一种多频微带天线及卫星导航通信设备的制作方法

1.本发明涉及微带天线技术领域，尤其涉及一种多频微带天线及卫星导航通信设备。


背景技术：

2.全球组网的卫星导航系统，可以为用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务。卫星导航终端产品被应用于各行各业。卫星导航系统中不同频点的卫星信号拥有特定的功能。因此，卫星导航终端中通常包含多个不同频点的天线。
3.多频点的天线一般采用宽带圆极化天线或者上下叠层天线。上下叠层天线将各频点的天线依次层叠，支持的频点越多，天线的剖面高度越大。以北斗三代全频点的上下叠层天线为例，为了保证性能，其剖面高度一般在20mm以上。因此，上下叠层的卫星导航天线剖面高，无法满足共面安装等应用环境的低剖面要求。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供了一种多频微带天线及卫星导航通信设备，以解决现有技术卫星导航天线剖面高、无法满足低剖面安装要求的问题。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种多频微带天线，包括：第一馈电网络层、多个频点不同的第一微带天线层和多个频点不同的第二微带天线层，其中，任一第一微带天线层与任一第二微带天线层的频点不同。各依次层叠的第一微带天线层设置在第一馈电网络层的上表面。各第一微带天线层的中心区域设有贯穿各第一微带天线层的凹槽。各依次层叠的第二微带天线层设置在第一馈电网络层的上表面，且设置在所述凹槽内。
6.在一种可能的实现方式中，每个第一微带天线层上表面的辐射贴片对应连接有第一同轴馈针，其中，各第一微带天线层的第一同轴馈针贯穿本层第一微带天线层与下层的第一微带天线层、连接第一馈电网络层。每个第二微带天线层上表面的辐射贴片对应连接有第二同轴馈针，其中，各第二微带天线层的第二同轴馈针贯穿本层第二微带天线层与下层的第二微带天线层、连接第一馈电网络层。
7.在一种可能的实现方式中，所述第一微带天线层的数量大于第二微带天线层的数量。相应的，在所述凹槽内，最下层第二微带天线层与第一馈电网络层之间还设有第二馈电网络层。所述第二馈电网络层的上表面电连接各第二同轴馈针，所述第二馈电网络层的下表面电连接第一馈电网络层，其中，所述第二馈电网络层用于对各第二微带天线层进行馈电。
8.在一种可能的实现方式中，每个第一微带天线层对应设置n个第一同轴馈针，n大于等于2。各第一微带天线层对应的n个第一同轴馈针环绕本层第一微带天线层的中心、等间距设置，且呈圆环状分布。
9.在一种可能的实现方式中，在第一馈电网络层的下表面设有多个第一射频接口。各第一射频接口与各第一微带天线层一一对应。每个第一微带天线层的n个第一同轴馈针
通过第一馈电网络层与对应的第一射频接口连接。
10.在一种可能的实现方式中，各第一微带天线层中包括北斗b1天线层。各第二微带天线层中包括北斗rdl天线层。
11.在一种可能的实现方式中，所述各第一微带天线层中还包括北斗b2天线层和北斗b3天线层，其中，各第一微带天线层自下至上依次为北斗b2天线层、北斗b3天线层和北斗b1天线层。所述各第二微带天线层中还包括北斗rds天线层，其中，各第二微带天线层自下至上依次为北斗rdl天线层和北斗rds天线层。
12.在一种可能的实现方式中，还包括多个金属短路钉。所述多个金属短路钉环绕所述凹槽的边缘设置。每个金属短路钉贯穿各第一微带天线层，连接各第一微带天线层的辐射贴片与第一馈电网络层的接地端。
13.在一种可能的实现方式中，每个金属短路钉贯穿各第一微带天线层的通孔为金属化通孔，其中，各第一微带天线层的金属化通孔连接本层第一微带天线层的辐射贴片。
14.第二方面，本发明实施例提供了一种卫星导航通信设备，包括如第一方面中任一项可能的实现方式中所述的多频微带天线。
