用于RTK天线的电路装置、接收机、天线设备和飞行器的制作方法

用于rtk天线的电路装置、接收机、天线设备和飞行器
技术领域
1.本发明涉及rtk定位技术，具体而言，涉及用于rtk天线的电路装置、rtk接收机、rtk天线设备和装备有rtk天线的飞行器。


背景技术：

2.无人机等飞行器上，近年来广泛采用rtk(real
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time kinematic，实时动态载波相位差分)技术进行定位。rtk天线一般可以工作在以大约1.2g和1.5g为中心频率的两个频带上。更加精确地，rtk天线工作频率范围主要分布在1176.45m～1278.75mhz(包括gps定位系统的l1频段、北斗定位系统b1频段、伽利略定位系统的e1频段、格洛纳斯定位系统的g1频段中的至少一个)，以及1559～1610mhz(包括gps定位系统的l2、l5频段，北斗定位系统的b2、b3频段、格洛纳斯定位系统的g2、g3频段中的至少一个)。另一方面，在无人机等飞行器上，也大都搭载有数据链传输模块，用于传输视频或图片等图像数据或其他数据。无人机用于图像数据传输的合法频带一般在1.4g左右。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种用于rtk天线的电路装置、接收机、天线设备和飞行器，用于降低在rtk接收中的干扰，尤其是降低来自于数据链传输模块的干扰，从而使得在数据链传输模块与rtk天线共存时rtk天线工作更加稳定。
4.根据本发明的一个方面，提供了一种用于rtk天线的电路装置，所述电路装置用于连接至所述rtk天线并至少构成天线接收电路的一部分，其中，所述电路装置包括一滤波电路，该滤波电路能够导通直流并且能够衰减第一频带上的信号，所述第一频带与所述rtk天线的工作频带邻近或部分交叠。
5.优选地，所述第一频带覆盖1430
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1438mhz频率区间和1438
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1444mhz频率区间中的至少一者。在有利的实施例中，所述第一频带可以覆盖1300
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1500mhz频率区间。
6.在一些实施例中，所述滤波电路可以包括第一功分器、第二功分器、并联在所述第一功分器和第二功分器之间的第一带通滤波器和第二带通滤波器、以及至少与所述第一带通滤波器和所述第二带通滤波器并联的隔交通直电感器，其中第一带通滤波器用于通过第二频带的信号，所述第二带通滤波器用于通过第三频带的信号，所述第一频带处于所述第二频带和所述第三频带之间。
7.更优选地，所述第二频带的最小频率值大于或等于所述第一频带的最大频率值，而所述第三频带的最大频率值小于或等于所述第一频带的最小频率值。
8.优选地，所述第一功分器和所述第二功分器为威尔金森功分器，所述第一带通滤波器和所述第二带通滤波器为声表面滤波器。
9.优选地，所述滤波电路还可以包括：第一限幅器，其与所述第一带通滤波器串联在所述第一功分器和所述第二功分器之间；以及第二限幅器，其与所述第二带通滤波器串联在所述第一功分器和所述第二功分器之间。
10.优选地，所述第一限幅器与所述第二限幅器分别相对于所述第一带通滤波器和第二带通滤波器位于更靠近所述rtk天线的一侧。
11.在一些实施例中，所述滤波电路可以包括第一lc电路和第二lc电路，其中，第一lc电路包括并联的第一电感器和第一电容器，用于与rtk天线串联；第二lc电路包括串联的第二电感器和第二电容器，用于通过接地而与所述rtk天线并联。
12.优选地，所述电路装置还可以包括与所述滤波电路串联的防瞬断误报短路电阻器，该防瞬断误报短路电阻器具有一定的阻值以将电路中的瞬时电流抑制在低于能够触发短路保护的电流阈值的水平。
