一種高抗多徑的高精度測量型天線及通信設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信技術領域，尤其涉及在衛(wèi)星導航終端的一種高抗多徑的高精度測 量型接收天線及通信設備。
【背景技術】
[0002] 導航衛(wèi)星發(fā)射信號包括載波、測距碼和數(shù)據(jù)碼，常稱為導航電文。接收機將導航電 文進行信息處理轉換為位置、速度和時間的7維信息，完成導航、定位并提供時間基準。高 精度GNSS的應用中，定位測量精度提高到厘米和亞厘米量級，其天線是該接收機不可或缺 的關鍵設備，對提高GNSS的載波相位測量精度起著十分關鍵的作用。
[0003] 在GPS早期，單頻偽距碼定位的GPS-Ll接收機天線多采用微帶貼片和四臂螺旋天 線。隨著雙頻GPS差分應用，出現(xiàn)了雙層微帶貼片天線，這類天線通過微帶介質板的層疊解 決了GPS-Ll和GPS-L2雙頻點應用，但不能完全滿足多頻寬帶應用要求。再有微帶天線輻 射同時會產生表面波，由于表面波的激勵和輻射使微帶天線輻射方向圖的前后比、圓對稱 性和廣角圓極化特性都難以改進提高。這類天線抗多徑的能力較差，很難滿足高精度載波 測量要求。之后，為抑制表面波提出了雙短路圓環(huán)的圓形微帶貼片天線，在GPS-L1、L2獲 得了明顯的效果。該設計并沒有脫離諧振概念，應用到多頻、寬帶仍有困難。當今多元化的 星基資源，面對多星并存、共用的應用環(huán)境和高精度測量要求的應用來說，微帶天線顯得多 有不足。
[0004] 多徑是指一個導航衛(wèi)星信號通過多個路徑到達接收機的現(xiàn)象。到達接收機信號 可以當成是一條直達信號和多條經(jīng)反射、繞射等間接信號的疊加。多徑信號直接造成接收 機偽距測量值或載波相位測量值偏差，導致定位精度和定位穩(wěn)定性下降。多徑誤差是GNSS 接收機定位的主要誤差源之一。多徑干擾已成為進一步提高接收機定位精度、穩(wěn)定性和可 靠性必須突破的難題。GNSS接收機多徑信號處理大致分為空域和時域兩類。接收機時域 處理主要是抑制多徑信號的影響，常用的有窄相關法、波形分解法，快速迭代最大似然算法 (FIMLA)，多徑估計延遲鎖相環(huán)法等，這需要占有更多的資源，使接收機設備復雜冗余。這有 背于接收機的小型化、輕量化、減低功耗、降低成本的目標，而且對于天線周圍反射等引起 的時延小于1/15個碼片長度的情況，接收機尚不能有效處理。為了提高接收機系統(tǒng)抗多徑 的能力，對于接收機單天線目前應用最多的則是加扼流環(huán)（Choke-Ring)形式：利用扼流圈 表面阻抗呈現(xiàn)高阻抗特性來抑制表面波。扼流圈的引入大大增加了單元天線的尺寸，重量， 成本的增加也不可避免。而且扼流環(huán)的設計是基于環(huán)口呈現(xiàn)高阻抗來抑制雜散輻射。這種 作用機制是與頻率有關的，要進一步擴大頻帶，或進一步提高抑制能力其實現(xiàn)也是有困難 的。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術的不足，通過空間濾波的方向圖綜合 和改形的帶縫槽的半開口圓腔來抑制多徑，提供一種體小、質輕、低成本的高抗多徑的高精 度測量型天線及通信設備。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案如下：一種高抗多徑的高精度測量型天線， 包括中心輻射單元組件、支撐組件、接地板組件、半開口圓腔組件、極化隔離功分裝置和透 波密封天線罩；
[0007] 所述中心輻射單元組件固定于支撐組件的頂部，所述支撐組件固定于接地板組件 中央，所述半開口圓腔組件緊靠接地板組件背面同軸安裝，所述極化隔離功分裝置安裝于 所述接地板組件的背面中心位置，所述中心輻射單元組件經(jīng)支撐組件內置的同軸芯線與極 化隔離功分裝置連接，天線完全密封在透波密封天線罩內。
[0008] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明具有完全中心對稱結構，在中心輻射單元組件、接地 板組件和帶縫槽的半開口圓腔共同作用下實現(xiàn)多頻、寬帶和穩(wěn)定輻射相位中心特性，通過 接地板組件和帶縫槽的半開口圓腔的作用下實現(xiàn)方向圖賦形的空間濾波，可形成無后瓣的 心臟形似方向圖，有效地提高多徑抑制效能，通過四支撐桿饋電和極化隔離功分裝置實現(xiàn) 四點圓極化饋電，隔離交叉極化分量，所述天線還具有小型、輕量、高可靠、低成本等特性。 本發(fā)明所述天線與高精度測量型兼容接收機配用可實現(xiàn)cm或_量級的實時動態(tài)監(jiān)測的定 位精度，是高端接收機和CORS基站的重要核心設備之一。
