北鬥多系統集成天線的製作方法

2023-10-09 17:13:39 2

本實用新型涉及天線技術領域，尤其涉及一種北鬥多系統集成天線。

背景技術：

目前，全球範圍內主要有GPS、格洛納斯、北鬥、伽利略四個導航定位系統，為了提高單點定位精度，越來越多的導航設備採用了多系統組合導航定位技術，這是因為能利用的導航頻率越多，得到的解算信息量就越多，則解算精度越高。其中，中國的北鬥導航系統就分為帶通信收發功能的北鬥一代系統和實現全球覆蓋北鬥二代系統，北鬥二代系統中又有多個頻段包括B1頻段、B2頻段、B3頻段。

在軍用導航設備中，目前發展的趨勢是集成了多個北鬥導航頻段的接收機，即要求實現北鬥一代的短報文通信功能，又要實現北鬥二代的定位功能，而且很多還要求實現北鬥二代雙模的高精度定位定向功能，這就要求需要多個相應的天線。而平臺空間的有限性就要求這些天線集成在一起，當多個導航天線尤其是高精度天線集成在一起以後，同時天線之間又有收有發，天線的隔離度和它們的性能和單個相比就帶來了很大的影響，對天線的設計帶來了很大的挑戰。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題在於，提供一種集成有多個頻段天線的北鬥多系統集成天線。

本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是：提供一種北鬥多系統集成天線，包括底板、依次設置在所述底板第一表面上的天線饋電網絡線路板和多個不同頻段的北鬥天線、射頻接頭；所述北鬥天線通過饋電針與所述天線饋電網絡線路板相連導通；所述射頻接頭穿設在所述底板上並與所述天線饋電網絡線路板連通，射頻接頭的輸出端位於所述底板的第二表面。

優選地，多個所述北鬥天線包括依次設置在所述天線饋電網絡線路板上的北鬥B3頻段天線、北鬥B1頻段天線、北鬥一代L頻段發射天線和北鬥一代S頻段接收天線。

優選地，所述北鬥B3頻段天線包括介電常數為2-3的第一基體、設置在所述第一基體表面上的第一輻射層；

所述北鬥B1頻段天線包括介電常數為2-3的第二基體、設置在所述第二基體表面上的第二輻射層；

所述北鬥一代L頻段發射天線包括介電常數為12-16的第三基體、設置在所述第三基體表面上的第三輻射層；

所述北鬥一代S頻段接收天線包括介電常數為12-16的第四基體、設置在所述第四基體表面上的第四輻射層。

優選地，所述第一基體和第二基體為聚四氟乙烯基體；所述第一輻射層和第二輻射層為銅箔；

所述第三基體和第四基體為陶瓷基體；所述第三輻射層和第四輻射層為銀漿層。

優選地，所述饋電針包括第一饋電針、第二饋電針、第三饋電針和第四饋電針；

所述第一饋電針穿過所述第一基體並連接導通所述第一輻射層和天線饋電網絡線路板；所述第二饋電針穿過所述第二基體並連接導通所述第二輻射層和天線饋電網絡線路板；所述第三饋電針穿過所述第三基體並連接導通所述第三輻射層和天線饋電網絡線路板；所述第四饋電針穿過所述第四基體並連接導通所述第四輻射層和天線饋電網絡線路板。

優選地，所述北鬥B3頻段天線還包括貫穿所述第一基體和第一輻射層的第一金屬化過孔，所述第一饋電針穿過所述第一金屬化過孔並與所述第一輻射層連接；

所述北鬥B1頻段天線還包括貫穿所述第二基體和第二輻射層的第二金屬化過孔，所述第二饋電針穿過所述第二金屬化過孔並與所述第二輻射層連接；

所述北鬥一代L頻段發射天線還包括貫穿所述第三基體和第三輻射層的第三金屬化過孔，所述第三饋電針穿過所述第三金屬化過孔並與所述第三輻射層連接；

所述北鬥一代S頻段接收天線還包括貫穿所述第四基體和第四輻射層的第四金屬化過孔，所述第四饋電針穿過所述第四金屬化過孔並與所述第四輻射層連接。

優選地，所述第一基體上還設有與所述第二金屬化過孔相對連通的第一通孔；所述第二饋電針穿過相對連通的所述第二金屬化過孔和第一通孔連接所述天線饋電網絡線路板；

所述第一基體和第二基體上還設有與所述第三金屬化過孔相對連通的第二通孔；所述第三饋電針穿過相對連通的所述第三金屬化過孔和第二通孔連接所述天線饋電網絡線路板；

所述第一基體、第二基體和第三基體上還設有與所述第四金屬化過孔相對連通的第三通孔；所述第四饋電針穿過相對連通的所述第四金屬化過孔和第三通孔連接所述天線饋電網絡線路板。