13.所述防瞬断误报短路电阻器的阻值可以为18～82欧姆。例如，所述防瞬断误报短路电阻器的阻值为20～24欧姆。
14.优选地，所述电路装置还可以包括：第一sma连接器，用于与所述rtk天线连接；以及第二sma连接器，用于与用于所述rtk天线的rtk接收机连接，并且所述滤波电路和所述防瞬断误报短路电阻器串联在所述第一sma连接器与所述第二sma连接器之间。
15.根据本发明的另一个方面，提供了一种rtk接收机，其包括如上所述的电路装置。
16.根据本发明的又一个方面，提供了一种rtk天线设备，其包括rtk天线以及与所述rtk天线连接的如上所述的电路装置。
17.根据本发明的再一个方面，提供了一种飞行器，其包括：rtk天线；和数据链传输模块，用于以数据链传输频带传输图像或数据，所述数据链频带与所述rtk天线的工作频带邻近或部分交叠，其中，所述飞行器还包括如上所述的电路装置，并且所述电路装置的所述滤波电路的所述第一频带覆盖所述数据链频带。
18.所述飞行器还可以包括rtk接收机，并且所述电路装置可以连接在所述rtk天线与所述rtk接收机之间，或集成在所述rtk天线中，或集成在所述rtk接收机中。
19.根据本发明实施例的用于rtk天线的电路装置、接收机、天线设备和飞行器，通过在rtk天线接收侧设置对预定频带上的信号进行衰减的滤波电路，降低在rtk接收中的干扰从而降低其不能正常工作的风险。
附图说明
20.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
21.图1为根据本发明实施例的飞行器的示意性框图；
22.图2为根据本发明实施例一的用于rtk天线的电路装置的示意性电路图；
23.图3为根据本发明实施例二的用于rtk天线的电路装置中的滤波电路的第一频带、第二频带和第三频带的关系的示意性图解；
24.图4示意性地示出根据本发明实施例二的用于rtk天线的电路装置的一个示例；以及
25.图5示意性地示出根据本发明实施例二的用于rtk天线的电路装置的另一示例。
具体实施方式
26.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描
述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
27.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
28.本发明的发明人发现：在例如无人机的飞行器上，数据链传输模块与rtk天线通常设置在比较近的距离内，rtk天线一般工作频率在以大约1.2g和1.5g为中心频率的两个频带上，具体地，rtk天线工作频率范围主要分布在1176.45m～1278.75mhz(包括gps定位系统的l1频段、北斗定位系统b1频段、伽利略定位系统的e1频段、格洛纳斯定位系统的g1频段中的至少一个)，以及1559～1610mhz(包括gps定位系统的l2、l5频段，北斗定位系统的b2、b3频段、格洛纳斯定位系统的g2、g3频段中的至少一个)，而数据链传输模块在进行图像传输时通常使用的合法频带一般在1.4g左右，有的情形下会下探至1.3g，这导致用于图像数据传输的信号有可能落入rtk天线的工作频带内，从而耦合到rtk通路中，对rtk信号接收产生强烈的干扰。特别是，进行图像传输的信号需要较大的功率，而为了加大图像传输距离，则需要进一步增大其发射功率，因此用于图像数据传输的信号甚至可能将rtk接收机打饱和，导致接收机阻塞，严重影响定位和导航。这对于固定翼飞行器来说尤其危险。迄今为止，这样的风险未被意识也未有对策。
29.考虑到上述情况，本发明的发明人提出了一种用于rtk天线的电路装置以及结合有该电路装置的飞行器。
30.图1为根据本发明实施例的飞行器1的示意性框图。如图1所示，飞行器1(例如无人机)包括用于飞行定位的rtk天线11和用于传输图像或数据的数据链传输模块20。数据链传输模块20以数据链传输频带传输图像或数据，而该数据链频带与rtk天线11的工作频带邻近或部分交叠。
