《一種天線裝置及接收系統》是深圳市華信天線技術有限公司於2013年9月23日申請的專利，該專利的公布號為CN103474766A，申請公布日為2013年12月25日，發明人是王春華、王海波、吳文平、鄧文雄。該發明涉及衛星天線領域。
《一種天線裝置及接收系統》所述天線裝置，包括：反射板，位於反射板一側的頂部禁止蓋、第一頻段饋電網路、基板、第一頻段輻射面、第一頻段介質層、第二頻段輻射面、第二頻段介質層，至少各包括一根第一頻段饋電探針和第二頻段饋電探針，以及位於反射板另一側的第二頻段饋電網路，低噪聲放大電路；其中，頂部禁止蓋固定在基板上；第一頻段輻射面通過第一頻段饋電探針連線至第一頻段饋電網路；第二頻段輻射面大於第一頻段輻射面，位於第二頻段介質層上，通過第二頻段饋電探針連線至第二頻段饋電網路；第一頻段饋電網路和第二頻段饋電網路連線低噪聲放大電路。該發明還提供一種接收系統。通過該發明可以解決各頻點之間互相干擾，提高天線的相位穩定度，提高測量精度。
2017年12月11日，《一種天線裝置及接收系統》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種天線裝置及接收系統》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種天線裝置及接收系統
- 申請人：深圳市華信天線技術有限公司
- 申請日：2013年9月23日
- 申請號：201310443264X
- 發明人：王春華、王海波、吳文平、鄧文雄
- 公布號：CN103474766A
- 公布日：2013年12月25日
- 地址：廣東省深圳市南山區西麗留仙洞中山園路1001號TCL科學園區研發樓D3棟6層B單位602
- 分類號：H01Q1/38(2006.01)I、H01Q1/50(2006.01)I、H01Q5/00(2006.01)I
- 代理機構：深圳市凱達智慧財產權事務所
- 代理人：任轉英、劉大彎
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
隨著衛星導航以及測量技術的不斷發展，衛星定位系統也得到了日益廣泛的套用。2013年前，全球已有多個國家建立了自己的衛星定位系統，如中國的北斗系統BDS、美國的GPS系統、俄羅斯的格洛納斯GLONASS系統以及歐洲的伽利略GALILEO系統。
天線作為衛星信號接收的關鍵設備已慢慢成熟，隨著這些衛星系統的不斷成熟及民用化進程的深化，高性能已成為了消費者追求的對象。
中國專利公開號CN202503105U公開了一種測量型GNSS接收天線，可有效地提高波束頻寬、軸比頻寬及阻抗頻寬，使天線的相位中心位穩定，提高低仰角信號接收能力和抗多路徑干擾能力，有利於衛星型號的接收，實現高精度測量。中國專利公開號CN101789538A公開了一種高精度、高穩定性、高增益多頻貼片天線裝置。
但是在以上方案中，均存在著各頻點互相干擾的現象，並由此造成天線精度不高的問題。所以，如何解決各頻點之間互相干擾的現象造成高精度不高的問題，已經成為一個衛星天線領域必須要解決的技術問題。
發明內容
專利目的
該發明的目的在於提供一種天線裝置及接收系統，以解決各頻點之間互相干擾，提高了天線的相位穩定度，提高測量精度。
技術方案
《一種天線裝置及接收系統》提供一種天線裝置，該裝置包括：反射板，位於所述反射板一側排布的頂部禁止蓋、第一頻段饋電網路、基板、第一頻段輻射面、第一頻段介質層、第二頻段輻射面、第二頻段介質層，以及至少包括一根第一頻段饋電探針，至少包括一根第二頻段饋電探針，位於所述反射板另一側排布的第二頻段饋電網路，低噪聲放大電路。