[0009] 在上述技術方案的基礎上，本發(fā)明還可以做如下改進。
[0010] 進一步，所述中心輻射單元組件為中心圓對稱結構，包括四個折彎成鈍角的扇面 振子，四個所述扇面振子兩兩正交，構成十字交叉輻射單元。
[0011] 采用上述進一步方案的有益效果是：本發(fā)明天線中心輻射單元由4個正交的寬 帶扇面振子組成，屬于短、矮天線，完全中心對稱結構，具有穩(wěn)定的輻射相心，利用兩個支 撐桿形成的輔助終端短路同軸線加上端電容補償技術，通過獨有的展寬頻帶設計和電容 阻抗補償技術，不僅實現(xiàn)0° /180°的饋電balun，而且實現(xiàn)了天線饋電的寬帶匹配。在 1. 1-1. 7MHz帶內，端口駐波比VSWR蘭1. 2,完全滿足了多星共用的多頻、多模應用要求。
[0012] 進一步，所述支撐組件包括四個支撐桿，兩兩支撐桿正交排布，所述中心輻射單元 組件的每個扇形振子分別安裝于四個支撐桿頂部，四個所述扇面振子與接地板組件保持相 同高度。
[0013] 進一步，所述支撐組件的四個支撐桿中的兩個相鄰的支撐桿內置帶匹配段的同軸 芯線，所述同軸芯線的一端連接到對側支撐桿芯線上，另一端與極化隔離功分裝置的輸入 端相連；另外兩個支撐桿同時形成底部短路的輔助調配同軸線，所述底部短路的輔助調配 同軸線通過頂部形成的分布電容使對側支撐桿同軸芯線與扇面振子保持微波連接，形成 0° /180°的平衡饋電balun，并與對側支撐桿含匹配段的同軸線形成阻抗調配網(wǎng)絡。
[0014] 采用上述進一步方案的有益效果是：支撐組件中兩個支撐桿兼做RF饋電同軸線， 另外兩個支撐桿形成底部短路的輔助調配同軸線，與饋電同軸線中的內置匹配段共同作 用，無需外加網(wǎng)絡則可實現(xiàn)對50D同軸線的匹配；本發(fā)明的饋電網(wǎng)絡由同軸0° /180°的 饋電'Baiun'和3dB/90°極化隔離功分裝置構成，形成獨有的圓極化饋電裝置，不僅實現(xiàn) 對輻射中心單元形成四點圓極化饋電，還能隔離交叉極化（LHCP)分量，其主要成分是反射 多徑信號。該饋電裝置獨有的特征是結構緊湊，集成度高，饋電RF損耗低，而且易與天線和 接收機集成。
[0015] 進一步，所述中心輻射單元組件頂部通過介質環(huán)共軸安裝一個作為引向器的圓形 金屬板。
[0016] 采用上述進一步方案的有益效果：作為引向器的金屬平板對方向圖賦形和阻抗匹 配起作用。
[0017] 進一步，所述接地板組件是上表面帶有多個對稱分布徑向耦合板的圓形金屬平 板，兩兩徑向耦合板構成截止平板波導，阻止表面波傳輸。
[0018] 采用上述進一步方案的有益效果是：所述接地板組件完成了方向圖賦形的空間濾 波，對提高多徑抑制效能起到了至關重要的作用，所述接地板上形成的波導對于沿接地板 徑向傳輸?shù)腡E模（表面波）處于截止模狀態(tài)，多個徑向平板使表面波（TE模）在傳輸過程 中被衰減，阻止了雜散輻射干擾，本發(fā)明天線抗多徑機理與扼流環(huán)不一樣，無需增加天線口 徑尺寸，其效能和頻帶優(yōu)于扼流環(huán)天線，本天線結構更輕巧、更緊湊，更低成本，還具有更優(yōu) 的抗多徑效能、更寬的頻帶特性。
[0019] 進一步，所述半開口圓腔組件為多個同軸層疊帶90°折彎的半開口圓環(huán)，在與接 地板組件組合安裝時，形成中心部位短路的半開口圓腔，圓腔開口向上，形成高阻抗，與接 地板組件序貫作用阻止雜散電流及其輻射。
[0020] 進一步，所述半開口圓腔的腔壁上，從開口端形成等間距的一組徑向縫槽，阻止殘 余雜散電流在腔壁形成環(huán)電流，所述圓腔半徑和腔深及其縫槽的數(shù)量和尺寸根據(jù)需要調 整，直致雜散電流輻射完全被抑制。
[0021] 采用上述進一步方案的有益效果是：所述帶縫槽的半開口圓環(huán)在與接地板組件 組合安裝時，中心部位形成短路，圓腔開口向上形成高阻抗，阻止雜散電流；現(xiàn)有的扼流環(huán) 裝置都是從接地板的邊緣一圈一圈的延伸，且保持環(huán)深在A/4附近，使得天線整體體積較 大，本發(fā)明從接地板底部近中心部位開始采用折彎設計，使帶縫槽的半開口圓腔的尺寸大 大縮小，另外本發(fā)明通過調整半開口腔半徑和腔深以及帶縫槽的半開口圓腔的縫槽個數(shù)和 長度，能有效地抑制殘余表面波環(huán)電流的生成，可以將殘余環(huán)電流形成的后瓣完全抑制，形
雜