網(wǎng)絡(luò)式測量型天線的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種網(wǎng)絡(luò)式測量型天線，包括帶四饋點(diǎn)的上層天線和帶四饋點(diǎn)的下層天線，上層天線與下層天線重疊固定在一底板正面，底板反面設(shè)有用于匹配上層天線四饋點(diǎn)和下層天線四饋點(diǎn)成0°、90°、180°、270°相位角效果的微帶線網(wǎng)絡(luò)，微帶線網(wǎng)絡(luò)分別與上層天線、下層天線的四饋點(diǎn)連接，用于接收來自天線的高頻信號。本實(shí)用新型區(qū)別以往采用電橋來形成相位角效果，通過微帶線使上下層天線的四個饋點(diǎn)形成0°、90°、180°、270°相位角效果，減少了損耗，通過微帶線匹配到50歐姆阻抗，使接收的高頻信號達(dá)到最大功率，極大地提高了信噪比及定位的精準(zhǔn)度和靈敏度，又由于僅采用微帶線來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組合及匹配，降低了生產(chǎn)成本。
【專利說明】網(wǎng)絡(luò)式測量型天線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及天線【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種網(wǎng)絡(luò)式測量型天線。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，傳統(tǒng)的測量型天線一般采用六個耦合器來達(dá)到兩組四個饋點(diǎn)為0°、90°、180°、270°相位效果，但由于實(shí)際應(yīng)用中天線的駐波不可能為1，因此耦合器與饋點(diǎn)之間會產(chǎn)生不匹配的情況，從而造成能量的損耗，又由于每個耦合器的反射端加了 50歐姆的電阻，這六個電阻也會吸收部分能量，最終造成傳統(tǒng)的測量型天線信噪比低，嚴(yán)重降低了測量型天線的精度及靈敏度。此外，由于采用了耦合器、電阻等元器件，導(dǎo)致傳統(tǒng)的測量型天線成本較高，且加工復(fù)雜。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種成本較低且信噪比高的網(wǎng)絡(luò)式測量型天線。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提出一種網(wǎng)絡(luò)式測量型天線，包括帶四饋點(diǎn)的上層天線和帶四饋點(diǎn)的下層天線，所述上層天線與所述下層天線重疊固定在一底板正面，所述底板反面設(shè)有用于匹配所述上層天線四饋點(diǎn)和下層天線四饋點(diǎn)成0°、90°、180°、270°相位角效果的微帶線網(wǎng)絡(luò)，所述微帶線網(wǎng)絡(luò)分別與所述上層天線、所述下層天線的四饋點(diǎn)連接，用于接收來自天線的高頻信號。
[0005]優(yōu)選地，所述微帶線網(wǎng)絡(luò)包括用于匹配所述上層天線四饋點(diǎn)成0°、90°、180°、270°相位角效果的兩條上層天線微帶線、用于匹配所述下層天線四饋點(diǎn)成0°、90°、180°、270°相位角效果的兩條下層天線微帶線，所述兩條上層天線微帶線的端部對應(yīng)與所述上層天線四饋點(diǎn)相連；所述兩條下層天線微帶線的端部對應(yīng)與所述下層天線四饋點(diǎn)相連。
[0006]優(yōu)選地，所述微帶線網(wǎng)絡(luò)還包括用于匹配所述上層天線到50歐姆阻抗的兩條上層天線匹配線及用于匹配所述下層天線到50歐姆阻抗的兩條下層天線匹配線，所述兩條上層天線匹配線對應(yīng)與所述兩條上層天線微帶線連接，所述兩條下層天線匹配線對應(yīng)與所述兩條下層天線微帶線連接。
[0007]優(yōu)選地，所述兩條上層天線匹配線通過第一電橋與有源模塊連接，所述兩條下層天線匹配線通過第二電橋與所述有源模塊連接。
[0008]優(yōu)選地，所述有源模塊包括三級放大單元與三級濾波單元，所述第一電橋、第二電橋經(jīng)第一級濾波單元與第一級放大單元連接，所述第一級放大單元經(jīng)第二級濾波單元與第二級放大單元連接，所述第二級放大單元經(jīng)第三級濾波單元與第三級放大單元連接。