15.本发明实施例提供一种多频微带天线及卫星导航通信设备，该多频微带天线包括第一馈电网络层、多个频点不同的第一微带天线层和多个频点不同的第二微带天线层，其中，任一第一微带天线层与任一第二微带天线层的频点不同。各依次层叠的第一微带天线层设置在第一馈电网络层的上表面。各第一微带天线层的中心区域设有贯穿各第一微带天线层的凹槽。各依次层叠的第二微带天线层设置在第一馈电网络层的上表面，且设置在凹槽内。本发明通过将多个频点不同的微带天线层划分为外层天线和内层天线。将内层天线设置于外层天线中心的凹槽内，减少了微带天线总层数，减小了剖面高度。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是本发明实施例提供的现有技术的一种天线的纵截面结构示意图；图2是本发明实施例提供的多频微带天线的纵截面结构示意图；图3是本发明实施例提供的另一种多频微带天线的纵截面结构示意图；图4（a）是本发明实施例提供的一种北斗多频微带天线的顶视图；图4（b）是本发明实施例提供的一种北斗多频微带天线的纵截面图；图4（c）是本发明实施例提供的一种北斗多频微带天线的斜视图；图5（a）是本发明实施例提供的北斗多频微带天线去除b1、rds层后的顶视图；图5（b）是本发明实施例提供的北斗多频微带天线去除b1、rds层后的纵截面图；图5（c）是本发明实施例提供的北斗多频微带天线去除b1、rds层后的斜视图；图6（a）是本发明实施例提供的北斗多频微带天线去除b1、b3、rds和rdl层后的顶视图；图6（b）是本发明实施例提供的北斗多频微带天线去除b1、b3、rds和rdl层后的纵
截面图；图6（c）是本发明实施例提供的北斗多频微带天线去除b1、b3、rds和rdl层后的斜视图；图7是本发明实施例提供的北斗多频微带天线加入其它功能天线的结构示意图；图8是本发明实施例提供的北斗多频微带天线rds天线的辐射方向图；图9是本发明实施例提供的北斗多频微带天线rdl天线的辐射方向图；图10是本发明实施例提供的北斗多频微带天线b1天线的辐射方向图；图11是本发明实施例提供的北斗多频微带天线b3天线的辐射方向图；图12是本发明实施例提供的北斗多频微带天线b2天线的b2b辐射方向图；图13是本发明实施例提供的北斗多频微带天线b2天线的b2a辐射方向图；图14是本发明实施例提供的北斗多频微带天线rdl天线和b1天线之间的隔离度测试图。
具体实施方式
18.为了使本技术领域的人员更好地理解本方案，下面将结合本方案实施例中的附图，对本方案实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本方案一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本方案中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本方案保护的范围。
19.本方案的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他任何变形，是指“包括但不限于”，意图在于覆盖不排他的包含，并不仅限于文中列举的示例。此外，术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。
20.以下结合具体附图对本发明的实现进行详细的描述：卫星导航终端中通常包含多个不同频点的天线。多频点的天线一般采用宽带圆极化天线或者上下叠层天线。宽带圆极化天线的所有频点的卫星信号由同一个射频接口输出，增加了后级射频的设计难度和尺寸，且各频点卫星信号间的隔离度差。
21.上下叠层天线将各频点的天线依次层叠。图1是本发明实施例提供的现有技术的一种天线的纵截面结构示意图。参照图1，例如，分别制备的五个不同频点的微带天线，依次层叠构成五层的叠层的天线。叠层天线支持的频点越多，天线的剖面高度越大。以北斗三代全频点的上下叠层天线为例，涵盖五个主要频段，为了保证性能，其剖面高度一般在20mm以上。因此，上下叠层的卫星导航天线剖面高，无法满足共面安装等应用环境的低剖面要求。
