北斗多模授時(shí)導(dǎo)航射頻前端天線組合裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種北斗多模授時(shí)導(dǎo)航射頻前端天線組合裝置，特別適用于移動(dòng)通信機(jī)站授時(shí)同步，以及在新一代移動(dòng)通信和定位導(dǎo)航裝置上應(yīng)用。屬于移動(dòng)通信和衛(wèi)星定位導(dǎo)航領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]建立兼容性衛(wèi)星導(dǎo)航和授時(shí)接收設(shè)備已經(jīng)在GNSS界成為共識(shí)。我國專業(yè)從事衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的半導(dǎo)體器件制造商在繼美國高通和瑞士 U-blox公司之后，也相繼開發(fā)出以北斗二代為主同時(shí)兼容其他GNSS導(dǎo)航系統(tǒng)的射頻基帶一體化解調(diào)芯片，為我國開發(fā)各種衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。但是，制作兼容性衛(wèi)星導(dǎo)航授時(shí)接收裝置不僅需要實(shí)現(xiàn)多模射頻基帶一體化解調(diào)芯片的突破，同時(shí)也必須解決多模衛(wèi)星接收天線與基帶芯片的耦合連接，特別是當(dāng)下的移動(dòng)導(dǎo)航設(shè)備亟需解決多模天線的小型化和微型化。在此之前，美國Trimble (天寶)公司和瑞典NovAtel等公司開發(fā)的兼容性授時(shí)導(dǎo)航測(cè)試設(shè)備主要采用各自獨(dú)立的GPS和GL0NASS單頻天線進(jìn)行組合，或設(shè)計(jì)成一體的大型多模金屬天線與射頻放大器耦合。我國北斗二代無源導(dǎo)航衛(wèi)星因提前發(fā)射而優(yōu)先占用了 1561.098MHz民用頻點(diǎn)，且該頻點(diǎn)與GPS和GALILEO共用的1575.42MHz民用頻點(diǎn)非常接近，于是發(fā)明人率先運(yùn)用雙峰寬帶射頻接收原理選擇微型陶瓷介質(zhì)天線實(shí)現(xiàn)了北斗二代與GPS雙模寬帶接收，并在移動(dòng)基站授時(shí)天線上試驗(yàn)成功，同時(shí)將該技術(shù)寫入專利文獻(xiàn)200810080082.X中，此后在專利200910073942.1中進(jìn)一步將GL0NASS民用頻點(diǎn)納入其中，但從實(shí)驗(yàn)來看，欲高質(zhì)量實(shí)現(xiàn)兼容全波段GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)還需要進(jìn)一步對(duì)多模天線進(jìn)行完善和改進(jìn)。發(fā)明人當(dāng)初之所以優(yōu)先選擇陶瓷介質(zhì)天線實(shí)現(xiàn)多模寬頻帶接收，其原因在于陶瓷介質(zhì)天線相比其它材料具有高介電常數(shù)、高Q值、溫度漂移小、介質(zhì)損耗低、圓極化技術(shù)成熟和便于微型化的優(yōu)勢(shì)，特別是在移動(dòng)基站作為授時(shí)天線必須保證其高可靠性，因此陶瓷介質(zhì)天線就成為唯一選項(xiàng)。但是，在使用陶瓷介質(zhì)天線兼容全波段GNSS系統(tǒng)中不可避免遇到兼顧頻帶帶寬和天線增益的兩難問題，如果采用一體化設(shè)計(jì)同時(shí)兼容四種GNSS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多模接收，必然因頻帶過寬而降低天線增益，尤其作為無源天線在移動(dòng)終端中直接耦合射頻基帶電路，天線增益就成為重要選項(xiàng)。盡管已有很多廠商聲稱采用分層疊加技術(shù)燒結(jié)出兼容全系統(tǒng)的寬帶陶瓷介質(zhì)圓極化天線，但從所給出的主要參數(shù)看其性能并不盡如人意。更為關(guān)鍵的是如何實(shí)現(xiàn)陶瓷介質(zhì)圓極化天線的小型化和微型化。