[0009]優(yōu)選地，所述兩條上層天線匹配線通過第一電橋與所述有源模塊連接，其中，所述上層天線的第一級濾波單元、第二級濾波單元、第三級濾波單元均采用1575濾波器，所述上層天線的第一級放大單元采用NE3509低噪聲放大器，第二級放大單元采用ASL226低噪聲放大器，所述上層天線與所述下層天線共用第三級放大單元，所述第三級放大單元采用SGL-0622低噪聲放大器。
[0010]優(yōu)選地，所述兩條下層天線的匹配線通過第二電橋與所述有源模塊連接，其中，所述下層天線的第一級濾波單元、第二級濾波單元、第三級濾波單元均采用1268濾波器，所述下層天線的第一級放大單元采用NE3509低噪聲放大器，第二級放大單元采用ASL226低噪聲放大器。
[0011]本實(shí)用新型提出的一種網(wǎng)絡(luò)式測量型天線，區(qū)別以往采用電橋來形成相位角效果，通過微帶線使上下層天線的四個饋點(diǎn)形成0°、90°、180°、270°相位角效果，減少了損耗，最后通過微帶線可以完全匹配到50歐姆阻抗，使接收的天線高頻信號達(dá)到最大功率，極大地提高了網(wǎng)絡(luò)式測量型天線的信噪比及天線定位的精準(zhǔn)度和靈敏度，又由于僅采用微帶線來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組合及匹配，降低了生產(chǎn)成本，加工也更加方便可靠，提升了市場競爭力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型網(wǎng)絡(luò)式測量型天線較佳實(shí)施例的上層天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是本實(shí)用新型網(wǎng)絡(luò)式測量型天線較佳實(shí)施例的下層天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3是本實(shí)用新型網(wǎng)絡(luò)式測量型天線較佳實(shí)施例的有源模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖4是本實(shí)用新型網(wǎng)絡(luò)式測量型天線較佳實(shí)施例測試的B3頻點(diǎn)方向圖；
[0016]圖5是本實(shí)用新型網(wǎng)絡(luò)式測量型天線較佳實(shí)施例測試的BI頻點(diǎn)方向圖；
[0017]圖6是本實(shí)用新型網(wǎng)絡(luò)式測量型天線較佳實(shí)施例測試的GPS頻點(diǎn)方向圖；
[0018]圖7是本實(shí)用新型網(wǎng)絡(luò)式測量型天線較佳實(shí)施例測試的GL0NASS頻點(diǎn)方向圖；
[0019]圖8是本實(shí)用新型網(wǎng)絡(luò)式測量型天線較佳實(shí)施例測試的B3頻點(diǎn)軸比圖；
[0020]圖9是本實(shí)用新型網(wǎng)絡(luò)式測量型天線較佳實(shí)施例測試的BI頻點(diǎn)軸比圖；
[0021]圖10是本實(shí)用新型網(wǎng)絡(luò)式測量型天線較佳實(shí)施例測試的GPS頻點(diǎn)軸比圖；
[0022]圖11是本實(shí)用新型網(wǎng)絡(luò)式測量型天線較佳實(shí)施例測試的GL0NASS頻點(diǎn)軸比圖。
[0023]為了使本實(shí)用新型的技術(shù)方案更加清楚、明了，下面將結(jié)合附圖作進(jìn)一步詳述。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本實(shí)用新型實(shí)施例的解決方案主要是:本實(shí)用新型實(shí)施例區(qū)別以往采用電橋來形成相位角效果，通過微帶線使上下層天線的四個饋點(diǎn)形成0°、90°、180°、270°相位角效果，減少了損耗，最后通過微帶線可以完全匹配到50歐姆阻抗，使接收的天線高頻信號達(dá)到最大功率，極大地提高了網(wǎng)絡(luò)式測量型天線的信噪比及天線定位的精準(zhǔn)度和靈敏度，又由于僅采用微帶線來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組合及匹配，降低了生產(chǎn)成本，加工也更加方便可靠。
