CN103545596B - 一种车载多频集成天线装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车载多频集成天线装置，包括：350MHz集群车台天线、800MHz集群车台天线、3G公共移动通信天线、FM天线、北斗双模天线、GPS双模天线、3G宽带天线支架、底板、外壳、馈线、短路子。本发明的有益效果在于：所述350MHz集群车台天线、800MHz集群车台天线的电尺寸较小，所述天线装置结合了IFA天线结构的优点，在天线装置的接收端接入了倒F形的短路结构，使用天线装置的电流发生变化，尺寸减小。所述350MHz集群车台天线、800MHz集群车台天线是一种双频结构，通过对螺旋天线进行改进，将天线装置的顶部改为慢波结构，使得谐振电流发生第二次变化，产生双频工作的特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种天线装置，尤其涉及一种车载多频集成天线装置。
背景技术
车载天线是安装在汽车上的一种天线，车载天线接收就是接收发送设备传送的信号，只要在信号有效覆盖区内，都可以有效地接收，是真正的无缝链接。车载天线是指设计安装在车辆上的移动通讯天线，最常见就是吸盘天线。由于吸盘天线安装摆放容易，所以在一些简易场合常常用吸盘天线代替基地天线。车载天线结构上有缩短型、四分之一波长、中部加感型、八分之五波长、双二分之一波长等形式的天线，理论上它们的效率依次增加，同样工作频段的天线的长度也依次增加。由于车辆本身有限高，加上过长的天线在车辆高速行进时形成的风阻，过桥洞、进入地下车库都是问题，所以车载天线并不是越长越好，一般要求轿车天线不超过70厘米。
缩短型天线体积小巧，虽然增益不高，但适合使用于需要隐蔽天线的场合。一般的警用车辆建议安装高增天线，尤其是在活动区域范围比较大的车辆，350MHZ高增益天线多分为八分之五波长加感的形式，在距天线顶部二分之一波长距离处有一个加感线圈。400MHZ频段双二分之一波长天线具有较高的增益，它的外观特征是天线的振子上有两个加感线圈。八分之五波长天线和中部加感型天线也有较高的增益，且价格比较便宜，因此得到广泛的使用。在作为临时固定台天线使用的场合可以考虑选用增益高的吸盘天线，天线的长度不必有过多限制。由于吸盘天线是根据汽车使用环境而设计所以在作为固定使用时在其下吸一块半径大于1米的金属板会有更好的使用效果。
目前市场上的车载天线，有一些小型化的单频或多频天线，如某品牌汽车的车载鱼鳍天线以及小型鞭状收音机天线，这些天线主要是AM和FM两种频段，也只限于接收功能。另一品牌汽车有一种三频的小型车载天线，其频段包括FM、GSM和GPS/北斗，缺少集群双频等功能，天线没有国产化，而且天线的尺寸比较大，而集群天线恰恰是警用车载天线的关键需求。
中国专利申请号为201020234480.5的专利申请公开了一种警用巡逻车集成鱼鳍天线及集成通信系统，其包括一种警用巡逻车集成鱼鳍天线，其特征在于：它包括车载电台单元、警务通单元、导航定位单元、交通信息接收单元，其中:该车载电台单元包括车载电台天线和CB延长线，该车载电台天线一端上设有的BNC母直头与该CB延长线一端上设有的BNC公直头相接，该CB延长线另一端上设有CB接头，该CB接头用于与车内设置的中控电脑装置上的车载电台UHF端口相接；该警务通单元包括警务通天线和GSM延长线，该警务通天线一端上设有的SMB母直头与该GSM延长线一端上设有的SMB公直头相接，该GSM延长线另一端上设有SMB公直头，该SMB公直头用于与该中控电脑装置上的GPRS端口相接；该导航定位单元包括GPS导航定位天线和GPS延长线，该GPS导航定位天线一端上设有的SMA母直头与该GPS延长线一端上设有的SMA公直头相接，该GPS延长线另一端上设有SMA公直头，该SMA公直头用于与该中控电脑装置上的GPS端口相接；该交通信息接收单元包括FM天线和FM延长线，该FM天线一端上设有的MCX母直头与该FM延长线一端上设有的MCX公直头相接，该FM延长线另一端上设有MCX公直头，该MCX公直头用于与该中控电脑装置上的FM端口相接；该车载电台天线另一端、警务通天线另一端、GPS导航定位天线另一端和FM天线另一端穿过车顶上开设的装配孔设于车顶上设置的天线外罩内。