其中，所述頂部禁止蓋固定在基板上，其尺寸小於第一頻段輻射面的尺寸；所述第一頻段輻射面通過第一頻段饋電探針連線至第一頻段饋電網路；所述第二頻段輻射面大於第一頻段輻射面，其位於第二頻段介質層上，通過第二頻段饋電探針連線至第二頻段饋電網路；所述第一頻段饋電網路和第二頻段饋電網路連線所述低噪聲放大電路。
進一步地，所述第一頻段輻射面設有對稱結構組成的微調諧振節，其數量是第一頻段饋電探針的整數倍，且其與第一頻段饋電探針呈水平分布。進一步地，所述第一頻段輻射面位於第一頻段介質層和基板之間，或者位於第一頻段介質上表面，者或位於基板上表面或下表面。
進一步地，所述第二頻段輻射面設有對稱結構組成的微調諧振節，其數量是第二頻段饋電探針的整數倍，且其與第二頻段饋電探針呈水平分布。進一步地，所述第一頻段饋電探針和第二頻段饋電探針以所述反射板的幾何中心軸成對稱方式均勻分布，且各個探針之間成90度分布。
進一步地，所述第一頻段饋電探針從第二頻段輻射面開始，先後經過第一頻段介質層，第一頻段輻射面，基板，然後與第一頻段饋電網路相連，且所述第一頻段饋電探針在物理上與第一頻段輻射面不直接相連，而是通過耦合方式實現電氣性能的連線。
進一步地，所述裝置還包括多個鎖緊探針，這些所述鎖緊探針與所述第一頻段饋電探針和第二頻段饋電探針成正對稱方式均勻分布，且各個探針之間成45度分布。進一步地，所述第一頻段饋電網路位於基板和頂部禁止蓋之間。
進一步地，所述第一頻段饋電網路包括移相網路A、移相網路B、移相網路C及短微帶線和長微帶線，其中，所述長微帶線比短微帶線長四分之一波長，所述移相網路A的兩輸入端和移相網路B的兩輸入端分別與第一頻段饋電探針相連線，移相網路A的輸出端通過短微帶線與移相網路C的輸入連線埠相連，移相網路B的輸出端通過長微帶線與移相網路C的輸入連線埠相連。
進一步地，所述移相網路A的匹配連線埠、所述移相網路B的匹配連線埠，以及所述移相網路C的匹配連線埠分別接匹配負載。進一步地，所述第二頻段饋電網路與所述第一頻段饋電網路分別分布在所述反射板的兩表面上。
進一步地，所述第二頻段饋電網路包括移相網路D、移相網路E、移相網路F及短微帶線和長微帶線，其中，所述長微帶線比短微帶線長四分之一波長，所述移相網路D的兩輸入端和移相網路E的兩輸入端分別與第二頻段饋電探針相連線，移相網路D的輸出端通過短微帶線與移相網路F的輸入連線埠相連，移相網路E的輸出端通過長微帶線與移相網路F的輸入連線埠相連。進一步地，所述移相網路D的匹配連線埠、移相網路E的匹配連線埠、以及移相網路F的匹配連線埠分別接匹配負載。
進一步地，所述低噪聲放大電路包括第一頻段第一級帶通濾波器、第一頻段低噪聲放大器、第一頻段第二級帶通濾波器、第二頻段第一級帶通濾波器、第二頻段低噪聲放大器、第二頻段第二級帶通濾波器、合路網路、第一級合路低噪聲放大器、合路輸出連線埠，其中，由第一頻段饋電網路中的移相網路C輸出連線埠輸出的第一頻段的信號先後經過第一頻段第一級帶通濾波器、第一頻段低噪聲放大器、第一頻段第二級帶通濾波器後達到合路網路；由第二頻段饋電網路中的移相網路F輸出連線埠輸出的第二頻段的信號先後經過第二頻段第一級濾波器，第二頻段低噪聲放大器，第二頻段第二級帶通濾波器後達到合路網路；合路網路分別將經過處理後的第一頻段信號和第二頻段信號合併後，經過第一級合路低噪聲放大器放大後再從合路輸出連線埠輸出。
進一步地，所述低噪聲放大電路還包括第二級合路低噪聲放大器，連線在所述第一級合路低噪聲放大器和合路輸出連線埠之間，合路網路中合併後的信號經過所述第一級合路低噪聲放大器和第二級合路低噪聲放大器放大後再從合路輸出連線埠輸出。