優選地，所述饋電針包括四根所述第一饋電針、四根所述第二饋電針、一根所述第三饋電針和一根所述第四饋電針。

優選地，所述天線饋電網絡線路板上設有饋電網絡以與所述饋電針連通。

優選地，所述北鬥多系統集成天線包括一個所述射頻接頭，多個所述北鬥天線通過所述饋電網絡連接所述射頻接頭以輸出信號；或者，

所述北鬥多系統集成天線包括多個所述射頻接頭，多個所述北鬥天線通過所述饋電網絡分別對應連接多個所述射頻接頭以輸出信號。

本實用新型的有益效果：通過上下疊置的方式將多個不同頻段的天線集成為一體，解決不同頻段尤其是收發各個頻段之間的隔離問題。結構簡單，集成化高，適用於多種北鬥多系統組合導航設備的要求。

其中，通過集成北鬥二代雙頻高精度天線和北鬥一代的收發天線，可以在提供高精度定位定向功能的同時，收發北鬥短報文信息，同時解決了不同北鬥頻段之間收發隔離度的問題，獲得了良好的使用效果。

另外，下層的天線採用低介電常數的線路板材料，而上層的收發天線採用高介電常數的線路板材料，這樣的設計使得上下天線之間的饋電距離保持了合適的距離。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中：

圖1是本實用新型一實施例的北鬥多系統集成天線的俯視結構示意圖；

圖2是本實用新型一實施例的北鬥多系統集成天線的側面結構示意圖；

圖3是本實用新型一實施例的北鬥多系統集成天線中北鬥B3頻段天線的結構示意圖；

圖4是本實用新型一實施例的北鬥多系統集成天線中北鬥B1頻段天線的結構示意圖；

圖5是本實用新型一實施例的北鬥多系統集成天線中北鬥一代L頻段發射天線的結構示意圖；

圖6是本實用新型一實施例的北鬥多系統集成天線中北鬥一代S頻段接收天線的結構示意圖；

圖7是本實用新型一實施例的北鬥多系統集成天線中天線饋電網絡線路板的一個實施例的背面結構示意圖；

圖8是本實用新型一實施例的北鬥多系統集成天線中天線饋電網絡線路板的另一個實施的背面結構示意圖。

具體實施方式

為了對本實用新型的技術特徵、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明本實用新型的具體實施方式。

如圖1、2所示，本實用新型一實施例的北鬥多系統集成天線，包括底板10、依次設置在底板10第一表面上的天線饋電網絡線路板20和多個不同頻段的北鬥天線、射頻接頭70。北鬥天線通過饋電針與天線饋電網絡線路板20相連導通；射頻接頭70穿設在底板10上並與天線饋電網絡線路板20連通，射頻接頭70的輸出端位於底板10的第二表面。

多個北鬥天線和天線饋電網絡線路板20通過螺釘等緊固件安裝在底板10上。

多個北鬥天線可包括依次設置在天線饋電網絡線路板20上的北鬥B3頻段天線30、北鬥B1頻段天線40、北鬥一代L頻段發射天線50和北鬥一代S頻段接收天線60，從而四個天線按工作頻率的高低從上至下依次疊放在天線饋電網絡線路板20上。北鬥B3頻段天線30為北鬥B3頻段高精度天線，北鬥B1頻段天線40為北鬥B1頻段高精度天線。

其中，北鬥B3頻段天線30包括介電常數為2-3的第一基體31、設置在第一基體31表面上的第一輻射層32。第一基體31具有低損耗、低介電常數的特點，例如為聚四氟乙烯材料製成的聚四氟乙烯基體。第一輻射層32可採用熱壓方式形成在第一基體31的表面，附著力良好；主要為第一基體31背向底板10的表面上。第一輻射層32可為矩形、圓形、異形等形狀。作為選擇，第一輻射層32為銅箔。為保證銅箔具有良好抗氧化性及焊接性，表面可鍍鎳或鍍金。