[0025]如圖1至圖3所示，本實(shí)用新型利用實(shí)施例講解網(wǎng)絡(luò)式測量型天線，本實(shí)用新型較佳實(shí)施例提出一種網(wǎng)絡(luò)式測量型天線，包括上層天線I和下層天線2，其中，上層天線I帶四饋點(diǎn)a、b、c、d,下層天線2帶四饋點(diǎn)e、f、g、h,上層天線I與下層天線2重疊固定在底板3的正面，本實(shí)施例中，上層天線I的四饋點(diǎn)a、b、c、d中饋點(diǎn)a、c與下層天線2的四饋點(diǎn)e、f、g、h中饋點(diǎn)f、h處于同一豎直線上,但不限定上層天線I的四饋點(diǎn)a、b、c、d與下層天線2的四饋點(diǎn)e、f、g、h的相對位置，即可通過旋轉(zhuǎn)上層天線I或下層天線2使上層天線I的四饋點(diǎn)a、b、c、d中饋點(diǎn)a、c與下層天線2的四饋點(diǎn)e、f、g、h中饋點(diǎn)f、h不在同一豎直線上，而成一定角度，比如45°，此情況也包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
[0026]本實(shí)施例中，上下層天線的板材介電常數(shù)優(yōu)選為2.55，厚4mm，上層天線I長寬為65mm,下層天線2長寬為90mm,底板3為FR4板材,直徑153mm,厚1mm。上下層天線在四個角處采用螺釘固定。
[0027]底板3反面設(shè)有微帶線網(wǎng)絡(luò)，微帶線網(wǎng)絡(luò)包括用于匹配上層天線I四饋點(diǎn)成0°、90°、180°、270°相位角效果的兩條上層天線微帶線11、12，用于匹配下層天線2四饋點(diǎn)成0°、90°、180°、270°相位角效果的兩條下層天線微帶線21、22。對于上層天線1，上層天線微帶線11 一端與饋點(diǎn)a連接,上層天線微帶線11另一端與饋點(diǎn)c連接,上層天線微帶線12 —端與饋點(diǎn)b連接,上層天線微帶線12另一端與饋點(diǎn)d連接,設(shè)定上層天線I的饋點(diǎn)a為0°相位角，則對應(yīng)的電橋另一端饋點(diǎn)b相位角為-90° ;饋點(diǎn)a通過上層天線微帶線11與饋點(diǎn)C連接,通過調(diào)節(jié)上層天線微帶線11的長度可以調(diào)節(jié)饋點(diǎn)C的相位角與饋點(diǎn)a的相位角相位差為180°，即饋點(diǎn)c的相位角為-180° ;饋點(diǎn)b通過上層天線微帶線12與饋點(diǎn)d連接,通過調(diào)節(jié)上層天線微帶線12的長度可以調(diào)節(jié)饋點(diǎn)d的相位角與饋點(diǎn)b的相位角相位差為180°，即饋點(diǎn)d的相位角為-270°，則通過上層天線微帶線11、12可以將上層天線I四饋點(diǎn)a、b、c、d匹配成0°、-90°、-180°、-270°相位角效果，可等效為0°、90°、180。、270。相位角效果。下層天線2四饋點(diǎn)e、f、g、h匹配成0°、90。、180。、270。相位角效果的過程可參照上層天線1，在此不再贅述。
[0028]微帶線網(wǎng)絡(luò)中還包括用于在上層天線I上匹配到50歐姆阻抗的兩條上層天線匹配線13、14，上層天線匹配線13—端與饋點(diǎn)b即上層天線微帶線12 —端連接，上層天線匹配線14 一端與饋點(diǎn)a即上層天線微帶線11 一端連接，上層天線匹配線13另一端與上層天線匹配線14另一端通過第一電橋41與有源模塊5連接，上層天線I接收的高頻信號經(jīng)四饋點(diǎn)a、b、c、d接收,并通過上層天線微帶線11、12匹配成0° >90° >180° >270°等效相位角信號，通過調(diào)整上層天線匹配線13、14的長度、寬度等參數(shù)以及增加短路線、開路線來匹配到50歐姆阻抗，使通過第一電橋41輸出到有源模塊5的輸入信號為接收到的最大功率信號，進(jìn)而提高了信號的信噪比，減小信號接收過程中的損耗。
[0029]微帶線網(wǎng)絡(luò)中還包括用于在下層天線2上匹配到50歐姆阻抗的兩條下層天線匹配線23、24，下層天線匹配線23 —端與饋點(diǎn)h即下層天線微帶線22 —端連接，下層天線匹配線24 —端與饋點(diǎn)e即下層天線微帶線21 —端連接，下層天線匹配線23另一端與下層天線匹配線24另一端通過第二電橋42與有源模塊5連接，下層天線接收的高頻信號經(jīng)四饋點(diǎn)e、f、g、h接收，并通過下層天線微帶線21、22匹配為0°、90°、180°、270°等效相位角信號，通過調(diào)整下層天線匹配線23、24的長度、寬度等參數(shù)以及增加短路線，開路線來匹配到50歐姆阻抗。本實(shí)施例中，在下層天線匹配線23、24上延伸出其他的下層天線匹配線231,241等，用于與下層天線匹配線23、24相配合匹配到50歐姆阻抗，通過第二電橋42輸出到有源模塊5的信號為接收的最大功率信號，進(jìn)而提高了信號的信噪比，減小信號接收過程中的損耗。