31.根据本发明实施例，飞行器1还包括用于rtk天线11的电路装置12，其连接至rtk天线11并至少构成该rtk天线11的接收电路的一部分，其中电路装置12包括一滤波电路，该滤波电路能够衰减第一频带上的信号，该第一频带与rtk天线11的工作频带邻近或部分交叠。特别是，第一频带覆盖数据链传输模块20的数据链频带，以便能够对通过rtk天线被接收的、数据链频带内的信号进行衰减，从而降低对rtk信号接收和处理的干扰。
32.优选地，第一频带覆盖1430
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1438mhz频率区间和1438
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1444mhz频率区间中的至少一者。例如，在有利的实施例中，第一频带可以覆盖1300
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1500mhz频率区间。1430
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1438mhz和1438
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1444mhz是可用于图像传输的两个法定的频率区间，因此通常数据链传输模块20的数据链频带会使用这两个频率区间中的至少一者。根据本发明实施例，选择电路装置12的滤波电路的第一频带覆盖1430
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1438mhz频率区间和1438
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1444mhz频率区间中的至少一者，可以针对性地降低数据链传输模块20的图像传输信号对rtk信号接收和处理的干扰，从而降低rtk定位系统不能正常工作的风险。
33.此外，电路装置12中的滤波电路优选能够导通直流，使得电路装置12可以同时用作rtk天线11的馈电电路的一部分。这样，一方面，电路装置12的设置位置可以更加灵活，不会因其阻隔向rtk天线的馈电而在设置位置上受限。另一方面，用于rtk天线11的馈电电源(未示出)的设置位置也可以更加灵活，例如可以安装在远离rtk天线而靠近rtk接收机的位置，甚至可以如图1所示与rtk接收机设置在一起。
34.在图1所示示例中，在飞行器1中，电路装置12可以作为分立的电路装置被连接在rtk天线11和rtk接收机13之间。在其它实施例中，电路装置12可以被集成在rtk接收机13中；或者，电路装置12可以被集成在rtk天线11中以形成抗图像传输信号干扰的rtk天线设备。
35.以下将结合附图详细地介绍根据本发明实施例的电路装置。
36.图2为根据本发明实施例一的用于rtk天线的电路装置100的示意性电路图。如图2所示，电路装置100包括滤波电路100a，该滤波电路100a包括第一lc电路110和第二lc电路120。第一lc电路110包括并联的第一电感器l1和第一电容器c1，用于与rtk天线11(图2中未示出)串联。第二lc电路120包括串联的第二电感器l2和第二电容器c2。第二lc电路120通过接地而与rtk天线11并联。
37.第一电感器l1和第二电感器l2的电感值、第一电容器c1和第二电容器c2的电容值，可以根据欲衰减的频带(即第一频带)而适当地设定。这是本领域技术人员基于常识和经验可以实现的，在此不再赘述。
38.在图2所示滤波电路100a中，第一lc电路110包括并联的电感器和电容器，并且第一lc电路110与rtk天线串联，这使得滤波电路100a不仅能够衰减一定频带(第一频带)上的信号，而且能够导通通往rtk天线11的直流电流。这样，滤波电路100a能够用作rtk天线11的馈电电路的一部分，为电路装置100以及rtk天线馈电电源的设置位置提供更多灵活性。