優選地，第一輻射層32的邊長為B3頻段在第一基體31中相對應的半波長(波長數值的二分之一)。

北鬥B1頻段天線40包括介電常數為2-3的第二基體41、設置在第二基體41表面上的第二輻射層42。第二基體41具有低損耗、低介電常數的特點，例如為聚四氟乙烯材料製成的聚四氟乙烯基體。第二輻射層42可採用熱壓方式形成在第二基體41的表面，附著力良好；主要為第二基體41背向底板10的表面上。第二輻射層42可為矩形、圓形、異形等形狀。作為選擇，第二輻射層42為銅箔。為保證銅箔具有良好抗氧化性及焊接性，表面可鍍鎳或鍍金。

優選地，第二輻射層42的邊長為B1頻段在第二基體41中相對應的半波長(波長數值的二分之一)。

北鬥一代L頻段發射天線50包括介電常數為12-16的第三基體51、設置在第三基體51表面上的第三輻射層52。第三基體51具有低損耗、高介電常數的特點，例如為陶瓷材料製成的陶瓷基體。第三輻射層52可為矩形、圓形、異形等形狀。作為選擇，第三輻射層52可為銀漿層，銀漿層本身具有良好的抗氧化性及焊接性能，通過高溫固化工藝附著在第三基體51上，附著力良好。

優選地，第三輻射層52的邊長為L頻段在第三基體51中相對應的半波長(波長數值的二分之一)。

北鬥一代S頻段接收天線60包括介電常數為12-16的第四基體61、設置在第四基體61表面上的第四輻射層62。第四基體61具有低損耗、高介電常數的特點，例如為陶瓷材料製成的陶瓷基體。第四輻射層62可為矩形、圓形、異形等形狀。作為選擇，第四輻射層62可為銀漿層，銀漿層本身具有良好的抗氧化性及焊接性能，通過高溫固化工藝附著在第四基體61上，附著力良好。

優選地，第四輻射層62的邊長為S頻段在第四基體61中相對應的半波長(波長數值的二分之一)。

多個北鬥天線中，位於下層的北鬥B3頻段天線30和北鬥B1頻段天線40兩個高精度天線採用低介電常數的線路板材料(基體)，位於上層的北鬥一代L頻段發射天線50和北鬥一代S頻段接收天線60兩個收發天線採用高介電常數的線路板材料(基體)，使得上下層天線之間的饋電距離保持了合適的距離。

對應多個北鬥天線，饋電針包括第一饋電針、第二饋電針、第三饋電針和第四饋電針，分別將北鬥B3頻段天線30、北鬥B1頻段天線40、北鬥一代L頻段發射天線50和北鬥一代S頻段接收天線60與天線饋電網絡線路板20相連導通。

其中，第一饋電針穿過第一基體31並連接導通第一輻射層32和天線饋電網絡線路板20；第二饋電針穿過第二基體41並連接導通第二輻射層42和天線饋電網絡線路板20；第三饋電針穿過第三基體51並連接導通第三輻射層52和天線饋電網絡線路板20；第四饋電針穿過第四基體61並連接導通第四輻射層62和天線饋電網絡線路板20。上述各饋電針與對應的輻射層及天線饋電網絡線路板20可通過錫焊方式連接導通。

進一步地，如圖1、3所示，北鬥B3頻段天線30還包括貫穿第一基體31和第一輻射層32的第一金屬化過孔33，第一饋電針穿過第一金屬化過孔33並與第一輻射層32連接，將第一輻射層32和天線饋電網絡線路板20相連導通。

如圖1、4所示，北鬥B1頻段天線40還包括貫穿第二基體41和第二輻射層42的第二金屬化過孔43，第二饋電針穿過第二金屬化過孔43並與第二輻射層42連接，將第二輻射層42和天線饋電網絡線路板20相連導通

如圖1、5所示，北鬥一代L頻段發射天線50還包括貫穿第三基體51和第三輻射層52的第三金屬化過孔53，第三饋電針穿過第三金屬化過孔53並與第三輻射層52連接，將第三輻射層52和天線饋電網絡線路板20相連導通。

如圖1、6所示，北鬥一代S頻段接收天線60還包括貫穿第四基體61和第四輻射層62的第四金屬化過孔63，第四饋電針穿過第四金屬化過孔63並與第四輻射層62連接，將第四輻射層62和天線饋電網絡線路板20相連導通。