[0030]本實(shí)施例中，上層天線I接收頻率優(yōu)選為GPS、B1、GL0NASS，下層天線2接收頻率優(yōu)選為B3，但不限定上層天線I和下層天線2接收其他頻率的信號。上層天線I接收的高頻信號通過第一電橋41輸出到有源模塊5，在有源模塊5中上層天線I接收的高頻信號經(jīng)上層天線I的第一級濾波單元1575濾波器濾波后傳輸至第一級放大單元NE3509低噪聲放大器，經(jīng)NE3509低噪聲放大器放大后傳輸至第二級濾波單元1575濾波器濾波后傳輸至第二級放大單元ASL226低噪聲放大器，經(jīng)ASL226低噪聲放大器放大后傳輸至第三級濾波單兀1575濾波器濾波。
[0031]下層天線2接收的高頻信號通過第二電橋42輸出到有源模塊5，在有源模塊5中下層天線2接收的高頻信號經(jīng)下層天線2的第一級濾波單元1268濾波器濾波后傳輸至第一級放大單元NE3509低噪聲放大器，經(jīng)NE3509低噪聲放大器放大后傳輸至第二級濾波單元1268濾波器濾波后傳輸至第二級放大單元ASL226低噪聲放大器，經(jīng)ASL226低噪聲放大器放大后傳輸至第三級濾波單元1268濾波器濾波。
[0032]上層天線I接收的高頻信號經(jīng)上層天線I的第三級濾波單元1575濾波器濾波后得到的信號與下層天線2接收的高頻信號經(jīng)下層天線2的第三級濾波單元1268濾波器濾波后得到的信號進(jìn)行整合后經(jīng)共用的第三級放大單元SGL-0622低噪聲放大器進(jìn)行放大，放大后的信號即為本發(fā)明實(shí)施例網(wǎng)絡(luò)式測量型天線輸出的接收信號。由于采用了三級放大加三級濾波對信號進(jìn)行處理，其中第一級濾波單元損耗小于ldB，第一級放大單元增益為15dB，噪聲系數(shù)為0.4dB，第二級放大單元增益為16dB，第二級濾波單元損耗小于2dB，第三級放大單元增益為20dB，第三級濾波單元損耗小于2dB，最終輸出總增益大于46dB，對信號的放大效果很好，進(jìn)一步的，還可以在信號輸出加電阻衰減網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行增益調(diào)節(jié)。
[0033]本實(shí)施例中，當(dāng)上層天線I接收頻率為GPS、B1、GL0NASS，下層天線2接收頻率為B3時，對網(wǎng)絡(luò)式測量型天線上下層天線的四個頻點(diǎn)GPS頻點(diǎn)、BI頻點(diǎn)、GL0NASS頻點(diǎn)、B3頻點(diǎn)進(jìn)行測試，測試的信號源為HP8648C，接收機(jī)為HP856X。
[0034]參照圖4至圖7所示，圖4至圖7分別是本實(shí)用新型網(wǎng)絡(luò)式測量型天線較佳實(shí)施例測試的B3頻點(diǎn)、BI頻點(diǎn)、GPS頻點(diǎn)和GL0NASS頻點(diǎn)的方向圖；由圖4至圖7所示的測試結(jié)果可以得出，本實(shí)用新型網(wǎng)絡(luò)式測量型天線的增益大于7.3dB，前后比在16dB左右，增益保持在較高水準(zhǔn)。
[0035]參照圖8至圖11所示，圖8至圖11分別是本實(shí)用新型網(wǎng)絡(luò)式測量型天線較佳實(shí)施例測試的B3頻點(diǎn)、BI頻點(diǎn)、GPS頻點(diǎn)和GL0NASS頻點(diǎn)的軸比圖；由圖8至圖11所示的測試結(jié)果可以得出，本實(shí)用新型網(wǎng)絡(luò)式測量型天線的軸比小于2，也保持在較佳水準(zhǔn)。
[0036]本實(shí)用新型提出的一種網(wǎng)絡(luò)式測量型天線，采用多饋點(diǎn)設(shè)計(jì)方案，保證相位中心與幾何中心重合，將天線對測量誤差的影響降低到最小，進(jìn)一步地，通過微帶線來形成上下層天線0°、90°、180°、270°四個饋點(diǎn)，并采用微帶線來匹配50歐姆阻抗，使接收的天線高頻信號達(dá)到最大功率，極大地提高了網(wǎng)絡(luò)式測量型天線的信噪比及天線定位的精準(zhǔn)度和靈敏度，又由于僅采用微帶線來進(jìn)行匹配，降低了生產(chǎn)成本，加工也更加方便可靠，提升了市場競爭力。
