[發明專利]二功分汽車導航天線裝置

在審

• 申請號: 201510373280.5
• 申請日: 2015-07-01
• 公開（公告）號: CN104993231A
• 公開（公告）日: 2015-10-21
• 發明（設計）人: 陳曉琦
• 申請（專利權）人: 成都眾易通科技有限公司
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q9/04;H01Q25/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

????本發明涉及汽車天線技術，具體是二功分汽車導航天線裝置。

背景技術

二功分汽車導航天線裝置置在全球定位系統GPS是不可或缺的組件，它廣泛應用于導航、授時、通信等多種領域。而在GPS系統的研究開發過程中，天線成為必須解決的關鍵問題之一。要求天線既不影響其空氣動力性能，又不破壞其機械結構和強度。所以，具有低剖面、易集成等突出性能優點的天線陣在汽車上得到廣泛應用。二功分汽車導航天線裝置置，工作頻率較高，尺寸上基本不受限制，相鄰單元的弧面間距大于或者接近天線工作頻率的半波長。但是在天線尺寸受限的情況下，相鄰單元的弧面間距如果小于半波長，單元間的耦合加劇，天線陣的電壓駐波比就會急劇惡化，輻射特性也會有劇烈的起伏，極不穩定。所以在GPS頻段，天線尺寸受到共形體錐面表面積的限制，天線的小型化成為設計中的核心問題。眾所周之，GPS天線是右旋圓極化天線，但是考慮到小型化的要求，為了滿足輻射特性，采用線極化天線可以減小3dB的損耗。

發明內容

本發明的目的在于提供一種二功分汽車導航天線裝置，設計出了一種采用線極化方式的小型化GPS錐面共形天線陣，在減小天線尺寸的同時提高了天線的性能。

本發明的目的主要通過以下技術方案實現：二功分汽車導航天線裝置，包括介質基板，介質基板在展平后呈扇形形狀，介質基板在工作時呈圓臺形狀，介質基板在呈圓臺形狀的時，其圓臺形狀的介質基板的圓臺小端面的周長為0.26λ，其圓臺形狀的介質基板的圓臺大端面的周長為0.67λ₀，λ為天線中心頻率的波長，介質基板在呈扇形形狀時，介質基板的上表面設置有左輻射體和右輻射體，左輻射體和右輻射體均通過微帶導線連接到饋入極。

介質基板在呈圓臺形狀的時，其圓臺形狀的介質基板的母線長為0.24λ。

介質基板采用er=10.2的高介電常數柔性介質基片。

介質基板的厚度為h=0.6mm。

左輻射體和右輻射體都開有槽寬度為Ws、槽深為Ls?的凹槽，所述微帶導線包括插入左輻射體凹槽內的左饋入枝節和插入左輻射體凹槽內的右饋入枝節，還包括微帶分配線，微帶分配線的兩端分別與左輻射體和右饋入枝節連接，饋入極與微帶分配線的中點連接。微帶分配線、左饋入枝節、右饋入枝節、饋入極組成功分網絡。

所述左饋入枝節和右饋入枝節的寬度均小于Ws。

由于天線安裝面面積極小，天線陣只能采用2單元微帶共形結構，陣元弧面間距僅為0.25λ₀，遠小于天線工作頻率的半波長，陣元間耦合強烈，并且天線要求水平全向輻射，這使得天線設計實現小型化，保證中心頻率并穩定天線輻射性能成為首要設計要求。

考慮到天線需要共形在錐面上，饋線如果太細，那么在實際加工及調試過程中就會比較容易被折斷，所以考慮到這些問題，根據微帶線特性阻抗設計公式計算，在er=10.2，介質基片厚度為0.6mm的情況下，輸入阻抗為50Ω的微帶分配線（饋線）寬度為0.6mm；輸入阻抗為20Ω的微帶分配線（饋線）寬度為2.5mm。顯然在20Ω時的饋線就比較不容易被折斷，所以本文設計單元的輸入阻抗為20Ω。

通過在左輻射體和右輻射體（天線單元）邊緣凹槽使微帶饋線深入單元內部的方法，能夠很好的調節單元的阻抗特性，實現天線單元的匹配，并能有效降低單元的尺寸。

微帶天線陣的饋電方式主要包括串饋、并饋、反射陣面饋電等，并聯饋電方式中的T型結功分器具有結構簡單、占據空間小、容易實現寬頻帶等突出優點，因此，設計中采用由T型結功分器構成的并聯饋電網絡，由微帶分配線和饋入極構成。使用等幅同相饋電方式。天線單元的輸入阻抗為20Ω，陣列總端口的輸入阻抗為50Ω，所以首先要利用λ/4阻抗變換線，使20Ω與100Ω阻抗相匹配，通過計算得出λ/4阻抗變換傳輸線的特性阻抗約等于45Ω，寬度為0.7mm。

通過饋電網絡的有效彎折和總體合理布局可大大減小天線陣的大小。對天線進行駐波系數(VSWR)測量。可以得出天線陣的駐波系數小于2的帶寬為9MHz，在工作頻率f0=1.575GHz時，天線陣駐波系數為1.1。

本發明的優點在于：通過調整單元的輸入阻抗解決了天線饋線由于過細易折斷的問題，并進一步縮小了單元尺寸且在陣元耦合強烈的情況下保證了中心頻率，而且穩定了天線的輻射性能，實現了水平全向輻射的工程要求。我們研制出了共形在圓臺體上的小型化GPS共形天線陣實驗樣機，并進行了實測，其測量結果研究成果可應用于工程實際，且具有很高的實用價值和推廣價值。

附圖說明