22.本发明实施例提供了一种多频微带天线及卫星导航通信设备，以解决现有技术卫星导航天线剖面高、无法满足低剖面安装要求的问题。
23.图2为本发明实施例提供的一种多频微带天线的结构示意图。参照图2，该多频微带天线包括：第一馈电网络层1、多个频点不同的第一微带天线层2和多个频点不同的第二微带天线层3，其中，任一第一微带天线层2与任一第二微带天线层3的频点不同。各依次层叠的第一微带天线层2设置在第一馈电网络层1的上表面。各第一微带天线层2的中心区域设有贯穿各第一微带天线层2的凹槽。各依次层叠的第二微带天线层3设置在第一馈电网络层1的上表面，且设置在凹槽内。
24.在一些实施例中，多频微带天线支持的频点大于4个。相应的，第一微带天线层2的总数量和第二微带天线层3的总数量之和大于4。
25.示例性的，多频微带天线支持的频点数量等于第一微带天线层2的总数量和第二微带天线层3的总数量之和。
26.在一些实施例中，第一馈电网络层1用于对各第一微带天线层2和各第二微带天线层3进行馈电。
27.在一些实施例中，第一微带天线层2的数量大于等于2。第二微带天线层3的数量大于等于2。
28.示例性的，任意两个第一微带天线层2的频点不同。
29.又一示例性的，任意两个第二微带天线层3的频点不同。
30.又一示例性的，任一第一微带天线层2与任一第二微带天线层3的频点不同。
31.在一些实施例中，各第一微带天线层2依次层叠。依次层叠的各第一微带天线层2设置在第一馈电网络层1的上表面。
32.示例性的，依次层叠的各第一微带天线层2的垂直方向的面积相同。
33.又一示例性的，依次层叠的各第一微带天线层2的垂直方向的面积不相同。例如，各第一微带天线层2垂直方向的面积，自下层至上层，依次减小。
34.在一些实施例中，各第一微带天线层2的中心区域设有凹槽。凹槽自上而下贯穿了各第一微带天线层2，直至第一馈电网络层1的上表面。
35.示例性的，凹槽的侧壁垂直于第一馈电网络层1的上表面。
36.示例性的，凹槽在水平方向的横截面形状为中心对称形状。
37.示例性的，在垂直方向上，凹槽的中心与各第一微带天线层2的中心重合。
38.在一些实施例中，各第二微带天线层3依次层叠。依次层叠的各第二微带天线层3设置在第一馈电网络层的上表面，且设置在凹槽内。
39.示例性的，依次层叠的各第二微带天线层3的垂直方向的面积相同。例如，依次层叠的各第二微带天线层3的垂直方向的面积与凹槽的面积相同。
40.又一示例性的，依次层叠的各第二微带天线层3的垂直方向的面积不相同。例如，各第二微带天线层3垂直方向的面积，自下层至上层，依次减小。例如，最下层的第二微带天线层3的垂直方向的面积与凹槽的面积相同。
41.在一些实施例中，各第一微带天线层2水平方向的截面形状为中心对称形状。各第二微带天线层3水平方向的截面形状为中心对称形状。各第一微带天线层2水平方向的截面形状的中心与各第二微带天线层3水平方向的截面形状的中心重合。
42.示例性的，各第一微带天线层2的横截面为圆环形。各第二微带天线层3的横截面为圆形。各第一微带天线层2和各第二微带天线层3的横截面形状中心重合。
43.示例性的，第一馈电网络层1的横截面为圆形。
44.在一些实施例中，第一微带天线层2的数量大于等于第二微带天线层3的数量。
45.示例性的，第一微带天线层2的数量等于第二微带天线层3的数量。
46.又一示例性的，第一微带天线层2的数量等于第二微带天线层3的数量加1。
47.在一些实施例中，任意一个第一微带天线层2与任意一个第二微带天线层3的厚度相同。
48.本发明实施例通过将多个频点不同的微带天线层划分为外层天线和内层天线。采用叠层和共面相结合的空间分布方式，将内层天线设置于外层天线中心的凹槽内，减少了微带天线总层数，减小了剖面高度。本发明降低了卫星导航天线的剖面高度，可满足低剖面的安装要求。同时，将内层天线设置于外层天线中心的凹槽内，各层天线在各个接收方向上均匀分布，增强定向应用时的准确性。