39.在根据本发明实施例一的电路装置100中，优选地，如图2所示，可以进一步包括与滤波电路100a串联的防瞬断误报短路电阻器r。rtk通路中通常设有短路保护电路以在电流大于某电流阈值例如150ma时触发短路保护。飞行器的震动，尤其是燃油飞行器的油机的震动，经常可能引起电路中连接器的瞬断，产生较大的瞬断电流，引起短路保护电路发出误报短路的信号而导致短路保护被触发。为此，本发明的发明人提出在用于rtk天线的电路装置中增设电阻器来防止瞬断被误报为短路，所述电阻器即防瞬断误报短路电阻器r。根据本发明实施例，防瞬断误报短路电阻器r具有一定的阻值以将rtk天线接收电路中的瞬时电流抑制在低于能够触发短路保护的电流阈值的水平。
40.对于利用燃油提供动力的固定翼无人机，设置防瞬断误报短路电路器r尤为有利，其中防瞬断误报短路电阻器r的阻值可以选择在18～82欧姆，优选地阻值可以为20～24欧姆。
41.此外，如图2所示，电路装置100还可以包括位于其两端的第一连接器j1和第二连接器j2，第一连接器j1可以连接至rtk天线，第二连接器j2可以连接至rtk接收机。应该理解的是，在其它示例中，第一连接器j1可以连接至rtk接收机，第二连接器j2可以连接至rtk天线，而本发明在此方面不受限制。滤波电路100a和防瞬断误报短路电阻器r(如果有的话)串联在第一连接器与第二连接器之间。
42.第一连接器j1和第二连接器j2优选采用sma连接器(sub miniature version a，超小型版本a)(即第一sma连接器和第二sma连接器)，特别是带法兰的sma连接器。sma连接器的螺纹连接方式能够有效地防止飞行器1飞行过程中的颠簸、震动造成的电路瞬断，确保飞行定位。sma连接器如果带有法兰，则法兰有助于防止附近的例如图像传输信号耦合到rtk天线接收电路中而阻塞接收机。
43.接下来将参照图3至图5介绍根据本发明实施例二的用于rtk天线的电路装置。
44.图3为根据本发明实施例二的电路装置200中的滤波电路的第一频带、第二频带和第三频带的关系的示意性图解；图4为根据实施例二的电路装置的一个示例，即电路装置200的示意性框图；图5为根据实施例二的电路装置的另一示例，即电路装置200’的示意性框图。
45.如上所述，根据本发明实施例，希望通过至少构成rtk天线接收电路一部分的电路装置中的滤波电路对第一频带上的信号的衰减来防止例如数据链传输模块的数据链频带上的信号对rtk信号接收和处理的不利影响。在根据本发明实施例二的电路装置中，滤波电路通过并联的两个带通滤波器来实现在第一频带上的带阻滤波。
46.例如，参见图4，根据实施例二的电路装置200包括滤波电路200a，该滤波电路200a包括彼此并联的第一带通滤波器211和第二带通滤波器221，第一带通滤波器211和第二带通滤波器221的工作频带分别为第二频带b2和第三频带b3，第一频带b1位于第二频带b2和第三频带b3之间(见图3)。
47.优选地，第二频带b2的最小频率值大于或等于第一频带b1的最大频率值，而第三频带b3的最大频率值小于或等于第一频带b1的最小频率值。例如，在第一频带b1为1300
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1450mhz频率区间的情况下，则根据本实施例的电路装置200配置为使得第一带通滤波器211的第二频带b2的最小频率值大于或等于1450mhz，而第二带通滤波器221的第三频带b3的最大频率值小于或等于1300mhz。
48.根据本实施例，通过针对覆盖干扰信号频带(例如数据链频带)的第一频带，设置第一带通滤波器211和第二带通滤波器221的导通/工作频带，有效地降低对rtk信号接收和处理的干扰，特别是避免飞行器的数据链传输模块信号对rtk接收机的阻塞，确保飞行定位的可靠性。
49.值得注意的是，根据本发明实施例的电路装置中，第一带通滤波器和第二带通滤波器并不是单纯考虑rtk天线本身的工作频率来设置带通滤波的频带的。为了避让例如数据链传输模块使用的数据链频带，在设置了上述第一和第二带通滤波器之后使本来位于rtk天线工作频率范围内的部分有用信号有所损失。但是，应该注意到，由于数据链传输模块与rtk天线的毗邻关系以及数据链传输信号的大功率特点，根据本发明实施例的电路装置能够有效避免数据链传输信号“涌入”导致的rtk接收机饱和/阻塞，而一旦rtk接收机饱和/阻塞，则rtk天线有用信号都将无法被正确接收和处理，导致极大的风险。也就是说，根据本发明实施例的电路装置以较小的信号损失为代价确保了rtk定位的可靠性，这对于飞行器的飞行安全是极为有利的。