上述公开的天线及集成通信系统依然存在以下缺陷：(1)天线中集群天线的性能没有达到的技术要求，使用此天线的集群车台的通信距离比较近；(2)由于集群车台的发射功率比较大，集群天线杆的接触点的面积比较小，容易产生电弧放大，使得天线杆易烧蚀；(3)集群天线一种单频天线，不能满足800MHz集群车台的应用要求。
发明内容
本发明为一种车载多频集成天线装置,包括：350MHz集群车台天线、800MHz集群车台天线、3G公共移动通信天线、FM天线、北斗双模天线、GPS双模天线、3G宽带天线支架、底板、外壳、馈线、短路子，所述350MHz集群车台天线和底板相连，所述800MHz集群车台天线和底板相连，所述350MHz集群车台天线、800MHz集群车台天线、3G公共移动通信天线、FM天线、北斗双模天线、GPS双模天线的下部安装在外壳内，所述3G公共移动通信天线设置为异型宽带金属板结构，所述3G公共移动通信天线固定在3G宽带天线支架上，所述3G宽带天线支架和底板相连，所述FM天线和底板连接，所述北斗双模天线和底板连接，所述GPS双模天线和底板连接，所述馈线通过底板中间的凹孔连接350MHz集群车台天线、800MHz集群车台天线、3G公共移动通信天线、FM天线、北斗双模天线、GPS双模天线，所述短路子将底板和外壳内部天线装置连接起来。
进一步地，所述350MHz集群车台天线是一种变螺距的双频螺旋天线。
进一步地，所述800MHz集群车台天线是一种变螺距的双频螺旋天线。
进一步地，所述北斗双模天线为双层微带陶瓷双模天线。
进一步地，所述GPS双模天线为双层微带陶瓷双模天线。
进一步地，所述北斗双模天线、GPS双模天线由表面镀铜的陶瓷介质板构成。
进一步地，所述FM天线包括微带螺旋天线和放大电路。
进一步地，所述350MHz集群车台天线、800MHz集群车台天线、3G公共移动通信天线、FM天线、北斗双模天线、GPS双模天线的线束通过底板中间的凹孔接出。
进一步地，所述3G公共移动通信天线设置为异型宽带金属板结构。
本发明有益效果在于：
(1)所述350MHz集群车台天线、800MHz集群车台天线的电尺寸较小，所述天线结合了IFA天线结构的优点，在天线的接收接入了倒F形的短路结构，使用天线的电流发生变化，天线的尺寸减小。
(2)所述350MHz集群车台天线、800MHz集群车台天线是一种双频结构，通过对螺旋天线进行改进，将天线的顶部改为慢波结构，使得谐振电流发生第二次变化，产生双频工作的特性。
(3)所述350MHz集群车台天线、800MHz集群车台天线的方向性变化，通过将天线的结构加高，使得原来在短路点处方向性较强的特性得以改善，使天线的方向性变差，全向性增加，更加适合车载天线的工作特点。
(4)所述FM天线是一种改进的微带螺旋天线，天线装置的结构可以保证在有限的空间内，与射频的低噪声放大电路一起，使天线具有较高的接收效率。
(5)所述3G公共移动通信天线是一种异形的天线结构，天线装置的带宽较宽，与FM天线形成一定耦合谐振作用，从而形成在3G公共移动频率的带通作用而在其他频段产品带阻作用。
(6)所述北斗双模天线、GPS双模天线是一种带放大电路的双模主动陶瓷天线。为节省天线的空间，降低天线的尺寸，将GPS/北斗天线的放大电路与天线的底板进行了有效整合，巧妙地解决了天线的安装和电磁兼容问题。
附图说明
附图1所示为本发明所述一种车载多频集成天线装置内部示意图。
附图2所示为本发明所述一种车载多频集成天线装置350MHz集群车台天线、800MHz集群车台天线驻波比示意图。
附图3所示为本发明所述一种车载多频集成天线装置350MHz集群车台天线Y-Z面方向示意图。
附图4所示为本发明所述一种车载多频集成天线装置3G公共移动通信天线1920MHz的方向示意图。
