一种北斗卫星导航天线的利记博彩app
【专利摘要】本实用新型涉及一种北斗卫星导航天线。包括功分器与电源单元、抗干扰单元、射频单元、天线罩，抗干扰单元固定在射频单元内，分器与电源单元和天线罩分别与射频单元固定在一起。本实用新型的有益效果是：本实用新型可更有效地对卫星导航天线进行结构设计，使天线具有体积小、结构布局合理、简单紧凑，电磁屏蔽好，三防设计和散热设计性能优异等特点，避免了不必要的试验经费和周期。
【专利说明】—种北斗卫星导航天线
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种北斗卫星导航天线的结构。
技术背景
[0002]北斗导航系统是我国自行研制的采用双星进行有源定位的系统，它可以全天时提供区域卫星导航信息，极大的提高我国国防应急能力，并且可广泛应用于船舶运输、公路交通、环境监测等众多行业，具有极其重要的地位和作用。
[0003]北斗导航系统目前还属于起步阶段，导航天线设计正在蓬勃发展，天线的结构设计存在小型化、电磁兼容性及散热的等难点。
【发明内容】
[0004]本实用新型提供了一种北斗卫星导航天线的结构设计方案，包括天线的布局、材料选择、三防设计、电磁兼容性以及散热设计等等。
[0005]本实用新型为实现上述目的，所采用的技术方案是:一种北斗卫星导航天线，其特征在于:包括功分器与电源单元、抗干扰单元、射频单元、天线罩，所述抗干扰单元固定在射频单元内，所述分器与电源单元和天线罩分别与射频单元固定在一起。
[0006]本实用新型的有益效果是:本实用新型可更有效地对卫星导航天线进行结构设计，使天线具有体积小、结构布局合理、简单紧凑，电磁屏蔽好，三防设计和散热设计性能优异等特点，避免了不必要的试验经费和周期。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本实用新型的外形结构图；
[0008]图2为本实用新型的结构分解示意图；
[0009]图3为本实用新型功分器与电源单元的分解示意图；
[0010]图4为本实用新型功分器单元盖板的结构示意图；
[0011]图5为本实用新型抗干扰单元的的分解示意图；
[0012]图6为本实用新型射频单元的分解示意图；
[0013]图7为本实用新型装有阵子的天线反射板的结构示意图；
[0014]图8为本实用新型天线罩的结构示意图；
[0015]图9为本实用新型的热分析图表。
【具体实施方式】
[0016]如图1、2所示，一种北斗卫星导航天线，包括功分器与电源单元1、抗干扰单元2、射频单元3、天线罩4，首先将抗干扰单元2与射频单元3通过4个螺钉连接在一起，然后将天线罩4与射频单元3通过螺钉连接在一起，保证接触可靠，螺纹连接时涂一定量的螺纹紧固胶。最后再将功分器与电源单元通过12个M2的螺钉与射频单元3连接在一起。[0017]如图3、4所示，功分器与电源单元I包括功分器与电源单元盒体1-1、功分器单元盖板1-2、接插件1-3 ;功分器单元盖板1-2的一端面边缘设有突起结构。，数个接插件1-3分别通过螺钉固定在功分器与电源单元盒体1-1的一端面上，功分器单元盖板1-2通过螺钉固定在功分器与电源单元盒体1-1的另一端面上。
[0018]如图5所示，抗干扰单元2包括抗干扰单元盒体2-1、抗干扰单元盖板2-2，抗干扰单元盖板2-2通过螺钉固定在抗干扰单元盒体2-1上。
[0019]如图6、7所示,射频单元3包括射频单元盒体3-1、射频单元盖板3_2、射频通道盖板3-3、北斗阵子3-4、GPS阵子3-5、天线反射板3_6，天线反射板3_6的一端面安装4个北斗阵子3-4和I个GPS阵子3-5，天线反射板3-6的另一端面与4个射频通道盖板3_3共同固定在射频单元盒体3-1的一端，射频单元盖板3-2与射频单元盒体3-1的另一端通过螺钉相固定，4个北斗阵子3-4和I个GPS阵子3-5的插头与射频盒内的插座连接，阵子的安装面与天线反射板接触，便于安装固定和形成良好的接地。射频单元盒体两面开槽，分别将频综和射频单元进行封闭安装，形成独立腔体。
[0020]1.总体设计:
[0021]天线结构设计目的是把几个单元合理的整合在一起，做到结构简单紧凑、电磁屏蔽良好和满足三防要求。本天线的外形尺寸总体要求为134mmX 134mmX60mm (不包括天线罩)，在此空间内根据各个单元电路板及电缆情况进行综合设计，确保各个单元的分布合理。
