本发明属于无线通信领域,涉及一种具有抗阻塞特性的双gnss有源天线。
背景技术:
1、全球卫星导航系统(global navigation satellite system,gnss),主要包括美国的gps、俄罗斯的glonass、欧盟的galileo和中国的bds(北斗导航系统),是一种能在地球表面或近地空间的任何地点,为用户提供全天候的三维坐标、速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。gnss主要由空间卫星、地面监控系统、用户接收机三部分组成。空间卫星按照一定的频率昼夜不停的通过高频载波信号广播自己的位置和发送时间戳。用户接收机收到卫星高频载波信号后,通过光速乘以载波传播的时间,便可以计算出与卫星的距离。
2、gnss定位天线是卫星通信终端中的重要部件,直接影响到整个系统的性能,为了增加定位精度,一般使用双gnss天线定位。双天线gnss接收机是两根距离固定的天线分别接收卫星信号,通过接收机内硬件和软件对两根天线收到的卫星信息进行融合处理,得到准确的位置、速度、航向等信息。
3、卫星通信终端的小型化集成,对gnss天线提出了小型化的要求。常见的gnss天线形式为四臂螺旋天线和微带天线。四臂螺旋天线具有增益高、频带宽的优势,可以生成半球形方向图,具有宽波束和良好的低仰角增益,缺点是体积大;微带天线体积小、制作工艺简单、一致性好,易于其他器件集成,显著缺点是带宽窄。
4、gnss定位天线相位中心的稳定性也是对定位精度影响较大的一个因素。天线的相位中心是卫星导航终端接收机观测数据的基准,一般而言,天线主瓣的视在中心在方向图的不同剖面内是不相同的,这是因为不同剖面内的天线口径不相同,即天线的相位中心稳定度与天线的形式和馈电方式相关,天线的结构对称性越好,馈电数目越多,馈电点越均匀、对称,相位中心稳定性就越好。但是多馈法造成了馈电网络的复杂,优化参数增加,相比单馈法,多馈法不利于小型化。若gnss定位天线的相位中心稳定度很差,即相位中心随俯仰角、方位角、工作频率等因素波动变化的程度较差,此时该天线在接收不同来波方向的卫星信号时,就会引入额外不同程度的相位差,使得测量结果的误差增大。
5、对于gnss天线接收通道的设计,如图3所示,现有的接收机为了实现低噪声性能,在接收链路设计时通常把低噪声放大器放到第一级,而滤波器损耗大则放置在第二级,以达到较低的噪声系数,但是这样会使发射信号功率大,对定位信号造成干扰。
技术实现思路
1、针对现有gnss天线存在的不足,本发明提供了一种具有抗阻塞特性的双gnss有源天线,以解决现有技术中gnss天线尺寸大、相位中心不稳定、加工后容易频偏、发射信号阻塞定位信号的问题。
2、本发明采用的技术方案如下:
3、一种具有抗阻塞特性的双gnss有源天线,其特征在于,包括两组结构相同的gnss有源天线;所述gnss有源天线包含接收天线单元和接收通道。
4、所述接收天线单元,用于接收圆极化信号,并将接收到的圆极化信号传输至接收通道;
5、所述接收通道,用于将圆极化信号进行放大滤波处理后发送至后级器件;具体,所述接收通道包括依次连接的第一滤波器、第一低噪声放大器、第二滤波器、固定衰减器、第二低噪声放大器;其中第一滤波器为fbar滤波器。
6、优选地,所述接收天线单元,包括天线辐射主体和馈电网络;
7、其中,所述馈电网络采用四馈点同轴馈电方式为天线辐射主体馈电,实现接收天线单元接收圆极化信号;
8、所述天线辐射主体左右镜像对称且上下镜像对称,包括介质基板、设置于介质基板背面的金属地板、设置于介质基板正面的金属贴片层、以及4个馈电点;所述金属贴片层包括方形金属贴片、以及其四个四条边上加载的t形调谐枝节;4个馈电点分别位于方形金属贴片的两条中线上,馈电网络的4个馈电端的同轴内导体穿过介质基板连接4个馈电点。
9、优选地,所述馈电网络包括一级3db电桥、二级3db电桥、第一三级3db电桥、第二三级3db电桥;
10、其中,所述一级3db电桥的输入端用于馈入输入信号,隔离端串联50欧姆电阻后接地,第一输出端连接第一三级3db电桥的输入端,第二输出端连接二级3db电桥的输入端;
11、所述第一三级3db电桥的隔离端串联50欧姆电阻后接地,第一输出端和第二输出端为馈电网络的第一馈电端和第二馈电端;
12、所述二级3db电桥的隔离端和第二输出端分别串联50欧姆电阻后接地,第一输出端连接第二三级3db电桥的输入端;
13、所述第二三级3db电桥的隔离端串联50欧姆电阻后接地,第一输出端和第二输出端为馈电网络的第三馈电端和第四馈电端;
14、四个馈电端形成相位为0°、90°、180°、270°且幅度相等的4路信号,使得接收天线单元实现优越的圆极化性能。
15、优选地,所述方形金属贴片的边长取值为λ/2。
16、优选地,所述t形调谐枝节中,平行于其加载边的枝节的长度取值范围为λ/4~λ/2。
17、本发明的原理及有益效果如下:
18、本发明提供了一种具有抗阻塞特性的双gnss有源天线,首先,采用了两组gnss天线进行定位,增加了定位精度。
19、其次,在接收通道设计上,由于该gnss天线是用于地面通信终端,现有的接收通道设计存在发射信号功率大,对定位信号造成干扰的缺陷;因此,为抵抗发射通信信号阻塞定位信号,本发明在接收通道的前端低噪放前放置一级fbar滤波器,fbar滤波器具有小尺寸、高品质因数、低插入损耗、功率容量大和优异的带外抑制特性,低插入损耗特性可以使其对噪声系数影响较小,功率容量大特性可以避免发射信号的大功率对接收通道造成影响,优异的带外抑制特性可以避免发射信号对接收定位信号造成干扰,从而使定位更加精准。
20、此外,在接收天线单元的设计上,本发明采用低剖面的微带天线,易于终端集成,实现终端设备的小型化;其中,接收天线单元采用四馈点同轴馈电方式馈电,辐射体采用方形金属贴片,辐射体和馈电点均具有旋转对称性,保证了相位中心的稳定和圆极化特性,同时能够增加天线的轴比带宽和阻抗带宽馈点;且方形金属贴片的四边加载了t形调谐枝节,能够在加工后进行调试,避免加工带来的频偏。
1.一种具有抗阻塞特性的双gnss有源天线,其特征在于,包括两组结构相同的gnss有源天线;所述gnss有源天线包含接收天线单元和接收通道;
2.如权利要求1所述的一种具有抗阻塞特性的双gnss有源天线,其特征在于,所述接收天线单元,包括天线辐射主体和馈电网络;
3.如权利要求2所述的一种具有抗阻塞特性的双gnss有源天线,其特征在于,所述馈电网络包括一级3db电桥、二级3db电桥、第一三级3db电桥、第二三级3db电桥;
4.如权利要求3所述的一种具有抗阻塞特性的双gnss有源天线,其特征在于,所述方形金属贴片的边长取值范围为λ/2。
5.如权利要求4所述的一种具有抗阻塞特性的双gnss有源天线,其特征在于,所述t形调谐枝节中,平行于其加载边的枝节的长度取值范围为λ/4~λ/2。