CN107546479A - 一种三合一天线 - Google Patents
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Abstract
一种集L波段多媒体卫星接收、铱星通信和GPS定位导航功能于一体的三合一天线，包括射频连接器、同轴线、天线外壳、印刷电路板、L波段多媒体卫星接收陶瓷微带天线、GPS定位导航陶瓷微带天线、铱星陶瓷微带天线和屏蔽罩。印刷电路板、L波段多媒体卫星接收陶瓷微带天线、GPS定位导航陶瓷微带天线、铱星陶瓷微带天线和屏蔽罩都设置在所述天线外壳内。天线外壳尺寸为80毫米x40毫米x16毫米，采用超声波熔接工艺，具有防水防尘功能。印刷电路板上有L波段多媒体卫星接收天线的低噪声放大器(LNA)和GPS天线的低噪声放大器(LNA)。GPS天线叠置在L波段多媒体卫星接收天线的上面。可以广泛适用于多种环境和场合，缩小了天线整体尺寸，降低天线成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种三合一天线，更具体地说是一种集L波段多媒体卫星接收、铱星通信和GPS定位导航功能于一体的三合一天线。
背景技术
一带一路战略经过的很多地区都比较偏僻，没有地面广播信号覆盖，这对于车辆驾驶人员与乘客都很不方便。一则通过无法广播可以了解到最新的资讯，如天气预报、自然灾害预警、时事新闻等，二则也不能通过广播可以收听优美的音乐缓解旅途的劳累。为了改变这种状况，中国国际广播电台已经收购和发射了2颗L波段(频率为1459-1479MHz)多媒体广播卫星，并规划发射更多的卫星实现更广区域的信号覆盖和提供更高品质的服务。相应地，为了接收高品质的广播信号就需要性能优良的地面接收终端(卫星收音机)，而天线是接收机的关键部件，对接收机的性能起着决定作用。
传统的L波段卫星接收天线为反射面天线，如喇叭天线、单面、双面抛物面天线、平板微带天线阵、缝隙波导天线阵等，这些天线一般尺寸较大，造价较高，因此不适于作为车载小型卫星接收机天线。
另外，在一带一路沿途所经过的比较偏僻地区，一般也没有地面通信网的覆盖。因此卫星通信成了比较适合的通信方式。而铱星通信系统(频率为1616-1626.5MHz)是较为成熟的移动卫星通信系统。
发明内容
本发明提出一种集L波段多媒体卫星接收、铱星通信和GPS定位导航功能于一体的三合一天线。
本发明采用如下技术方案：
一种集L波段多媒体卫星接收、铱星通信和GPS定位导航功能于一体的三合一天线，包括射频连接器、同轴线、天线外壳、印刷电路板、L波段多媒体卫星接收陶瓷微带天线、GPS定位导航陶瓷微带天线、铱星陶瓷微带天线和屏蔽罩。
其中所述印刷电路板、L波段多媒体卫星接收陶瓷微带天线、GPS定位导航陶瓷微带天线、铱星陶瓷微带天线和屏蔽罩都设置在所述天线外壳内。
优化的，所述天线外壳尺寸为80毫米x40毫米x16毫米，采用超声波熔接工艺，具有防水防尘功能。
所述印刷电路板上有L波段多媒体卫星接收天线的低噪声放大器(LNA)和GPS天线的低噪声放大器(LNA)。
由于GPS天线与L波段卫星接收天线二者都是接收天线，为了缩小天线整体尺寸，采用层叠方式布置，即GPS天线叠置在L波段多媒体卫星接收天线的上面。
所述L波段多媒体卫星接收天线的频率为1459-1479MHz，所述GPS天线的频率为1575.42MHz，二者频率接近，而且都是右旋圆极化，优化的方案之一，这两个天线采用两个独立的陶瓷微带天线，分别用探针馈电，然后与各自的低噪声放大器连接；优化的方案之二，这两个天线是由两个陶瓷微带天线之间电磁耦合而成的一个宽带天线，采用单探针馈电，其频带可以同时覆盖L波段多媒体卫星接收天线和GPS天线频段，即1459-1576MHz。然后，天线的馈电探针再与印刷电路板上的低噪声放大器(LNA)的输入端连接。
进一步的，为了补偿所述同轴线所引起的衰减以及降低系统的整体噪声，所述GPS天线与L波段多媒体卫星接收天线的馈电探针都直接连接低噪声放大器，低噪声放大器采用两级放大方式，增益大约28dB，噪声系数≤2.0dB。