進一步地，所述裝置還包括多個集成安裝孔，所述集成安裝孔在所述反射板上均勻分布。進一步地，所述裝置還包括多個射頻接頭，所述射頻接頭分布在所述反射板的周圍。進一步地，所述裝置還包括位於所述反射板另一側排布的底部禁止蓋。為了解決以上技術問題，該發明還提供一種接收系統，其特徵在於，包括接收機和天線裝置，其中，所述天線裝置與所述接收機連線。
改善效果
與2013年9月之前的技術相比，《一種天線裝置及接收系統》提供的一種天線裝置採用第一頻段從上饋電的特殊饋電方式，以及整個裝置合理的布局結構，減小了各頻點之間的影響，極大的提高了天線的相位穩定度，在拓展了天線頻寬的同時，真正實現了高精度的要求。
附圖說明
圖1是該發明實施例提供的一種天線裝置的俯視圖；
圖2是該發明實施例提供的一種天線裝置的剖面圖；
圖3是該發明實施例提供的一種天線裝置的仰視圖；
圖4是該發明實施例提供的一種第一頻段饋電網路的結構圖；
圖5是該發明實施例提供的一種第二頻段饋電網路的結構圖；
圖6是該發明實施例提供的一种放大電路的結構圖；
圖7是該發明實施例提供的一種接收系統的結構圖。
權利要求
1.一種天線裝置，其特徵在於，包括：反射板，位於所述反射板一側的頂部禁止蓋、第一頻段饋電網路、基板、第一頻段輻射面、第一頻段介質層、第二頻段輻射面、第二頻段介質層，以及至少包括一根第一頻段饋電探針，至少包括一根第二頻段饋電探針，位於所述反射板另一側的第二頻段饋電網路，低噪聲放大電路；其中，所述頂部禁止蓋固定在基板上，其尺寸小於第一頻段輻射面的尺寸；所述第一頻段輻射面通過第一頻段饋電探針連線至第一頻段饋電網路；所述第二頻段輻射面大於第一頻段輻射面，其位於第二頻段介質層上，通過第二頻段饋電探針連線至第二頻段饋電網路；所述第一頻段饋電網路和第二頻段饋電網路連線所述低噪聲放大電路。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於：所述第一頻段輻射面設有對稱結構組成的微調諧振節，其數量是第一頻段饋電探針的整數倍，且其與第一頻段饋電探針呈水平分布。
3.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於：所述第一頻段輻射面位於第一頻段介質層和基板之間，或者位於第一頻段介質上表面，者或位於基板上表面或下表面。
4.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於：所述第二頻段輻射面設有對稱結構組成的微調諧振節，其數量是第二頻段饋電探針的整數倍，且其與第二頻段饋電探針呈水平分布。
5.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於：所述第一頻段饋電探針和第二頻段饋電探針以所述反射板的幾何中心軸成對稱方式均勻分布，且各個探針之間成90度分布。
6.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於：所述第一頻段饋電探針從第二頻段輻射面開始，先後經過第一頻段介質層，第一頻段輻射面，基板，然後與第一頻段饋電網路相連，且所述第一頻段饋電探針在物理上與第一頻段輻射面不直接相連，而是通過耦合方式實現電氣性能的連線。
7.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於：所述裝置還包括多個鎖緊探針，這些所述鎖緊探針與所述第一頻段饋電探針和第二頻段饋電探針成正對稱方式均勻分布，且各個探針之間成45度分布。
8.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於：所述第一頻段饋電網路位於所述基板和所述頂部禁止蓋之間。