50.为了便于理解，接下来将参照图4介绍根据本发明实施例二的电路装置200的一个示例。如图4所示，电路装置200包括滤波电路200a，该滤波电路200a包括第一功分器201、第二功分器202以及并联在第一功分器201和第二功分器202之间的第一带通滤波器211和第二带通滤波器221，其中第一带通滤波器211用于通过第二频带b2的信号，第二带通滤波器221用于通过第三频带b3的信号，第一频带b1处于第二频带b2和第三频带b3之间。
51.优选地，滤波电路200a还可以包括至少与第一带通滤波器211和第二带通滤波器221并联的隔交通直电感器230，以使得滤波电路200a能够导通通往rtk天线11的直流电流，从而能够用作rtk天线11的馈电电路的一部分，为电路装置200以及rtk天线馈电电源(未示出)的设置位置提供更多灵活性。此外，选用电感器230来提供rtk天线的馈电通路还可以防
止有用的rtk射频信号经由馈电电源流走。
52.优选地，第一功分器201和第二功分器202为威尔金森功分器，从而对直流电流的通过不产生阻碍。
53.第一带通滤波器211和第二带通滤波器221例如可以采用声表面滤波器。
54.在图4所示示例中，滤波电路200a还包括第一限幅器212和第二限幅器222，其中第一限幅器212与第一带通滤波器211串联在第一功分器201和第二功分器202之间，第二限幅器222与第二带通滤波器221串联在第一功分器201和第二功分器202之间。上述限幅器可以防止数据链传输模块20发射的大功率信号通过rtk天线11被传导到rtk接收机13，造成接收机阻塞。
55.优选地，第一限幅器212与第二限幅器222分别相对于第一带通滤波器211和第二带通滤波器221位于更靠近rtk天线的一侧，从而进一步对带通滤波器形成保护。举例来说，部分声表面滤波器产品的耐受信号水平在大约10dbm，而数据链传输模块20发射的图像传输信号被耦合到rtk天线并在rtk接收电路中经过可能的功率放大之后可能达到20dbm左右；在带通滤波器的靠近rtk天线一侧设置限幅器可以有效地避免例如过强的图像传输信号对带通滤波器的损害。
56.如图4所示，与根据本发明实施例一的电路装置100类似，电路装置200优选进一步包括与滤波电路200a串联的防瞬断误报短路电阻器r。对于利用燃油提供动力的固定翼无人机，防瞬断误报短路电阻器r的阻值可以选择在18～82欧姆，优选地阻值可以为20～24欧姆。
57.此外，与根据本发明实施例一的电路装置100类似，电路装置200可以包括位于其两端的第一连接器j1和第二连接器j2。在图4所示示例中，第一连接器j1可以连接至rtk接收机，第二连接器j2可以连接至rtk天线。滤波电路200a和防瞬断误报短路电阻器r(如果有的话)串联在第一连接器j1与第二连接器j2之间。第一连接器j1和第二连接器j2优选采用sma连接器，特别是带法兰的sma连接器。
58.图5示意性地示出根据本发明实施例二的用于rtk天线的电路装置的另一示例，电路装置200’。电路装置200’与图4所示电路装置200具有基本上相同的结构，不同之处在于：电路装置200’中隔交通直电感器230的两端分别连接至第一功分器201和第二功分器202的外侧(与带通滤波器相反的一侧)，从而与第一功分器201、第二功分器202以及连接在两者之间的电路部分(包括第一带通滤波器211和第二带通滤波器221)并联。
59.与电路装置200相比，电路装置200’中由于隔交通直电感器230没有连接在两个功分器之间，所以对于功分器的“通直”的性能没有要求和限制，为电路设计提供了更多便利。
60.以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。