CN103022682B - 一种车载天线 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种车载天线，该车载天线包括：PCB板、第一辐射体、第二辐射体、共平面波导和同轴电缆，其中：第一辐射体和第二辐射体对称设置于PCB板上，第一辐射体与共平面波导相连，由共平面波导馈电，同轴电缆的外导体与PCB板的敷地相连，同轴电缆的中心导体与共平面波导的中心导线相连，第二辐射体与PCB板的敷地相连。本申请提供的车载天线采用对称振子天线结构，具有较小的轮廓，且辐射特性近似全向性，并且，采用共平面波导结构，使得车载天线在不同位置受到车体失配影响时起到阻抗匹配的作用。

Description

一种车载天线
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种车载天线。
背景技术
随着汽车的普及和电子技术的发展，出现了车载数字接收机、车载GSM、车载WIFI和蓝牙等通信模块。
为了获得较高的通信质量，车载数字接收机、车载GSM等通信模块的高频天线一般采用鞭状天线。但是，随着车载通信模块数量的增多并且频段不一，各个通信模块如果均采用鞭状天线将不利于车体整体的设计和美观，因此，采用新的小型化的内置天线将成为一种趋势。然而，天线的内置和小型化更容易受到汽车车体的影响，如难以实现全向性辐射、只能安装在特定位置等。
发明内容
本发明提供了一种车载天线，用以解决天线的内置和小型化更容易受到汽车车体的影响的问题，其技术方案如下：
一种车载天线，包括：PCB板、第一辐射体、第二辐射体、共平面波导和同轴电缆，其中：
所述第一辐射体和所述第二辐射体对称设置于所述PCB板上；
所述第一辐射体与所述共平面波导相连，由所述共平面波导馈电；
所述同轴电缆的外导体与所述PCB板的敷地相连，所述同轴电缆的中心导体与所述共平面波导的中心导线相连；
所述第二辐射体与所述PCB板的敷地相连。
优选地，所述同轴电缆与所述第一辐射体和所述第二辐射体平行设置。
优选地，所述共平面波导的长度为四分之一个谐振波长。
优选地，所述PCB板为单面PCB板；
所述第一辐射体和所述第二辐射体对称设置于所述PCB板的同一面。
优选地，所述PCB板为双面PCB板；
所述第一辐射体、共平面波导和同轴电缆设置于所述PCB板的一面，所述第二辐射体设置于所述PCB板的另一面，并与所述第一辐射体对称；
所述PCB板一面的敷地与所述PCB板另一面的敷地相连。
优选地，所述PCB板一面的敷地与所述PCB板另一面的敷地通过多个贯穿孔相连。
优选地，所述同轴电缆的外导体与所述PCB板的敷地的连接方式为焊接。
优选地，所述同轴电缆的中心导体与所述共平面波导的中心导线的连接方式为焊接。
优选地，所述车载天线设置于所述车窗柱位置、前挡风玻璃位置或后挡风玻璃位置。
本发明提供的车载天线采用对称振子天线结构，具有较小的轮廓，且辐射特性近似全向性，并且，采用共平面波导结构，使得车载天线在不同位置受到车体失配影响时起到阻抗匹配的作用，从而减少因阻抗失配所带来的损失，这使得本发明提供的车载天线可以设置在车体的多个部位，即能减少车体对天线的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的车载天线一面的结构示意图；
图2为本发明实施例二提供的车载天线的结构示意图；
图3为本发明实施例二提供的车载天线的结构示意图；
图4为本发明实施例二提供的车载天线的阻抗特性测试结果图；
图5为本发明实施例二提供的车载天线设置位置示意图；
图6为本发明实施例二提供的车载天线设置于车窗柱位置的示意图；
图7为本发明实施例二提供的车载天线设置于后挡风玻璃的车柱位置的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
天线的内置和小型化使得天线更容易受到车体带来的影响，例如特性阻抗的变化以及回波损耗的增大，这会带来增益下降从而导致有效通信距离缩短，辐射全向性劣化等问题。因此，天线必须采用特殊设计，克服增益的下降，以及最大可能地保持全向性。