9.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於：所述第一頻段饋電網路包括移相網路A、移相網路B、移相網路C及短微帶線和長微帶線，其中，所述長微帶線比短微帶線長四分之一波長，所述移相網路A的兩輸入端和移相網路B的兩輸入端分別與所述第一頻段饋電探針相連線，移相網路A的輸出端通過短微帶線與移相網路C的輸入連線埠相連，移相網路B的輸出端通過長微帶線與移相網路C的輸入連線埠相連。
10.如權利要求9所述的裝置，其特徵在於：所述移相網路A的匹配連線埠、所述移相網路B的匹配連線埠，以及所述移相網路C的匹配連線埠分別接匹配負載。
11.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於：所述第二頻段饋電網路與所述第一頻段饋電網路分別分布在所述反射板的兩表面上。
12.如權利要求9所述的裝置，其特徵在於：所述第二頻段饋電網路包括移相網路D、移相網路E、移相網路F及短微帶線和長微帶線，其中，所述長微帶線比短微帶線長四分之一波長，所述移相網路D的兩輸入端和移相網路E的兩輸入端分別與所述第二頻段饋電探針相連線，移相網路D的輸出端通過短微帶線與移相網路F的輸入連線埠相連，移相網路E的輸出端通過長微帶線與移相網路F的輸入連線埠相連。
13.如權利要求12所述的裝置，其特徵在於：所述移相網路D的匹配連線埠、移相網路E的匹配連線埠、以及移相網路F的匹配連線埠分別接匹配負載。
14.如權利要求12所述的裝置，其特徵在於：所述低噪聲放大電路包括第一頻段第一級帶通濾波器、第一頻段低噪聲放大器、第一頻段第二級帶通濾波器、第二頻段第一級帶通濾波器、第二頻段低噪聲放大器、第二頻段第二級帶通濾波器、合路網路、第一級合路低噪聲放大器、合路輸出連線埠，其中，由第一頻段饋電網路中的移相網路C輸出連線埠輸出的第一頻段的信號先後經過第一頻段第一級帶通濾波器、第一頻段低噪聲放大器、第一頻段第二級帶通濾波器後達到合路網路；由第二頻段饋電網路中的移相網路F輸出連線埠輸出的第二頻段的信號先後經過第二頻段第一級濾波器，第二頻段低噪聲放大器，第二頻段第二級帶通濾波器後達到合路網路；合路網路分別將經過處理後的第一頻段信號和第二頻段信號合併後，經過第一級合路低噪聲放大器放大後再從合路輸出連線埠輸出。
15.如權利要求14所述的裝置，其特徵在於：所述低噪聲放大電路還包括第二級合路低噪聲放大器，連線在所述第一級合路低噪聲放大器和合路輸出連線埠之間，合路網路中合併後的信號經過所述第一級合路低噪聲放大器和第二級合路低噪聲放大器放大後再從合路輸出連線埠輸出。
16.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於：所述裝置還包括多個集成安裝孔，所述集成安裝孔在所述反射板上均勻分布。
17.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於：所述裝置還包括多個射頻接頭，所述射頻接頭分布在所述反射板的周圍。
18.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於：所述裝置還包括位於所述反射板另一側排布的底部禁止蓋。
19.一種接收系統，其特徵在於，包括接收機和如權利要求1至18所述的天線裝置，其中，所述天線裝置與所述接收機連線。
實施方式