优化的，由于所述L波段多媒体卫星接收天线的带宽较宽(20MHz)，陶瓷介质的相对介电常数选为9.8。
优化的，所述GPS天线和铱星天线的陶瓷介质的相对介电常数为20。
进一步的，由于铱星天线是收发双工天线，为了避免对GPS天线和L波段多媒体卫星接收天线的干扰，需要保持它们与铱星天线之间足够大的距离，GPS天线和L波段多媒体卫星接收天线与铱星天线分别布置在印刷电路板的两端。在这三个天线的工作频段内，电压驻波比(VSWR)≤2.0，圆极化轴比≤3.0dB，增益≥3dBic。
优化的，所述L波段多媒体卫星接收天线的尺寸为35毫米x 35毫米x 4毫米，所述GPS天线的尺寸为25毫米x 25毫米x 4毫米，所述铱星天线的尺寸为25毫米x 25毫米x 4毫米。
优化的，所述天线射频连接器可以选择FAKRA，SMA，TNC或其它，射频同轴线为阻抗50欧姆，其长度根据实际应用的需要来选择，天线外壳材料为ABS/PC。
所述天线既可以安装在汽车内部，也可以安装在汽车外部，如车顶。
通过本发明的技术方案，带来了如下效果
1，天线集L波段多媒体卫星信号接收、铱星通信和GPS导航定位三种功能于一体，可以广泛适用于多种环境和场合；
2，L波段多媒体卫星接收天线与GPS天线采用层叠结构，缩小了天线整体尺寸，降低天线成本。
附图说明：
附图1是本发明的外观示意图；
附图2是去除外壳后的天线内部结构俯视图；
附图3是去除外壳后的天线内部结构侧视图；
附图4是L波段多媒体卫星接收天线与GPS天线采用两个独立的陶瓷微带天线，分别采用探针馈电方案的接线原理图；
附图5是两个陶瓷微带天线之间电磁耦合而成，频率覆盖L波段多媒体卫星信号和GPS信号的一个宽带天线，采用单探针馈电实施方案的接线原理图；
图1至3中，1是天线外壳，2是同轴线，3是射频连接器，4是印刷电路板，5是L波段多媒体卫星接收天线，6是GPS天线，7是铱星天线，8是屏蔽罩；图4中，9是L波段多媒体卫星接收天线，10是GPS天线，11是GPS天线的低噪声放大器，12是GPS接收机，13是L波段多媒体卫星接收天线的低噪声放大器，14是L波段多媒体卫星接收机；
图5中，15是L波段多媒体卫星接收天线或GPS天线，16是低噪声放大器，17是GPS天线的带通滤波器，18是GPS接收机，19是L波段多媒体卫星接收天线的带通滤波器，20是L波段多媒体卫星接收机；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明：
图1至图3中，1是天线外壳，2是同轴线，3是射频连接器，4是印刷电路板，印刷电路板4设置在天线外壳1中，5是L波段多媒体卫星接收天线，6是GPS天线，7是铱星天线，8是屏蔽罩；
天线外壳1的尺寸为80毫米x40毫米x16毫米，采用超声波熔接工艺，具有防水防尘功能。
L波段多媒体卫星接收天线的低噪声放大器(LNA)和GPS天线的低噪声放大器(LNA)都设置在印刷电路板4上。
L波段卫星接收天线5与GPS天线6都是接收天线，为了缩小天线整体尺寸，采用层叠方式布置，即GPS天线6叠置在L波段多媒体卫星接收天线5的上面。
所述L波段多媒体卫星接收天线的频率为1459-1479MHz，所述GPS天线的频率为1575.42MHz，二者频率接近，而且都是右旋圆极化，图4是优化的方案之一的接线原理，9是L波段多媒体卫星接收天线，10是GPS天线，11是GPS天线的低噪声放大器，12是GPS接收机，13是L波段多媒体卫星接收天线的低噪声放大器，14是L波段多媒体卫星接收机，9和10这两个天线采用两个独立的陶瓷微带天线，分别用探针馈电，然后与各自的低噪声放大器13和11连接，低噪声放大器13和11分别连接接收机14和12；图5是优化的方案之二的接线原理，15是L波段多媒体卫星接收天线或GPS天线，16是低噪声放大器，17是GPS信号的带通滤波器，18是GPS接收机，19是L波段多媒体卫星信号的带通滤波器，20是L波段多媒体卫星接收机，天线15是由两个陶瓷微带天线之间电磁耦合而形成的一个宽带天线，采用单探针馈电，其频带可以同时覆盖L波段多媒体卫星接收天线和GPS天线频段，即1459-1576MHz，然后，天线的馈电探针再与印刷电路板上的低噪声放大器(LNA)16的输入端连接，低噪声放大器(LNA)16的输出端通过各自信号带通滤波器17和19连接到接收机18和20。