本发明实施例提供了一种车载天线，该车载天线包括：PCB板、第一辐射体、第二辐射体、共平面波导和同轴电缆。其中：
第一辐射体和第二辐射体对称设置于PCB板上。第一辐射体与共平面波导相连，由共平面波导馈电。同轴电缆的外导体与PCB板的敷地相连，同轴电缆的中心导体与共平面波导的中心导线相连。第二辐射体与PCB板的敷地相连。
本发明实施例提供的车载天线采用对称振子天线结构，具有较小的轮廓，且辐射特性近似全向性，并且，采用共平面波导结构，使得车载天线在不同位置受到车体失配影响时起到阻抗匹配的作用，从而减少因阻抗失配所带来的损失，即能减少车体对天线的影响。
实施例一
本发明实施例一提供了一种车载天线，图1为该车载天线的结构示意图，包括：PCB板11、第一辐射体12、第二辐射体13、共平面波导14和同轴电缆15。
在本实施例中，PCB板11为单面PCB板，第一辐射体12和第二辐射体13对称设置于PCB板11的同一面。
第一辐射体12与共平面波导14相连，由共平面波导14馈电。第二辐射体13与PCB板的敷地16相连。同轴电缆15的外导体与PCB板的敷地16相连，同轴电缆15的中心导体与共平面波导14的中心导线相连。
其中，同轴电缆15的外导体与PCB板的敷地16的连接方式优选为焊接，同轴电缆15的中心导体与共平面波导14的中心导线的连接方式也为焊接。当然，本实施例并不限定连接方式为焊接，只要所采用的连接方式能将同轴电缆15的外导体与PCB板的敷地16相连、将同轴电缆15的中心导体与共平面波导14的中心导线相连，都是本发明保护的范围。
在本实施例中，共平面波导14的长度优选为四分之一个谐振波长或者接近四分之一个谐振波长，共平面波导14在同轴电缆15和天线辐射体(第一辐射体12和第二辐射体13)之间起到四分之一阻抗变换的作用。根据微波传输理论，如果同轴电缆15的阻抗为Z0，天线辐射体的阻抗为Z1，四分之一传输线的阻抗即共平面波导的特性阻抗为Z2，那么，Z2＝sqrt(Z0*Z1)，其中，sqrt()为开方算符。
由于共平面波导14的特性阻抗Z2由图中的W1和W2决定，其中，W1为与第一辐射体12连接的共平面波导14的中心导体的宽度。因此，只要通过改变中心导体W1和W2两个尺寸就可实现天线辐射体与同轴电缆之间的特性阻抗匹配。这样，当车载天线位置靠近车体而无法避免车体对阻抗匹配的影响时，通过改变W1和W2的尺寸就可使天线实现阻抗匹配。
在本实施例中，为了避免同轴电缆15的90度弯曲，使同轴电缆15与第一辐射体12和第二辐射体13平行设置。
本发明实施例一提供的车载天线采用对称振子天线结构，具有较小的轮廓，且辐射特性近似全向性，并且，采用共平面波导结构，使得车载天线在不同位置受到车体失配影响时起到阻抗匹配的作用，这使得本发明实施例提供的车载天线可以设置在车体的多个部位。此外，四分之一波长共平面波导传输线阻抗匹配，与传统的电容和电导的匹配方式相比，简化了制造过程，降低了生产成本。
实施例二
本发明实施例二提供了一种车载天线，图2和图3为该车载天线的结构示意图，包括：PCB板21、第一辐射体22、第二辐射体23、共平面波导24和同轴电缆25，其中，PCB板21为双面PCB板。
在本实施例中，PCB板21为双面PCB板，第一辐射体22设置于PCB板21的一面，共平面波导24、同轴电缆25与第一辐射体22设置于PCB板21的同一面；第二辐射体23设置于PCB板21的另一面，并且与第一辐射体22对称设置。
图2示出了车载天线第一部分的结构示意图(PCB板其中一面)，第一辐射体22与共平面波导24相连，由共平面波导24馈电；同轴电缆25的外导体与PCB板21的敷地27相连，同轴电缆25的中心导体与共平面波导24的中心导线相连。图3出了车载天线第二部分的结构示意图(PCB板另一面)，第二辐射体23与PCB板21的敷地28相连。
PCB板21其中一面的敷地27与PCB板21另一面的敷地28连接。在本实施例中，PCB板21其中一面的敷地27与PCB板21另一面的敷地28优选为通过贯穿孔29连接。
在本实施例中，为了避免同轴电缆25的90度弯曲，使同轴电缆25与第一辐射体22和第二辐射体23平行设置。