參考圖1、圖2、圖3、圖4所示。《一種天線裝置及接收系統》提供了一種天線裝置，該天線裝置包括：反射板1，位於反射板1之上從上到下依次排布的頂部禁止蓋11、第一頻段饋電網路、基板4、第一頻段輻射面8、第一頻段介質層3、第二頻段輻射面9、第二頻段介質層6，以及第一頻段饋電探針2、第二頻段饋電探針7；位於反射板1下從上到下排布的第二頻段饋電網路、低噪聲放大電路、底部禁止蓋48。其中，所述第一頻段輻射面8位於第一頻段介質層3和基板4之間，或者在第一頻段介質3上，或者在基板4上。第二頻段輻射面9位於第二頻段介質層6上；所述頂部禁止蓋11的尺寸小於第一頻段輻射面8的尺寸；所述第二頻段輻射面9大於第一頻段輻射面8；所述頂部禁止蓋11直接固定在基板4上；所述第一頻段輻射面8通過第一頻段饋電探針2連線至第一頻段饋電網路；所述第二頻段輻射面9通過第二頻段饋電探針7連線至第二頻段饋電網路；所述第一頻段饋電網路和第二頻段饋電網路連線低噪聲放大電路。
所述第一頻段饋電網路位於基板4和頂部禁止蓋11之間。所述第二頻段饋電網路位於反射板1和底部禁止蓋48之間，即所述第二頻段饋電網路與所述第一頻段饋電網路分別分布在所述反射板的兩表面上。所述第一頻段饋電探針2從第二頻段輻射面9開始，先後經過第一頻段介質層3，第一頻段輻射面8，基板4，然後與第一頻段饋電網路相連。第一頻段饋電探針2在物理上與第一頻段輻射面8不直接相連，而是通過耦合方式實現電氣性能的連線。所述第一頻段饋電探針2和第二頻段饋電探針7，其數量為一根，可以為多根，在該發明實施例中，以四根為例進行說明。
所述第一頻段輻射面8在第一頻段介質層3和基板4之間，可以在第一頻段介質3上表面，也可以在基板4上表面或下表面，其尺寸大於頂部禁止蓋11。所述第一頻段輻射面8的形狀為圓形或正方形，所述第一頻段輻射面8上有微調諧振節50，諧振節50由對稱結構組成，其數量可以是第一頻段饋電探針2的整數倍數，且其與第一頻段饋電探針2呈水平分布。所述第二頻段輻射面9在第一頻段介質層3下方，在第二頻段介質層6上方，其形狀為圓形或正方形；所述第二頻段輻射面9上有微調諧振節49，諧振節49由對稱結構組成，其數量可以是第二頻段四顆饋電探針7的整數倍數，且其與第二頻段饋電探針7呈水平分布。
如圖4所示，所述第一頻段饋電網路的移相網路C12的輸出連線埠13輸出的信號通過連線器5直接與低噪聲放大電路中第一頻段第一級帶通濾波器36相連。所述第二頻段饋電網路的移相網路F27的輸出連線埠25輸出的信號直接與放大電路中第二頻段第一級帶通濾波器42相連。所述的第一頻段饋電探針2和第二頻段饋電探針7均為導電良好的金屬探針。如圖1所示，第一頻段饋電探針2和第二頻段饋電探針7以反射板1的幾何中心軸成對稱方式均勻分布，且各個探針之間成90度分布。其連線器5在整個天線的正中央。
如圖1所示，所述第一頻段饋電探針2和第二頻段饋電探針7與四顆鎖緊探針10成正對稱方式均勻分布，且各個探針之間成45度分布，其中四顆鎖緊探針10可為金屬或非金屬。如圖1和圖3所示，在反射板1的周圍有集成安裝孔46，其在反射板上均勻分布，便於天線與接收機的集成。如圖2和圖3所示，在反射板1的周圍有射頻接頭47，便於天線與接收機的無干擾連線。如圖1所示，所述反射板1可以為圓形、正方形等規則的幾何圖形。
如圖4所示，第一頻段饋電網路包括移相網路A22、移相網路B17、移相網路C12及短微帶線14和長微帶線15，其中，所述長微帶線15比短微帶線14長四分之一波長（相對於第一頻段），所述移相網路A22的兩輸入端16和移相網路B17的兩輸入端18分別與所述第一頻段饋電探針2相連線，移相網路A22的輸出端通過短微帶線14與移相網路C12的輸入連線埠23相連，移相網路B17的輸出端通過長微帶線15與移相網路C12的輸入連線埠23相連。
在實際工作中，四根所述第一頻段饋電探針2分別與移相網路A22的兩輸入連線埠16及移相網路B17的兩輸入連線埠18相連線後，將饋電信號分別輸入到移相網路A22和移相網路B17中，所述移相網路A22的輸出端和移相網路B17的輸出端分別通過短微帶線14和長微帶線15連線至移相網路C12的輸入連線埠23，將移相網路B17和移相網路A22的輸出信號輸入到移相網路C12中，然後通過移相網路C12輸出連線埠13輸出。