49.在一种可能的实现方式中，第一微带天线层2包括介质基板4和辐射贴片5，其中，辐射贴片5设置在介质基板4的上表面。第二微带天线层3包括介质基板4和辐射贴片5，其中，辐射贴片5设置在介质基板4的上表面。
50.在一些实施例中，第一微带天线层2、第二微带天线层3的介质基板4的厚度为3毫米。
51.相邻的两第一微带天线层2之间通过焊接连接。相邻的两第二微带天线层3之间通过焊接连接。
52.在一些实施例中，最底层第一微带天线层2与第一馈电网络层1之间通过焊接连接。
53.在一种可能的实现方式中，每个第一微带天线层2上表面的辐射贴片5对应连接有第一同轴馈针6，其中，各第一微带天线层2的第一同轴馈针6贯穿本层第一微带天线层2与下层的第一微带天线层2、连接第一馈电网络层1。
54.在一些实施例中，每个第一微带天线层2对应连接的第一同轴馈针6的数量为一个或多个。
55.在一些实施例中，各第一微带天线层2对应的第一同轴馈针6连接本层第一微带天线层2的辐射贴片5与第一馈电网络层1。
56.示例性的，第一同轴馈针6包括内部同轴探针和环绕内部探针的外部屏蔽层，其中，内部同轴探针与外部屏蔽层之间填充有介质层。相应的，第一同轴馈针6的内部同轴探针连接本层第一微带天线层2的辐射贴片5与第一馈电网络层1。第一同轴馈针6用于将辐射贴片5接收的信号传输至第一馈电网络层1的馈电网络电路，或者用于将第一馈电网络层1的馈电信号传输至辐射贴片5。
57.在一些实施例中，各第一微带天线层2上设有避让通孔。相应的，各层的第一同轴馈针6穿过本层和下层的避让通孔，贯穿本层第一微带天线层2与下层的第一微带天线层2、连接第一馈电网络层1。
58.示例性的，各第一微带天线层2的避让通孔贯穿本层的介质基板4和辐射贴片5。
59.示例性的，第一同轴馈针6与下层的辐射贴片5不连接。
60.在一种可能的实现方式中，每个第二微带天线层3上表面的辐射贴片5对应连接有第二同轴馈针7，其中，各第二微带天线层3的第二同轴馈针7贯穿本层第二微带天线层3与下层的第二微带天线层3、连接第一馈电网络层1。
61.在一些实施例中，每个第二微带天线层3对应连接的第二同轴馈针7的数量为一个或多个。
62.在一些实施例中，各第二微带天线层3对应的第二同轴馈针7连接本层第二微带天线层3的辐射贴片5与第一馈电网络层1。
63.示例性的，第二同轴馈针7包括内部同轴探针和环绕内部探针的外部屏蔽层，其
中，内部同轴探针与外部屏蔽层之间填充有介质层。相应的，第二同轴馈针7的内部同轴探针连接本层第二微带天线层3的辐射贴片5与第一馈电网络层1。第二同轴馈针7用于将辐射贴片5接收的信号传输至第一馈电网络层1的馈电网络电路，或者用于将第一馈电网络层1的馈电信号传输至辐射贴片5。
64.在一些实施例中，各第二微带天线层3上设有避让通孔。相应的，各层的第二同轴馈针7穿过本层和下层的避让通孔，贯穿本层第二微带天线层3与下层的第二微带天线层3、连接第一馈电网络层1。
65.示例性的，各第二微带天线层3的避让通孔贯穿本层的介质基板4和辐射贴片5。
66.示例性的，各第二同轴馈针7与下层的辐射贴片5不连接。
67.本发明实施例通过贯穿各层的同轴馈针连接最底层的馈电网络层，实现各微带天线层的馈电，结构紧凑，缩小了天线的体积。
68.图3是本发明实施例提供的另一种多频微带天线的纵截面结构示意图。参照图3：在一种可能的实现方式中，第一微带天线层2的数量大于第二微带天线层3的数量。相应的，在凹槽内，最下层第二微带天线层3与第一馈电网络层1之间还设有第二馈电网络层8。第二馈电网络层8的上表面电连接各第二同轴馈针7，第二馈电网络层8的下表面电连接第一馈电网络层1，其中，第二馈电网络层8用于对各第二微带天线层3进行馈电。
69.在一些实施例中，第一微带天线层2的数量等于第二微带天线层3的数量加1。
70.示例性的，第一微带天线层2、第二微带天线层3和第二馈电网络层8的厚度相同。相应的，各第一微带天线层2的总厚度等于各第二微带天线层3的总厚度与第二馈电网络层8的厚度之和。
