[實用新型]用于汽車導(dǎo)航的天線信號收發(fā)設(shè)備

有效

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• 申請日: 2015-07-01
• 公開（公告）號: CN204885424U
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳曉琦
• 申請（專利權(quán)）人: 成都眾易通科技有限公司
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q1/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及汽車天線技術(shù)，具體是用于汽車導(dǎo)航的天線信號收發(fā)設(shè)備。

背景技術(shù)

用于汽車導(dǎo)航的天線信號收發(fā)設(shè)備置在全球定位系統(tǒng)GPS是不可或缺的組件，它廣泛應(yīng)用于導(dǎo)航、授時、通信等多種領(lǐng)域。而在GPS系統(tǒng)的研究開發(fā)過程中，天線成為必須解決的關(guān)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(jié)構(gòu)和強度。所以，具有低剖面、易集成等突出性能優(yōu)點的天線陣在汽車上得到廣泛應(yīng)用。用于汽車導(dǎo)航的天線信號收發(fā)設(shè)備置，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(wěn)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(shè)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。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種用于汽車導(dǎo)航的天線信號收發(fā)設(shè)備，設(shè)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。

本實用新型的目的主要通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：用于汽車導(dǎo)航的天線信號收發(fā)設(shè)備，包括介質(zhì)基板，介質(zhì)基板在展平后呈扇形形狀，介質(zhì)基板在工作時呈圓臺形狀，介質(zhì)基板在呈圓臺形狀時，其圓臺形狀的介質(zhì)基板的圓臺小端面的周長為0.26λ，其圓臺形狀的介質(zhì)基板的圓臺大端面的周長為0.67λ，λ為天線中心頻率的波長，介質(zhì)基板在呈扇形形狀時，介質(zhì)基板的上表面設(shè)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(dǎo)線連接到饋入極。

介質(zhì)基板在呈圓臺形狀時，其圓臺形狀的介質(zhì)基板的母線長為0.24λ。

介質(zhì)基板采用er=10.2的高介電常數(shù)柔性介質(zhì)基片。

介質(zhì)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(dǎo)線包括插入左輻射體凹槽內(nèi)的左饋入枝節(jié)和插入左輻射體凹槽內(nèi)的右饋入枝節(jié)，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(jié)連接，饋入極與微帶分配線的中點連接。

所述左饋入枝節(jié)和右饋入枝節(jié)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(jié)構(gòu)，陣元弧面間距僅為0.25λ，遠(yuǎn)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(shè)計實現(xiàn)小型化，保證中心頻率并穩(wěn)定天線輻射性能成為首要設(shè)計要求。

考慮到天線需要共形在錐面上，饋線如果太細(xì)，那么在實際加工及調(diào)試過程中就會比較容易被折斷，所以考慮到這些問題，根據(jù)微帶線特性阻抗設(shè)計公式計算，在er=10.2，介質(zhì)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(shè)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(nèi)部的方法，能夠很好的調(diào)節(jié)單元的阻抗特性，實現(xiàn)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(lián)饋電方式中的T型結(jié)功分器具有結(jié)構(gòu)簡單、占據(jù)空間小、容易實現(xiàn)寬頻帶等突出優(yōu)點，因此，設(shè)計中采用由T型結(jié)功分器構(gòu)成的并聯(lián)饋電網(wǎng)絡(luò)，由微帶分配線和饋入極構(gòu)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(wǎng)絡(luò)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(jìn)行駐波系數(shù)(VSWR)測量。可以得出天線陣的駐波系數(shù)小于2的帶寬為9MHz，在工作頻率f0=1.575GHz時，天線陣駐波系數(shù)為1.1。

本實用新型的優(yōu)點在于：通過調(diào)整單元的輸入阻抗解決了天線饋線由于過細(xì)易折斷的問題，并進(jìn)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(wěn)定了天線的輻射性能，實現(xiàn)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(jìn)行了實測，其測量結(jié)果研究成果可應(yīng)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

圖1為本實用新型介質(zhì)基板展平的示意圖。