板2四周開圓孔并嵌入金屬底板I四個安裝孔上，并用彈墊跟螺絲使之固定，所述下層陶瓷天線的金屬反射層和所述的天線線路板上層通過錫焊焊接，所述下層陶瓷天線3、中層陶瓷天線4和上層陶瓷天線5也同時通過錫焊焊接。
[0036]以上所述的僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型創(chuàng)造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種多頻小型化手持機天線，包括金屬底板和饋電線路板，其特征在于，在所述線路板上由下到上依次設置有下層陶瓷天線、中層陶瓷天線和上層陶瓷天線；饋電線路板設置有與所述下層陶瓷天線、中層陶瓷天線和上層陶瓷天線對應連接的移相網(wǎng)絡、饋電孔位和接頭安裝位；下層陶瓷天線、中層陶瓷天線和上層陶瓷天線分別工作于不同的工作頻帶。
2.根據(jù)權利要求1所述的多頻小型化手持機天線，其特征在于，所述下層陶瓷天線、中層陶瓷天線、上層陶瓷天線的面積逐漸變小。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的多頻小型化手持機天線，其特征在于，所述下層陶瓷天線、中層陶瓷天線和上層陶瓷天線分別工作于北斗系統(tǒng)的L頻段、B3頻段和S頻段。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的多頻小型化手持機天線，其特征在于，所述下層陶瓷天線由下到上依次包括下層金屬反射層、下層介質、下層輻射貼片；下層介質厚度為3?5毫米，采用介電常數(shù)為9.8的氧化鋁陶瓷介質結構。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的多頻小型化手持機天線，其特征在于，所述中層陶瓷天線由下到上依次包括中層金屬反射層、中層介質、中層輻射貼片；中層介質17厚度為3-6毫米，采用介電常數(shù)范圍在13-17之間的陶瓷介質結構。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的多頻小型化手持機天線，其特征在于，所述上層陶瓷由下到上依次包括下層金屬反射層、上層介質、上層輻射貼片；上層介質厚度為2-4毫米，采用介電常數(shù)9.8的氧化鋁介質結構。
7.根據(jù)權利要求1所述的多頻小型化手持機天線，其特征在于，所述下層陶瓷天線連接有下層饋電針，中層陶瓷天線設有兩根90度正交的中層饋電針，上層陶瓷天線中部設有上層饋電針，中層陶瓷天線中部設有與上層饋電針同軸心對齊的其內(nèi)壁鍍金屬的金屬化過孔，金屬化過孔的直徑范圍3-5毫米；下層陶瓷天線中部設有內(nèi)壁鍍金屬的金屬化圓環(huán)孔，金屬化圓環(huán)孔直徑為10?20毫米，金屬圓環(huán)孔的鍍金屬內(nèi)壁與下層陶瓷天線的輻射貼片、金屬反射層形成導電連接。
8.根據(jù)權利要求7所述的多頻小型化手持機天線，其特征在于，所述下層陶瓷天線中部的金屬化圓環(huán)孔半徑必須大于中層陶瓷饋電位離中心點的半徑；中層陶瓷天線饋電孔與上層陶瓷天線饋電孔均在下層陶瓷天線的金屬圓環(huán)孔內(nèi)。
9.根據(jù)權利要求1或2所述的多頻小型化手持機天線，其特征在于，所述金屬底板、饋電線路板配合天線總高度不超過18毫米，整體組裝長度不超過75毫米，寬度不超過50毫米。
10.根據(jù)權利要求1所述的多頻小型化手持機天線，其特征在于，所述金屬底板的邊角設置有四個安裝孔，饋電線路板四周開圓孔并嵌入金屬底板四個安裝孔上，并用彈墊和螺絲固定，所述下層陶瓷天線的金屬反射層和天線線路板上層焊接，下層陶瓷天線、中層陶瓷天線和上層陶瓷天線也同時焊接。
【文檔編號】G01S19/35GK203574110SQ201320759818
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年11月26日 優(yōu)先權日:2013年11月26日
【發(fā)明者】陳智達, 廖林, 梁偉均 申請人:廣東盛路通信科技股份有限公司