71.在一些实施例中，第二馈电网络层8的上表面电路连接各第二同轴馈针7，对第二同轴馈针7的信号处理后传输至下层的第一馈电网络层1。
72.示例性的，第二微带天线层3的第二同轴馈针7为多个。相应的，第二馈电网络层8用于将某一第二微带天线层3的多个第二同轴馈针7的信号做合路处理，然后再传输至下层的第一馈电网络层1。
73.又一示例性的，相应的，第二馈电网络层8用于将第一馈电网络层1的信号做分路处理后，分别传输至某一第二微带天线层3的多个第二同轴馈针7中。
74.在一些实施例中，第二馈电网络层8与第一馈电网络层1之间通过第三同轴馈针连接，其中，第三同轴馈针贯穿第二馈电网络层8。
75.示例性的，第二馈电网络层8上表面的电路通过第三同轴馈针的内部同轴探针连接第一馈电网络层1上表面的电路。
76.本发明实施例通过在凹槽内设置第二馈电网络层8，把一部分的微带天线的馈电网络嵌于内层天线底部与外层天线的馈电网络之间。第二馈电网络层8用于处理各第二微带天线层3的信号，避免采用第一馈电网络层1处理各第二微带天线层3的信号，减小了了第一馈电网络层1的体积，充分利用了凹槽的空间，降低了馈电网络板的总厚度，进一步减小天线的剖面高度，减小了天线的体积。
77.在一种可能的实现方式中，每个第一微带天线层2对应设置n个第一同轴馈针6，n大于等于2。各第一微带天线层2对应的n个第一同轴馈针6环绕本层第一微带天线层2的中心、等间距设置，且呈圆环状分布。
78.在一些实施例中，每个第一微带天线层2对应的n个第一同轴馈针6中的相邻两个第一同轴馈针6的间距相同。
79.在一些实施例中，每个第一微带天线层2对应的n个第一同轴馈针6与本层第一微带天线层2中心的间距相同。
80.在一些实施例中，n为4。每个第一微带天线层2对应设置4个第一同轴馈针6。各第一微带天线层2对应的4个第一同轴馈针6位置构成正方形。
81.在一些实施例中，在垂直方向上，各第一微带天线层2的第一同轴馈针6之间位置错开。
82.本发明实施例通过在外层的第一微带天线层2上设置多个分布均匀的第一同轴馈针6，提升了外层天线单元的相位中心的稳定性，适用于定位、定向天线。
83.在一种可能的实现方式中，在第一馈电网络层1的下表面设有多个第一射频接口。各第一射频接口与各第一微带天线层2一一对应。每个第一微带天线层2的n个第一同轴馈针6通过第一馈电网络层1与对应的第一射频接口连接。
84.在一些实施例中，针对每个第一微带天线层2，第一馈电网络层1的上表面对应设有一个合路处理电路。上述合路处理电路连接第一射频接口和各第一同轴馈针6，用于对各第一同轴馈针6的信号做合路处理后、输出至第一射频接口。
85.本发明实施例通过第一馈电网络层1对多个均匀分布的第一同轴馈针6进行合路处理，提升了外层天线单元的相位中心的稳定性，适用于定位、定向天线。
86.在一种可能的实现方式中，每个第二微带天线层3对应设置m个第二同轴馈针7，m大于等于2。
87.在一些实施例中，各第二微带天线层3对应的m个第二同轴馈针7环绕本层第二微带天线层3的中心、等间距设置，且呈圆环状分布。
88.示例性的，第二同轴馈针7为双馈电同轴馈针。
89.在一种可能的实现方式中，在第一馈电网络层1的下表面设有多个第二射频接口。各第二射频接口与各第二微带天线层3一一对应。每个第二微带天线层3的m个第二同轴馈针7通过第一馈电网络层1与对应的第二射频接口连接。
90.在一些实施例中，每个第二微带天线层3的m个第二同轴馈针7通过第二馈电网络层8进行合路处理后，再与第一馈电网络层1背面对应的第二射频接口连接。
91.在一些实施例中，m为2。两个第二同轴馈针7间隔90度设置。
92.在一种可能的实现方式中，各第一微带天线层2中包括北斗b1天线层。各第二微带天线层3中包括北斗rdl天线层。
93.北斗b1天线层对应的接收频点包括1561mhz至1575mhz。北斗rdl天线层对应的发射频点1614mhz至1622mhz。北斗b1天线层与北斗rdl天线层的工作频点相近，同时收发工作时容易产生相互干扰，降低信号质量。