在本实施例中，共平面波导24的长度为四分之一个谐振波长或者接近四分之一个谐振波长，共平面波导24在同轴电缆25和天线辐射体(第一辐射体22和第二辐射体23)之间起到四分之一阻抗变换的作用。根据微波传输理论，如果同轴电缆25的阻抗为Z0，天线辐射体的阻抗为Z1，四分之一传输线的阻抗即共平面波导的特性阻抗为Z2，那么，Z2＝sqrt(Z0*Z1)，其中，sqrt()为开方算符。
由于共平面波导24的特性阻抗Z2由中心导体W1和W2决定，因此，只要通过改变图2中W1和W2两个尺寸就可实现天线辐射体与同轴电缆之间的特性阻抗匹配，其中，W1为与第一辐射体12连接的共平面波导24的中心导体的宽度。这样，当车载天线位置靠近车体而无法避免车体对阻抗匹配的影响时，通过改变W1和W2的尺寸就可使天线实现阻抗匹配。由于本发明实施例提供的车载天线只需要较少的改变天线的结构，就可使天线实现阻抗匹配，因此，能够适用于更多的车型，降低了天线的制造成本。
并且，通过平面波导的阻抗变换，能减少因车体影响而导致的阻抗失配所带来的损失。网络分析仪对本实施例提供的车载天线进行测试发现：该车载天线在所需的频带内(2.4GHz～2.5GHz)具有接近50Ohm的阻抗特性，如图4所示。
如图5所示，本发明实施例二提供的车载天线可以设置于车体的适当位置，如车体的位置1(车窗柱位置)、位置2(前挡风玻璃的车柱位置)和位置3(后挡风玻璃的车柱位置)。图6示出了车载天线设置于车窗柱位置的示意图，图7示出了车载天线设置于后挡风玻璃的车柱位置的示意图。从图6和图7可以看出，车载天线和车体接近，两者相距D1，本实施例提供的车载天线具有较小的轮廓，可以设置于汽车内饰材料e中，其中，图6和图7中的a为天线辐射体，b为车窗的车柱，c为同轴电缆，d为支架，f为挡风玻璃的车柱。
此外，由于本发明实施例提供的车载天线为对称振子天线结构，对称振子天线的辐射特性决定，在水平面上，车载天线的辐射特性近似全向性。
本发明实施例二提供的车载天线采用对称振子天线结构，具有较小的轮廓，且辐射特性近似全向性，并且，采用共平面波导结构，使得车载天线在不同位置受到车体失配影响时起到阻抗匹配的作用，这使得本发明实施例提供的车载天线可以设置在车体的多个部位。此外，四分之一波长共平面波导传输线阻抗匹配，与传统的电容和电导的匹配方式相比，简化了制造过程，降低了生产成本。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种车载天线，其特征在于，包括：PCB板、第一辐射体、第二辐射体、共平面波导和同轴电缆，其中：
所述第一辐射体和所述第二辐射体对称设置于所述PCB板上；
所述第一辐射体与所述共平面波导相连，由所述共平面波导馈电；
所述同轴电缆的外导体与所述PCB板的敷地相连，所述同轴电缆的中心导体与所述共平面波导的中心导线相连；
所述第二辐射体与所述PCB板的敷地相连；
所述PCB板为双面PCB板；
所述第一辐射体、共平面波导和同轴电缆设置于所述PCB板的一面，所述第二辐射体设置于所述PCB板的另一面，并与所述第一辐射体对称；
所述PCB板一面的敷地与所述PCB板另一面的敷地相连。
2.根据权利要求1所述的车载天线，其特征在于，所述同轴电缆与所述第一辐射体和所述第二辐射体平行设置。
3.根据权利要求1所述的车载天线，其特征在于，所述共平面波导的长度为四分之一或接近四分之一个谐振波长。
4.根据权利要求1所述的车载天线，其特征在于，所述PCB板一面的敷地与所述PCB板另一面的敷地通过多个贯穿孔相连。
5.根据权利要求1所述的车载天线，其特征在于，所述同轴电缆的外导体与所述PCB板的敷地的连接方式为焊接。
6.根据权利要求1所述的车载天线，其特征在于，所述同轴电缆的中心导体与所述共平面波导的中心导线的连接方式为焊接。
7.根据权利要求1所述的车载天线，其特征在于，所述车载天线设置于车窗柱位置、前挡风玻璃位置或后挡风玻璃位置。
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