科创中国

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一、成果简介项目瞄准北斗系统应用中高精度终端产品核心模块测量天线关键技术研究，研制一款空气型全频段高精度GNSS测量天线，采用零成本、介电常数稳定的空气为辐射介质，金属框架为辐射单元，解决一般微带天线带宽窄、相位中心稳定性差、抗干扰能力弱和体积大等难题，兼容北斗等多系统，实现全频段高精准授时与定位。支持北斗二代、GPS、GLONASS和GALILEO进行组合导航，可以使GNSS接收机接收到的有效卫星数目大大增加，这样不仅有利于减小多径误差，提高定位和授时精度、缩短锁星和定位时间等，而且在城市、峡谷、密林深处等信号受到严重遮挡的环境下仍然表现出优异的接收性能，保证接收机具有较高的稳定性和可靠性。高精度测量型天线的研制与投产推动了我国北斗导航产业乃至全球导航定位产业的发展。二、项目研究的关键技术1.空气介质天线辐射介质基层采用不需要成本且介电常数稳定可靠的空气，替代占据国内外市场95%以上份额的传统陶瓷或高频介质材料，采用金属件开模结构设计作为天线辐射单元，目前也是国内首家在高精度GNSS天线材料选型上做出重大突破并给出详细的设计实施方案。该项技术的提出，打破传统介质天线加工工艺误差大、优化匹配选型难、技术创新难度大、体积大、重量重等技术发展瓶颈，进而为实现全频段高精度GNSS天线轻小型化设计提供最强有力的技术保证。 2.扩频技术采用以空气为介质辐射层的金属结构件作为天线辐射体，高频辐射单元与低频辐射单元耦合交叉共面结构布局设计。在一定程度下，通过有效增加共用单层空气介质厚度，可有效改善天线工作带宽。在天线单元外围通过增设匹配调谐寄生单元，可有效改善天线轴比带宽，进而为全频技术的发展奠定基础。该技术的实施打破传统介质天线技术发展瓶颈，促进天线技术的多样化发展，实现高精度全频段GNSS天线的轻小型化结构设计。3.抗干扰技术具体设计体现在：天线结构：采用以空气为辐射介质层的金属件结构设计，不存在陶瓷或高频介质材料固有的表面波效应；采用容性加载技术，有效地改善天线抗多路径性能。低噪声放大电路：采用低插损前置滤波技术结合多级低噪声放大电路，通过仿真最优匹配设计，使电路满足噪声系数低、带内波动小、带外抑制优异，进而增强电路的抗干扰能力。4.低仰角搜星技术配合天线结构，在天线单元四周排列周期性寄生振子，有效改善了辐射波束宽度和增益滚降，进而使天线具有卓越的低仰角卫星信号跟踪和接收能力。目前同比国内主流天线，该天线低仰角搜星能力得到较大改善，同类产品比测数据显示，该天线低仰角搜星能力领先。三、主要技术性能指标：1）工作频段：支持四大导航系统所有工作频段；覆盖频率范围：1160MHz~1300MHz和1541MHz~1621MHz2）极化方式：右旋圆极化(RHCP)3）天线轴比：<2dB（天顶位置）4）水平面覆盖角度：360°5）相位中心精度：相位中心稳定度 ≤2mm；±1mm；6）贴片天线最大增益：≥5dBi7）低噪声放大器增益：45dB±3dB；30dB±3dB8）双频群延时之差：≤5 ns9）输入阻抗：50Ohm10）输出端口驻波比：≤***）带内增益平坦度：±***）工作电压：***~16VDC13）工作电流：≤45mA四、经济指标：本项目于2015年开始产业化生产，项目的经济效益主要来源于配套该天线产品的GNSS接收机终端装置，产品试产后至2016年5月底实现销售收入***万元，实现出口创汇***万美元，净利润***万元。