94.本发明实施例将接收天线北斗b1天线层设置在外部，将发射天线北斗rdl天线层设置在内部，通过空间上错位设计，增加两个频率相近天线间的隔离度，提升了收发通道同时工作时的信号质量。
95.在一种可能的实现方式中，各第一微带天线层2中还包括北斗b2天线层和北斗b3天线层，其中，各第一微带天线层2自下至上依次为北斗b2天线层、北斗b3天线层和北斗b1
天线层。各第二微带天线层3中还包括北斗rds天线层，其中，各第二微带天线层3自下至上依次为北斗rdl天线层和北斗rds天线层。
96.图4（a）是本发明实施例提供的一种北斗多频微带天线的顶视图；图4（b）是本发明实施例提供的一种北斗多频微带天线的纵截面图；图4（c）是本发明实施例提供的一种北斗多频微带天线的斜视图。图5（a）是本发明实施例提供的北斗多频微带天线去除b1、rds层后的顶视图；图5（b）是本发明实施例提供的北斗多频微带天线去除b1、rds层后的纵截面图；图5（c）是本发明实施例提供的北斗多频微带天线去除b1、rds层后的斜视图。图6（a）是本发明实施例提供的北斗多频微带天线去除b1、b3、rds和rdl层后的顶视图；图6（b）是本发明实施例提供的北斗多频微带天线去除b1、b3、rds和rdl层后的纵截面图；图6（c）是本发明实施例提供的北斗多频微带天线去除b1、b3、rds和rdl层后的斜视图。参照图4（a）、图4（b）、图4（c）、图5（a）、图5（b）、图5（c）、图6（a）、图6（b）和图6（c）：在一些实施例中，北斗b1天线层包括北斗b1天线辐射贴片9、北斗b1天线介质基板10、北斗b1天线同轴馈针11和北斗b1天线金属化通孔12。
97.在一些实施例中，北斗rds天线层包括北斗rds天线辐射贴片13、北斗rds天线介质基板14和北斗rds天线同轴馈针15。
98.在一些实施例中，北斗b3天线层包括北斗b3天线辐射贴片16、北斗b3天线介质基板17、北斗b3天线同轴馈针18和北斗b3天线金属化通孔19。
99.在一些实施例中，北斗rdl天线层包括北斗rdl天线辐射贴片20、北斗rdl天线介质基板21和北斗rdl天线同轴馈针22。
100.在一些实施例中，北斗b2天线层包括北斗b2天线辐射贴片23、北斗b2天线介质基板24、北斗b2天线同轴馈针25和北斗b2天线金属化通孔26。
101.在一些实施例中，第一馈电网络层1的背面包括射频连接器28。
102.在一些实施例中，北斗b2天线层对应的接收频点包括1176.5mhz至1207mhz。北斗b3天线层对应的接收频点包括1268.5mhz。北斗b1天线层对应的接收频点包括1561mhz至1575mhz。北斗rdl天线层对应的发射频点包括1614mhz至1622mhz。北斗rds天线层对应的接收频点包括2491.75mhz。
103.在一些实施例中，北斗b2天线层的厚度为3毫米。北斗b3天线层的厚度为3毫米。北斗b1天线层的厚度为3毫米。北斗rdl天线层的厚度为3.5毫米。北斗rds天线层的厚度为3毫米。第一馈电网络层1的厚度为3毫米。第二馈电网络层8的厚度为2.5毫米。
104.本发明实施例提供的北斗多频微带天线多频点复合天线兼具水平共面设计和叠层设计，其剖面高度（不含射频连接器）不大于10毫米。
105.图7是本发明实施例提供的北斗多频微带天线加入其它功能天线的结构示意图。参照图7的顶视图，在一些实施例中，可以在各微带天线层的介质基板上的辐射贴片5之外的位置设置其它印制天线31，不但不会增加天线的剖面高度，还能进一步丰富其它功能。
106.图8是本发明实施例提供的北斗多频微带天线rds天线的辐射方向图。图9是本发明实施例提供的北斗多频微带天线rdl天线的辐射方向图。图10是本发明实施例提供的北斗多频微带天线b1天线的辐射方向图。图11是本发明实施例提供的北斗多频微带天线b3天线的辐射方向图。图12是本发明实施例提供的北斗多频微带天线b2天线的b2b辐射方向图。图13是本发明实施例提供的北斗多频微带天线b2天线的b2a辐射方向图。图14是本发明实