[0022]2.材料的选择:
[0023]由于本天线要求体积小、重量轻、具有抗一定腐蚀的能力，所以设计多采用高强度变形铝，优先选用5A02、5A06、2A12和7075等在航空航天广泛使用的铝合金，它们具有密度小、强度高、价格适中、采购方便的特点，适宜大批量使用。
[0024]铝合金表面均采用化学导电氧化处理，保证整体结构件安装牢靠并具有一定的导电性能。内部紧固件均选用不锈钢材料，电路板均进行浸漆处理，在天线安装面装有密封胶条，这些措施可以保证天线的三防能力。
[0025]3.小型化设计:
[0026]本天线小型化设计，首先将4个北斗阵子3-4和I个GPS阵子3_5安装在天线反射板3-6的一端面，务必做到最小的安装面积，此面积决定了整个天线的长和宽。然后，将天线反射板3-6固定到射频单元盒体3-1上。
[0027]射频单元盒体3-1再分别通过螺钉与功分器与电源单元1、抗干扰单元2、天线罩4相固定。功分器与电源单元I和抗干扰单元2在深度上仅保证安装内部电路板的尺寸，并留有较小的间隙。天线罩4深度上仅保证不与阵子干涉即可。在各个单元内部设计时，除保证电磁兼容留有的各个隔离“腔室”外，尽量将内部空间做到最小。
[0028]4.天线罩的设计:
[0029]如图8所示，天线罩是用来保护天线免受外界影响的透波壳，本天线最初设计采用ABS材料，但在使用过程中，容易变形。随后天线罩采用玻璃钢纤维增强复合材料，它具有很高的比强度，可耐普通酸碱盐，在强烈的紫外线辐射下，低温_55°C和高温85°C环境下，不退色、不龟裂和起泡。并且透波性能较好，在温度60°C、湿度95%时，透波率大于90%(I?2GHz)。实物经过测试使用，效果良好。[0030]5.电磁屏蔽的设计:
[0031]电磁屏蔽在天线的设计中，占有很重要的地位，射频电路尤其容易受到外界的电磁干扰。电磁干扰不仅影响电子设备的正常工作，甚至造成某些元器件的损害，因此对天线的电磁兼容技术要给予充分重视。
[0032]电磁干扰形成的三个必备条件，即电磁干扰源、电磁干扰传播途径和易接受电磁干扰的敏感电路和器件。电磁兼容三要素在射频接收机系统中表现为导体及无线电辐射源、传输介质、接收式敏感单元，对于射频接收机系统的电磁兼容设计，可以基于这样考虑，通常采用的方法是滤波、屏蔽和隔离。
[0033]5.1本天线电路设计的采取的主要方法有:
[0034]a.电源滤波:
[0035]采用滤波器来消除电源产生的波纹电压对信号的干扰。
[0036]b.接地:
[0037]电路板底面采用大面积接地方法，来消除寄生振荡的影响。
[0038]c.PCB 布线:
[0039]布线时按照信号传输方向直线排布，减小输入输出之间的I禹合干扰。
[0040]d.高密度安装:
[0041]在避免不同频率之间耦合的条件下，采用模块化分立型集成电路，缩短电气网络互联线，可以减小电路各种寄生参数对性能的影响。
[0042]5.2结构设计中采取的主要方法:
[0043]a.独立划分:
[0044]不同功能的电路划分不同的腔室，分别形成独立的屏蔽空间，防止串扰。
[0045]b.串扰格挡:
[0046]对于电路中的大功率干扰源，在独立的腔室内，再起“高墙”，对腔室内部进行隔离，减小信号的串扰。如图3所示，天线的频综单元和抗干扰单元腔体内部设计有“隔离
摊”
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[0047]c.螺钉间距设计:
[0048]在结构设计中，螺钉间距一般小于15d (d为螺钉公称直径)，本天线结构使用的最大螺钉为M2.5，即最大间距不会超过37.5mm,螺钉的间距均满足安装强度要求。但是，螺钉间距不仅关系着安装强度，还影响着电磁的屏蔽效果，螺钉越密，屏蔽效果自热越好，但螺钉过密必然带来装配的麻烦，增加装配工作量。
[0049]按照一般要求，保证良好的电磁兼容性能，箱体缝隙的最大线性尺寸应小于λ/10?λ/100。本天线螺钉的间距设计，采用上述理论，在实际设计中取螺钉的间距为小于λ/10，根据不同信号的频率设计不同的螺钉间距，例如如果屏蔽小于I GHZ的干扰，根据式:
[0050]V——光速；λ——波长；f——频率。
[0051]经计算，λ约等于300mm，所以螺钉的间距最大距离为300/10=30mm。
[0052]d.深缝隙结构设计:
[0053]本天线的各个功能单元均“密闭”在各自的腔体中，通过盖板密封，盖板不可避免的产生缝隙，本天线降低电磁干扰的方法还多采用深缝隙结构。在本天线的结构设计中，诸多单元的盖板均采用了深缝隙结构设计，例如射频通道盖板和功分器单元盖板，在盖板边缘设计有一圈凸起，如图6所示为功分器盖板的结构示意图。
[0054]e.应用导电橡胶垫:
[0055]在面板开孔部位安装时，增加导电橡胶垫，可以使屏蔽体的局部电流连续，大大增加了电磁屏蔽效果，同时还起到环境密封的作用。
[0056]f.穿心电容与屏蔽腔的使用:
[0057]天线面板及其它结构件开孔安装时，为防止电磁泄露，可在元件后安装屏蔽罩。各个独立腔室引入电源时，可用穿心电容滤波实现电磁屏蔽。本天线采用了穿心电容进行滤波和屏蔽。
[0058]6.散热设计:
[0059]由于电路中有许多大功率的“芯片”，这些芯片工作时温度较高，在结构设计时需要对发热器件进行散热设计，保证器件的正常工作。本天线对所有发热过大的器件增加了散热板，下面以抗干扰单元的电源模块(功率5W)散热设计为例，进行介绍。
[0060]我们使用的设计和分析软件是SolidWorks，首先建立“发热芯片”和散热板的三维模型，然后在装配体中进行热分析。在本设计分析中，散热板即为图7中的抗干扰单元盖板，在发热模块与“散热板”之间夹有一层厚度约0.5mm的导热胶。
[0061]热分析的条件是 :
[0062]发热芯片封装为陶瓷，导热系数为L5W/(m.K)；
[0063]散热板为铝合金5A02,导热系数137W/(m.K);
[0064]芯片与散热板之间有0.5mm厚的导热硅橡胶的传热系数为6000W/〔m: K)；
[0065]发热芯片发热量为5W，空气的对流系数为SW/(m2 - K);
[0066]装配体采用全局接触，导热硅胶设计为热阻模态，环境温度为298K。
[0067]通过软件进行热分析，结果见图9。从结果的点画图中可以看出，本模块从供电开始工作到600s左右时，温度变为恒定最高，最高温度约为326K (53°C)。
[0068]此模块正常的工作稳定范围为-55°C~125°C，经过散热设计后的结构可以保证模块的正常工作，即散热结构设计合理。本天线的其它散热结构与其类似。
【权利要求】
1.一种北斗卫星导航天线，其特征在于:包括功分器与电源单元(I)、抗干扰单元(2)、射频单元(3)、天线罩(4)，所述抗干扰单元(2)固定在射频单元(3)内，所述功分器与电源单元(I)和天线罩(4)分别与射频单元(3)固定在一起。
2.根据权利要求1所述的一种北斗卫星导航天线，其特征在于:所述功分器与电源单元(I)包括功分器与电源单元盒体(1-1)、功分器单元盖板(1-2)、接插件(1-3);数个所述接插件(1-3)分别固定在功分器与电源单元盒体(1-1)的一端面上，所述功分器单元盖板(1-2)固定在功分器与电源单元盒体(1-1)的另一端面上。
3.根据权利要求2所述的一种北斗卫星导航天线，其特征在于:所述功分器单元盖板(1-2) —端面边缘设有一圈凸起结构(1-21)。
4.根据权利要求1所述的一种北斗卫星导航天线，其特征在于:所述抗干扰单元(2)包括抗干扰单元盒体(2-1)、抗干扰单元盖板(2-2)，所述抗干扰单元盖板(2-2)固定在抗干扰单元盒体(2-1)上。
5.根据权利要求1所述的一种北斗卫星导航天线，其特征在于:所述射频单元(3)包括射频单元盒体(3-1)、射频单元盖板(3-2)、射频通道盖板(3-3)、北斗阵子(3-4)、GPS阵子(3-5)、天线反射板(3-6)，所述天线反射板(3-6)的一端面安装4个北斗阵子(3-4)和I个GPS阵子(3-5 )，天线反射板(3-6 )的另一端面与4个射频通道盖板(3_3 )共同固定在射频单元盒体(3-1)的一端,所述射频单元盖板(3-2)与射频单元盒体(3-1)的另一端相固定，4个北斗阵子(3-4)和I个GPS阵子(3-5)的插头与射频盒内的插座连接。
【文档编号】H01Q23/00GK203721891SQ201320849795
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2013年12月22日 优先权日:2013年12月22日
【发明者】刘魏成, 韩亚洲, 柴彩娟, 郑银岗, 张雪刚, 尹傲男, 李佳, 陈大恺 申请人:天津七六四通信导航技术有限公司