[0037]本實(shí)用新型網(wǎng)絡(luò)式測量型天線定位的精準(zhǔn)度和靈敏度高，可廣泛應(yīng)用于大地測量、航道測量、海洋測量、道路施工、地震監(jiān)測、橋梁變形監(jiān)控、山體滑坡監(jiān)控、碼頭集裝箱作業(yè)等場所。
[0038]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其它相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種網(wǎng)絡(luò)式測量型天線，其特征在于，包括帶四饋點(diǎn)的上層天線和帶四饋點(diǎn)的下層天線，所述上層天線與所述下層天線重疊固定在一底板正面，所述底板反面設(shè)有用于匹配所述上層天線四饋點(diǎn)和下層天線四饋點(diǎn)成0°、90°、180°、270°相位角效果的微帶線網(wǎng)絡(luò)，所述微帶線網(wǎng)絡(luò)分別與所述上層天線、所述下層天線的四饋點(diǎn)連接，用于接收來自天線的高頻信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)式測量型天線，其特征在于，所述微帶線網(wǎng)絡(luò)包括用于匹配所述上層天線四饋點(diǎn)成0°、90°、180°、270°相位角效果的兩條上層天線微帶線、用于匹配所述下層天線四饋點(diǎn)成0°、90°、180°、270°相位角效果的兩條下層天線微帶線，所述兩條上層天線微帶線的端部對應(yīng)與所述上層天線四饋點(diǎn)相連；所述兩條下層天線微帶線的端部對應(yīng)與所述兩條下層天線四饋點(diǎn)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的網(wǎng)絡(luò)式測量型天線，其特征在于，所述微帶線網(wǎng)絡(luò)還包括用于匹配所述上層天線到50歐姆阻抗的兩條上層天線匹配線及用于匹配所述下層天線到50歐姆阻抗的兩條下層天線匹配線，所述兩條上層天線匹配線對應(yīng)與所述兩條上層天線微帶線連接，所述兩條下層天線匹配線對應(yīng)與所述兩條下層天線微帶線連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的網(wǎng)絡(luò)式測量型天線，其特征在于，所述兩條上層天線匹配線通過第一電橋與有源模塊連接，所述兩條下層天線匹配線通過第二電橋與所述有源模塊連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的網(wǎng)絡(luò)式測量型天線，其特征在于，所述有源模塊包括三級放大單元與三級濾波單元，所述第一電橋、第二電橋經(jīng)第一級濾波單元與第一級放大單元連接，所述第一級放大單元經(jīng)第二級濾波單元與第二級放大單元連接，所述第二級放大單元經(jīng)第三級濾波單元與第三級放大單元連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的網(wǎng)絡(luò)式測量型天線，其特征在于，所述兩條上層天線匹配線通過第一電橋與所述有源模塊連接，其中，所述上層天線的第一級濾波單元、第二級濾波單元、第三級濾波單元均采用1575濾波器，所述上層天線的第一級放大單元采用NE3509低噪聲放大器，第二級放大單元采用ASL226低噪聲放大器，所述上層天線與所述下層天線共用第三級放大單元，所述第三級放大單元采用SGL-0622低噪聲放大器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的網(wǎng)絡(luò)式測量型天線，其特征在于，所述兩條下層天線匹配線通過第二電橋與所述有源模塊連接，其中，所述下層天線的第一級濾波單元、第二級濾波單元、第三級濾波單元均采用1268濾波器，所述下層天線的第一級放大單元采用NE3509低噪聲放大器，第二級放大單元采用ASL226低噪聲放大器。
【文檔編號】H01Q1/50GK203660061SQ201320331127
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年6月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月8日
【發(fā)明者】陽志軍 申請人:深圳市超騰天線有限公司