施例提供的北斗多频微带天线rdl天线和b1天线之间的隔离度测试图。本发明实施例提供的北斗多频微带天线，覆盖北斗三代全频点，低剖面，多频点复合微带贴片天线在b1、b2（含b2a和b2b）、b3、rds和rdl频带的辐射方向图增益、圆度、波束宽度等性能良好，能够保证天线在北斗三代各频段的性能。
107.本发明实施例提供的微带天线的工作频率覆盖北斗三代的所有工作频段，可包括下行的b1、b2（含b2a和b2b）、b3、rds，以及上行的rdl频段。全频点天线的剖面低，适用于共面安装的应用环境。同时，将高精度定位定向的天线作为外层天线，并可进行90度均匀分布四馈设计，可大大提升的外层天线的相位中心稳定性。
108.在一种可能的实现方式中，多频微带天线还包括多个金属短路钉27。多个金属短路钉环绕凹槽的边缘设置。每个金属短路钉贯穿各第一微带天线层2，连接各第一微带天线层2的辐射贴片5与第一馈电网络层1的接地端。
109.在一些实施例中，每个金属短路钉贯穿各层第一微带天线层2的介质基板4层和辐射贴片5。
110.在一些实施例中，第一馈电网络层1的背面设有接地端。相应的，每个金属短路钉贯穿各层第一微带天线层2和第一馈电网络层1，连接各层第一微带天线层2的辐射贴片5与第一馈电网络层1背面的接地端。
111.在一些实施例中，各相邻两金属短路钉的间距相同。
112.本发明实施例在外部天线和内部天线之间、凹槽的边缘设置金属短路钉。金属短路钉将各层辐射贴片5接地，等效于在内外天线之间设置一层金属电壁，起到内外信号隔离作用，隔离内层天线单元与外层天线单元之间相互耦合的作用。本发明实施例提升了内外天线的隔离度，提升了收发通道同时工作时的信号质量。同时，短路后构成零相位天线比普通天线的相位中心稳定性更高，可以被应用于高精度定位定向领域，可以获得更高的定位精度。
113.本发明实施例尤其是对于内层包括rdl和外层包括b1天线的结构，两者频率相近，发射频点rdl工作时，容易导致b1受到影响，通过rdl与b1天线的空间错位设计和金属短路钉的隔离，提升了rdl与b1天线之间的隔离度，保证了收发通道的同时工作。同时，金属短路钉还起到了对各层微带天线层对齐和固定的作用。
114.在一种可能的实现方式中，每个金属短路钉贯穿各第一微带天线层2的通孔为金属化通孔，其中，各第一微带天线层2的金属化通孔连接本层第一微带天线层2的辐射贴片5。
115.在一些实施例中，各第一微带天线层2中还设有金属化通孔。金属化通孔用于连接金属短路钉与辐射贴片5。
116.示例性的，金属化通孔为垂直金属化通孔，内壁设有金属层。
117.示例性的，金属化通孔设置在介质基板4的内侧凹槽边缘，贯穿第一微带天线层2的介质基板4和辐射贴片5。金属化通孔内壁的金属层与本层的辐射贴片5电连接。
118.示例性的，金属化通孔的内径与金属短路钉的外径相同。当金属短路钉贯穿金属化通孔时，金属化通孔可实现电连接金属短路钉与辐射贴片5。
119.在一种可能的实现方式中，上述多频微带天线还包括贯穿各第一微带天线层2和第一馈电网络层1的第一固定孔29。上述多频微带天线还包括贯穿各第二微带天线层3、第
一馈电网络层1和第二馈电网络层8的第二固定孔30。第一固定孔29、第二固定孔30用于固定整个天线体。
120.本发明实施例提供了一种卫星导航通信设备，包括如上述任一项可能的实现方式中的多频微带天线。
121.在一些实施例中，卫星导航通信设备可以是手持卫星导航通信终端，用于接收导航卫星信号实现定位，还可以用于与导航卫星通信实现短报文收发。
122.在一些实施例中，卫星导航通信设备可以是机载和弹载卫星导航通信设备，用于共面安装在飞行器上。
123.在一些实施例中，调整第一微带天线层2、第二微带天线层3的数量和辐射贴片5尺寸，可适用在各种gnss（全球导航卫星系统，global navigation satellite system，简称gnss）卫星导航应用中。