此外，移相網路A22的匹配連線埠20、移相網路B17的匹配連線埠19、移相網路C12的匹配連線埠21分別接匹配負載。通過第一頻段饋電網路不僅輕易的使天線在第一頻段實現右旋圓極化，而且使饋電簡單化，並且結構簡單。如圖5所示，第二頻段饋電網路的結構與第一頻段饋電格線的結構相同，在此不再詳細描述。第二頻段饋電網路包括移相網路D30、移相網路E34、移相網路F27及短微帶線28和長微帶線29，所述四根第二頻段饋電探針7分別從移相網路D30的輸入連線埠32及移相網路E34的輸入連線埠33輸入，從移相網路D30和移相網路E34輸出的信號分別接長微帶線29與短微帶線28，長微帶線29比短微帶線28長四分之一波長（相對於第二頻段），然後分別與移相網路F27的兩輸入連線埠24相連，最後由移相網路F27輸出連線埠25輸出，移相網路D30匹配連線埠31、移相網路E34匹配連線埠35、移相網路F27匹配連線埠26分別接匹配負載。通過第二頻段饋電網路，使天線在第二頻段實現右旋圓極化。
如圖6所示，低噪聲放大電路包括第一頻段第一級帶通濾波器36、第一頻段低噪聲放大器37、第一頻段第二級帶通濾波器38、第二頻段第一級帶通濾波器42、第二頻段低噪聲放大器43、第二頻段第二級帶通濾波器44、合路網路39、第一級合路低噪聲放大器40、第二級合路低噪聲放大器41（此低噪聲放大器可要，也可以不要，要根據放大倍數的要求而定）、合路輸出連線埠45。通過合路匹配網路19，減少了低噪聲放大器的個數，降低了功耗。由移相網路C12輸出連線埠13輸出的第一頻段的信號先後經過第一頻段第一級帶通濾波器36、第一頻段低噪聲放大器37、第一頻段第二級帶通濾波器38、然後達到合路網路39。與此類似，第二頻段饋電網路輸出的信號先後經過第二頻段第一級濾波器42，第二頻段低噪聲放大器43，第二頻段第二級濾波器44，在合路網路39中與第一頻段來的信號合併後，經過第一級合路低噪聲放大器40、第二級合路低噪聲放大器41放大後再從合路輸出連線埠45輸出，再通過射頻接頭47和接收機相連。
該發明的整體連線流程為：第一頻段的信號經第一頻段輻射面8由四根所述第一頻段饋電探針2與第一頻段饋電網路中移相網路A22的輸入連線埠16和移相網路B17的輸入連線埠18相連，然後經過所述移相網路C12的兩輸入連線埠23，再到達所述移相網路C12輸出連線埠13，在所述低噪聲放大電路中，從所述移相網路C12輸出連線埠13來的信號經由所述第一頻段第一級帶通濾波器36、第一頻段低噪聲放大器37、第一頻段第二級帶通濾波器38後達到合路網路39。同理，第二頻段的信號經第二頻段輻射面9由四根所述第二頻段饋電探針7與所述第二頻段饋電網路相連後，信號由所述移相網路F27的輸出連線埠25輸出，然後先後通過第二頻段第一級濾波器42，第二頻段低噪聲放大器43，第二頻段第二級帶通濾波器44，在合路網路39中與第一頻段來的信號合併後，經過第一級合路低噪聲放大器40、第二級合路低噪聲放大器41放大後再從合路輸出連線埠45輸出。其中第二級合路低噪聲放大器41可根據產品的實際要求可要，也可以不要。
如圖7所示，該發明還提供一種接收系統，包括接收機200和以上所述的天線裝置100，其中，所述天線裝置100通過射頻接頭47和接收機200相連。該發明提供的天線裝置，由於採用第一頻段從上饋電的特殊饋電方式，及整個裝置合理的布局結構，減小了各頻點之間的影響，極大的提高了天線的相位穩定度，在拓展了天線頻寬的同時，真正實現了高精度的要求。
榮譽表彰
2017年12月11日，《一種天線裝置及接收系統》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