低噪声放大器采用两级放大方式，增益大约28dB，噪声系数≤2.0dB。
L波段多媒体卫星接收天线5的带宽较宽(20MHz)，陶瓷介质的相对介电常数选为9.8，GPS天线6和铱星天线7的陶瓷介质的相对介电常数为20。
铱星天线7是收发双工天线，为了避免对GPS天线和L波段多媒体卫星接收天线的干扰，需要保持它们与铱星天线之间足够大的距离，因此，GPS天线6和L波段多媒体卫星接收天线5与铱星天线7分别布置在印刷电路板的两端，在这三个天线的工作频段内，电压驻波比(VSWR)≤2.0，圆极化轴比≤3.0dB，增益≥3dBic。
L波段多媒体卫星接收天线5的尺寸为35毫米x 35毫米x 4毫米，GPS天线6的尺寸为25毫米x 25毫米x 4毫米，铱星天线7的尺寸为25毫米x 25毫米x 4毫米。
天线射频连接器3可以选择FAKRA，SMA，TNC或其它，射频同轴线2为阻抗50欧姆，其长度根据实际应用的需要来选择，天线外壳材料1为ABS/PC。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种三合一天线，包括射频连接器、同轴线、天线外壳，其特征是还包括印刷电路板、L波段多媒体卫星接收陶瓷微带天线、GPS定位导航陶瓷微带天线、铱星陶瓷微带天线和屏蔽罩；
其中所述印刷电路板、L波段多媒体卫星接收陶瓷微带天线、GPS定位导航陶瓷微带天线、铱星陶瓷微带天线和屏蔽罩都设置在所述天线外壳内；
所述印刷电路板上有L波段多媒体卫星接收天线的低噪声放大器(LNA)和GPS天线的低噪声放大器(LNA)；
所述GPS天线叠置在L波段多媒体卫星接收天线的上面。
2.根据权利要求1所述的一种三合一天线，其特征是所述L波段多媒体卫星接收天线和所述GPS天线都采用独立的陶瓷微带天线，分别用探针馈电，然后与各自的低噪声放大器连接。
3.根据权利要求1所述的一种三合一天线，其特征是所述L波段多媒体卫星接收天线和所述GPS天线这两个天线是由两个陶瓷微带天线之间电磁耦合而成的一个宽带天线，采用单探针馈电，其频带可以同时覆盖L波段多媒体卫星接收天线和GPS天线频段，即1459-1576MHz，天线的馈电探针与印刷电路板上的低噪声放大器(LNA)的输入端连接。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种三合一天线，其特征是所述GPS天线与L波段多媒体卫星接收天线的馈电探针都直接连接低噪声放大器，低噪声放大器采用两级放大方式，增益大约28dB，噪声系数≤2.0dB。
5.根据权利要求1至3任一项所述的一种三合一天线，其特征是所述L波段多媒体卫星接收天线的陶瓷介质的相对介电常数选为9.8；
所述GPS天线和铱星天线的陶瓷介质的相对介电常数为20。
6.根据权利要求1至3任一项所述的一种三合一天线，其特征是所述GPS天线和L波段多媒体卫星接收天线与所述铱星天线分别布置在印刷电路板的两端，在这三个天线的工作频段内，电压驻波比(VSWR)≤2.0，圆极化轴比≤3.0dB，增益≥3dBic。
7.根据权利要求1至3任一项所述的一种三合一天线，其特征是所述L波段多媒体卫星接收天线的尺寸为35毫米x35毫米x4毫米，所述GPS天线的尺寸为25毫米x25毫米x4毫米，所述铱星天线的尺寸为25毫米x25毫米x4毫米。
8.根据权利要求1至3任一项所述的一种三合一天线，其特征是所述天线射频连接器可以选择FAKRA，SMA，TNC，射频同轴线为阻抗50欧姆。
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