124.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种多频微带天线，其特征在于，包括：第一馈电网络层、多个频点不同的第一微带天线层和多个频点不同的第二微带天线层，其中，任一第一微带天线层与任一第二微带天线层的频点不同；各依次层叠的第一微带天线层设置在第一馈电网络层的上表面；各第一微带天线层的中心区域设有贯穿各第一微带天线层的凹槽；各依次层叠的第二微带天线层设置在第一馈电网络层的上表面，且设置在所述凹槽内。2.如权利要求1所述的多频微带天线，其特征在于，每个第一微带天线层上表面的辐射贴片对应连接有第一同轴馈针，其中，各第一微带天线层的第一同轴馈针贯穿本层第一微带天线层与下层的第一微带天线层、连接第一馈电网络层；每个第二微带天线层上表面的辐射贴片对应连接有第二同轴馈针，其中，各第二微带天线层的第二同轴馈针贯穿本层第二微带天线层与下层的第二微带天线层、连接第一馈电网络层。3.如权利要求2所述的多频微带天线，其特征在于，所述第一微带天线层的数量大于第二微带天线层的数量；相应的，在所述凹槽内，最下层第二微带天线层与第一馈电网络层之间还设有第二馈电网络层；所述第二馈电网络层的上表面电连接各第二同轴馈针，所述第二馈电网络层的下表面电连接第一馈电网络层，其中，所述第二馈电网络层用于对各第二微带天线层进行馈电。4.如权利要求1所述的多频微带天线，其特征在于，每个第一微带天线层对应设置n个第一同轴馈针，n大于等于2；各第一微带天线层对应的n个第一同轴馈针环绕本层第一微带天线层的中心、等间距设置，且呈圆环状分布。5.如权利要求4所述的多频微带天线，其特征在于，在第一馈电网络层的下表面设有多个第一射频接口；各第一射频接口与各第一微带天线层一一对应；每个第一微带天线层的n个第一同轴馈针通过第一馈电网络层与对应的第一射频接口连接。6.如权利要求1所述的多频微带天线，其特征在于，各第一微带天线层中包括北斗b1天线层；各第二微带天线层中包括北斗rdl天线层。7.如权利要求6所述的多频微带天线，其特征在于，所述各第一微带天线层中还包括北斗b2天线层和北斗b3天线层，其中，各第一微带天线层自下至上依次为北斗b2天线层、北斗b3天线层和北斗b1天线层；所述各第二微带天线层中还包括北斗rds天线层，其中，各第二微带天线层自下至上依次为北斗rdl天线层和北斗rds天线层。8.如权利要求6所述的多频微带天线，其特征在于，还包括多个金属短路钉；所述多个金属短路钉环绕所述凹槽的边缘设置；每个金属短路钉贯穿各第一微带天线层，连接各第一微带天线层的辐射贴片与第一馈电网络层的接地端。
9.如权利要求8所述的多频微带天线，其特征在于，每个金属短路钉贯穿各第一微带天线层的通孔为金属化通孔，其中，各第一微带天线层的金属化通孔连接本层第一微带天线层的辐射贴片。10.一种卫星导航通信设备，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的多频微带天线。

技术总结
本发明属于微带天线技术领域，提供一种多频微带天线及卫星导航通信设备。该多频微带天线包括第一馈电网络层、多个频点不同的第一微带天线层和多个频点不同的第二微带天线层，其中，任一第一微带天线层与任一第二微带天线层的频点不同。各依次层叠的第一微带天线层设置在第一馈电网络层的上表面。各第一微带天线层的中心区域设有贯穿各第一微带天线层的凹槽。各依次层叠的第二微带天线层设置在第一馈电网络层的上表面，且设置在凹槽内。本发明通过将多个频点不同的微带天线层划分为外层天线和内层天线。将内层天线设置于外层天线中心的凹槽内，减少了微带天线总层数，减小了剖面高度。度。度。


技术研发人员：李柳军 周东升 林金辉 夏绩伟 刘兴曲 李佳乐 刁曙光 李琪铖
受保护的技术使用者：河北晶禾电子技术股份有限公司
技术研发日：2023.08.07
技术公布日：2023/10/8