可以理解地，由於多個北鬥天線為上下疊置，因此第二饋電針穿過第二基體41後還穿過第一基體31，並且不與第一輻射層32連接；第三饋電針穿過第三基體51後還穿過第二基體41和第一基體31，並且不與第二輻射層42和第一輻射層32連接；第四饋電針穿過第四基體61後還穿過第三基體51、第二基體41和第一基體31，並且不與第三輻射層52、第二輻射層42和第一輻射層32連接。

對於各饋電針的穿設，第一基體31上還設有與第二金屬化過孔43相對連通的第一通孔34，第二饋電針穿過相對連通的第二金屬化過孔43和第一通孔連接天線饋電網絡線路板20；第一通孔34的內徑大於第二饋電針的直徑，避免第一輻射層32與第二饋電針接觸導通。

第一基體31和第二基體41上還設有與第三金屬化過孔53相對連通的第二通孔，第三饋電針穿過相對連通的第三金屬化過孔53和第二通孔連接天線饋電網絡線路板20；第二通孔的內徑大於第三饋電針的直徑，避免第二輻射層42和第一輻射層32與第三饋電針接觸導通。如圖3、4所示，第二通孔包括貫穿第一基體31的第一孔段35和貫穿第二基體41的第二孔段44，第一孔段35和第二孔段44相對連通形成第二通孔。

第一基體31、第二基體41和第三基體51上還設有與第四金屬化過孔63相對連通的第三通孔，第四饋電針穿過相對連通的第四金屬化過孔63和第三通孔連接天線饋電網絡線路板20；第三通孔的內徑大於第四饋電針的直徑，避免第三輻射層52、第二輻射層42和第一輻射層32與第四饋電針接觸導通。如圖3、4、5所示，第三通孔包括貫穿第一基體31的第一孔段36、貫穿第二基體41的第二孔段45以及貫穿第三基體51的第三孔段54，第一孔段36、第二孔段45和第三孔段54相對連通形成第三通孔。

本實施例中，饋電針包括四根第一饋電針、四根第二饋電針、一根第三饋電針和一根第四饋電針。因此，北鬥B3頻段天線30包括四個第一金屬化過孔33，北鬥B1頻段天線40包括四個第二金屬化過孔43，北鬥一代L頻段發射天線50包括一個第三金屬化過孔53，北鬥一代S頻段接收天線60包括一個第四金屬化過孔63。

第四金屬化過孔63位於北鬥一代S頻段接收天線60的中心位置，從而該天線採用中心饋電的方式，改善了收發之間的隔離度。在水平方向上，第三金屬化過孔53位於第四金屬化過孔63的外圍且接近第四金屬化過孔63，使得北鬥一代收發天線(北鬥一代L頻段發射天線50和北鬥一代S頻段接收天線60)對北鬥二代高精度天線(北鬥B3頻段天線30、北鬥B1頻段天線40)的影響較小。

在水平方向上，四個第二金屬化過孔43相間隔分布在第三金屬化過孔53和第四金屬化過孔63的外圍，四個第一金屬化過孔33相間隔分布在第二金屬化過孔43的外圍。

天線饋電網絡線路板20上設有饋電網絡以與饋電針連通，從而與多個北鬥天線連通。其中，天線饋電網絡線路板20採用低損耗、介電常數2-3的聚四氟乙烯材料作為基體，饋電網絡印製在基體上，分別和相對應的輻射層(第一至第四輻射層)連接。

如圖7所示，在天線饋電網絡線路板20連通北鬥天線的一個實施例中，北鬥多系統集成天線包括一個射頻接頭70，多個北鬥天線通過饋電網絡21合成一個輸出線路，並連接射頻接頭70以輸出信號。

如圖8所示，在天線饋電網絡線路板20連通北鬥天線的另一個實施例中，北鬥多系統集成天線包括多個射頻接頭70，多個北鬥天線通過饋電網絡分別對應連接多個射頻接頭70以輸出信號，即北鬥B3頻段天線30、北鬥B1頻段天線40、北鬥一代L頻段發射天線50和北鬥一代S頻段接收天線60分別通過饋電網絡連接一個射頻接頭70以輸出信號。

以上所述僅為本實用新型的實施例，並非因此限制本實用新型的專利範圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護範圍內。