顯然，陶瓷介質(zhì)圓極化天線在微型化方面遠(yuǎn)不如水平極化天線容易制作，因此采用陶瓷介質(zhì)材料制作多模微型圓極化天線實(shí)現(xiàn)多模接收自然成為另一個(gè)亟待解決的技術(shù)課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型所要解決的主要問題是統(tǒng)籌設(shè)計(jì)以北斗二代為主，同時(shí)兼容四種GNSS系統(tǒng)的多模授時(shí)導(dǎo)航射頻前端天線組合裝置，其目的是規(guī)避復(fù)雜的設(shè)計(jì)和加工工藝，采用成熟且易于加工的制造技術(shù)分頻段制造多模天線，并通過全新的組合方式實(shí)現(xiàn)多模全頻帶接收。該天線組合裝置特別適合在移動(dòng)導(dǎo)航終端中作為無源天線與射頻放大器和基帶解調(diào)器直接耦合連接。
[0004]本實(shí)用新型北斗多模授時(shí)導(dǎo)航射頻前端天線組合裝置包括寬帶陶瓷介質(zhì)天線、單頻陶瓷介質(zhì)天線，以及前置帶通濾波器、雙面印制覆銅板，主要特征在于:寬帶陶瓷介質(zhì)天線根據(jù)GNSS頻譜分別獨(dú)立制作覆蓋不同頻段的寬帶接收天線，包括覆蓋“北斗二代”BI的1561.098MHz和GPS、Galileo共用的1575.42MHz頻點(diǎn)的民用波段寬帶陶瓷介質(zhì)天線；覆蓋北斗二代的B2\B3，GPS的L2\L5，Galileo的E5A\E5B，以及GL0NASS的L2軍民兼用波段的寬帶陶瓷介質(zhì)天線；也包括制作頻點(diǎn)在1602.56MHz的GL0NASS單頻陶瓷介質(zhì)天線；所述天線組合裝置是指根據(jù)使用環(huán)境有選擇地將寬帶陶瓷介質(zhì)天線或單頻陶瓷介質(zhì)天線進(jìn)行組合，并采用上下疊加或平面分置的方法加以固定，以確保高質(zhì)量多模寬頻帶接收，天線引線并聯(lián)后連接前置帶通濾波器輸入端，輸出端連接有源天線射頻前端低噪聲放大器或無源射頻前端低噪聲放大器；寬帶陶瓷介質(zhì)天線和單頻陶瓷介質(zhì)天線設(shè)置于雙面印制覆銅板一偵U，并通過引線連接前置帶通濾波器輸入端。
[0005]上述寬帶陶瓷介質(zhì)天線和單頻陶瓷介質(zhì)天線選擇平面結(jié)構(gòu)或圓柱體螺旋結(jié)構(gòu)制作陶瓷介質(zhì)圓極化天線；所述圓柱體螺旋陶瓷介質(zhì)圓極化天線為單臂、或兩臂、或四臂螺旋陶瓷介質(zhì)圓極化天線；
[0006]上述前置帶通濾波器為寬帶帶通濾波器，或兼做橋電路為寬帶陶瓷介質(zhì)天線以及單頻陶瓷介質(zhì)天線組成的天線組合裝置進(jìn)行平衡匹配；
[0007]上述寬帶陶瓷介質(zhì)天線和單頻陶瓷介質(zhì)天線選擇以下組合方式:
[0008]I)采用獨(dú)立制作的平面寬帶陶瓷介質(zhì)天線和平面單頻陶瓷介質(zhì)天線組合，或選擇平面寬帶陶瓷介質(zhì)天線與平面寬帶陶瓷介質(zhì)天線組合，然后采用上下順序疊加固定，或采用平面并列固定；天線引線連接前置帶通濾波器輸入端；該組合適合移動(dòng)基站、或車載、艦船、或電力授時(shí)導(dǎo)航有源天線配置；
[0009]2)平面寬帶陶瓷介質(zhì)天線和單頻螺旋陶瓷介質(zhì)天線組合，平面寬帶陶瓷介質(zhì)天線和單頻螺旋陶瓷介質(zhì)天線采用上下疊加方式固定，或采用平面分置排列固定，天線引線均連接前置帶通濾波器輸入端；
[0010]3)寬帶螺旋陶瓷介質(zhì)天線和單頻螺旋陶瓷介質(zhì)天線組合、或兩個(gè)寬帶螺旋陶瓷介質(zhì)天線組合、或兩個(gè)寬帶螺旋陶瓷介質(zhì)天線和單頻螺旋陶瓷介質(zhì)天線組合，上述天線組合裝置分置在雙面印制覆銅板一側(cè)；天線引線均連接前置帶通濾波器輸入端。
[0011]本實(shí)用新型的有益之處在于充分兼顧了衛(wèi)星導(dǎo)航授時(shí)天線對(duì)頻帶帶寬和天線增益兩方面要求，頻率低且相近的衛(wèi)星頻點(diǎn)采用寬帶覆蓋，而頻點(diǎn)高的6L0NASS衛(wèi)星載波信號(hào)則采用單頻設(shè)置，特別是它的帶寬為10MHz，因此將其獨(dú)立設(shè)置即有利于天線制造也有利于保證組合后的整體射頻技術(shù)參數(shù)。采用平面型和螺旋型天線組合是基于移動(dòng)設(shè)備對(duì)微型化的特殊要求，如果應(yīng)用目標(biāo)為授時(shí)或測(cè)量設(shè)備且對(duì)精度要求較高建議采用平面圓極化天線組合較好。本天線組合裝置最大的優(yōu)勢(shì)在于可根據(jù)目標(biāo)市場(chǎng)