[發明專利]一種應用于微小型無人機的GPS/BDII三頻雙系統有源衛星導航接收天線

有效

• 申請號: 201410709359.6
• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號: CN104409857B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 韓松;劉偉;于翔海;郭慶;劉壯華;徐旻
• 申請（專利權）人: 中國航天時代電子公司
• 主分類號: H01Q5/20
• 分類號: H01Q5/20;H01Q23/00;H01Q1/48
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司11401
• 代理人: 劉震

技術領域：

本發明屬于衛星導航領域，涉及一種采用異型結構設計的輕量化、小型衛星導航天線。

背景技術

微小型無人機對天線的尺寸、高度、重量、抗干擾性能要求苛刻。在滿足授時、定位的導航需求下，航空天線的小型化是未來無人機導航系統研究的發展方向。

隨著我國北斗二代衛星導航系統的快速發展，GPS/BDII雙系統一體式天線是未來航空天線的發展趨勢。

該微小型無人機任務需求為：設計一款小型航空天線，天線放置于天線艙體結構中，艙體結構平面尺寸圖如圖1所示，艙體高度為13mm（圖一為二維平面尺寸圖，高度信息于此處以文字形式說明）。天線需要滿足能夠在GPS L1，北斗二代 B1、B3雙系統三頻點下工作，天線重量小于35g。

目前市場上，GPS L1、BDII B1是小型航空天線的主流組合方式，兼容BDII B3的小型化航空天線尺寸，若采用疊層結構，體積和重量較大，不能滿足該微小型無人機體積小、重量輕、剖面高度低的要求； 由于L1與B3兩頻點的頻率比為1.24，若采用共面多頻技術的天線要求頻點頻率比必須大于1.5。所以共面多頻技術方案也不能滿足任務需求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：無源天線組合近距離放置條件下，克服由于方向圖畸變產生的凹點以及增大射頻信號之間的隔離度，以滿足衛星導航接收機信號處理的要求。

本發明包括如下的技術方案：

一種應用于微小型無人機的GPS/BDII三頻天線（以下簡稱三頻天線），包括無源介質陶瓷天線片組合、低噪聲放大電路及屏蔽盒三部分。

無源介質陶瓷天線片組合由兩塊高介電常數的陶瓷天線片組成，以實現三頻天線的多頻點、小型化。兩塊天線片按照特定的方位擺放，以實現最優的方向圖。

低噪聲放大電路由兩條射頻支路構成，分別接收處理GPS L1、BDII B1及BDII B3信號。經過放大、濾波的導航信號分別輸出至相應的接收機端口進行處理。

屏蔽盒與電路板共型設計，起到防異物以及電磁屏蔽的作用。

本發明相比現有技術有如下優點：

（1）本發明針對微小型無人機導航要求，提出一種新型的雙系統三頻天線，天線結構形式簡單、工作穩定可靠；

（2）本發明具備雙系統多頻點工作的特性，可以滿足多種模式下的導航定位要求，兼容性強；

（3）本發明天線采用異型設計，重量輕，尺寸小，剖面高度低；

（4）本發明天線具有優良的帶外抑制性能，在近距離有大功率設備工作時，仍能正常工作。

（5）本發明采用防過壓、防電源反接、防靜電設計。對于誤操作或者供電電路異常等情況造成的傷害具有保護作用。

附圖說明

圖1為本發明一種應用于微小型無人機的GPS/BDII三頻天線的天線艙平面結構尺寸圖；

圖2為本發明一種應用于微小型無人機的GPS/BDII三頻天線的結構示意圖；

圖3為本發明一種應用于微小型無人機的GPS/BDII三頻天線低噪聲放大電路部分組成關系示意圖；

圖4為本發明一種應用于微小型無人機的GPS/BDII三頻天線無源天線組合后最優的實測輻射方向圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步介紹。

如圖2所示，三頻天線主要由無源介質陶瓷天線片組合、低噪聲放大電路、屏蔽盒三部分構成。

介質陶瓷天線片組合由兩只天線片組成，按照如圖位置擺放。其中天線片A部分負責接收GPS L1及BDII B1信號，天線片B部分接收BDII B3信號。

天線A與天線B的擺放的距離及相對方位，對三頻天線的方向圖影響很大。由于相對距離較近，對于其中的單個天線，另外一個天線電磁場分布必然會對該天線的輻射方向圖進行“擠壓”，使得軸向的最大輻射方向發生偏移。因此需要利用三維電磁仿真軟件，對天線組合的輻射方向圖進行仿真。通過分析仿真結果發現，兩天線饋電點位置距離最近且位于電路板中軸線位置放置時，天線輻射方向圖凹點最少，方向圖形狀最接近標準的倒蘋果型，為最優的天線擺放方式。