附图标记如下：101-双频螺旋天线外部、102-短路子、103-FM天线、104-3G公共移动通信天线、105-北斗双模天线及GPS双模天线、106-底板、107-双频螺旋天线内部、108-馈线。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1至图4所示，一种车载多频集成天线装置，包括：350MHz集群车台天线(图中未示)、800MHz集群车台天线(图中未示)、3G公共移动通信天线104、FM天线103、北斗双模天线105、GPS双模天线105、3G宽带天线支架(图中未示)、底板106、外壳(图中未示)、馈线108、短路子102，所述350MHz集群车台天线和底板106相连，所述800MHz集群车台天线和底板106相连，所述350MHz集群车台天线、800MHz集群车台天线、3G公共移动通信天线104、FM天线103、北斗双模天线105、GPS双模天线105的下部安装在外壳内，所述3G公共移动通信天线104设置为异型宽带金属板结构，所述3G公共移动通信天线104固定在3G宽带天线支架上，所述3G宽带天线支架和底板106相连，所述FM天线103和底板106连接，所述北斗双模天线105和底板106连接，所述GPS双模天线105和底板106连接，所述馈线108通过底板106中间的凹孔连接350MHz集群车台天线、800MHz集群车台天线、3G公共移动通信天线104、FM天线103、北斗双模天线105、GPS双模天线105，所述短路子102将底板106和外壳内部天线装置连接起来。
所述350MHz集群车台天线是一种变螺距的双频螺旋天线。所述800MHz集群车台天线是一种变螺距的双频螺旋天线。通过调节所述双频螺旋天线的总高度、所述天线弯曲部分的长度、所述双频螺旋天线的直径和间隙，能够得到双频天线的工作频率及带宽等特性。所述双频螺旋天线的长度为130mm，它的长度决定所述天线低频350MHz的谐振频率，能够与螺旋部分一起决定所述天线高频800MHz的谐振频率。所述天线的直径和所述两个螺旋天线的间隔影响天线的带宽。所述350MHz集群车台天线与1.2米标称5.5dB的鞭状天线相比，在同等条件如道路条件和收发信机下，点对点的通信距离分别为9.5Km和11Km。所述800MHz集群车台天线与0.8米标称为5.5dB的鞭状天线相比，在同等条件如道路条件和收发信机下，点对点的通信距离分别为3.5Km和5Km。
所述北斗双模天线为双层微带陶瓷双模天线。所述GPS双模天线为双层微带陶瓷双模天线。通过调整所述陶瓷介质的厚度和大小，来调整所述北斗双模天线及GPS双模天线105的带宽和增益等特性。所述北斗双模天线及GPS双模天线105主要由陶瓷介质板组成，陶瓷介质板镀铜，所述北斗双模天线及GPS双模天线105的PCB板安装在底板106上。
所述北斗双模天线、GPS双模天线由表面镀铜的陶瓷介质板构成。
所述FM天线103包括微带螺旋天线和放大电路。通过增加所述FM天线103的有效长度，以及在所述FM天线103的接收端(图中未示)加入谐振电路(图中未示)，提高天线的接收效率。所述微带螺旋天线是一种等间隔的PCB螺旋天线，通过调节所述微带螺旋天线中PCB的走线宽度和间隔来调整所述FM天线103的谐振频率。在所述微带螺旋天线与放大电路之间加入了Π形谐振电路，来增加所述FM天线103的带宽。所述放大电路为两级FET放大电路，增益可达到10～25dB，所述FM天线103放大电路的电源为+12V供电。所述FM天线103与1米长的不带放大电路的接收天线相比，效率分别为-8dB和-10dB。
所述350MHz集群车台天线、800MHz集群车台天线、3G公共移动通信天线104、FM天线103、北斗双模天线、GPS双模天线的线束通过底板106中间的凹孔接出。
所述3G公共移动通信天线104设置为异型宽带金属板结构。通过对所述异型金属板结构进行改动或增加H或L型槽结构，能够将所述天线装置的带宽和带阻特性进行变化。3G天线右下部渐变的部分决定了所述3G公共移动通信天线104的宽带特性，所述3G公共移动通信天线104的高度决定天线的中心频率，所述3G公共移动通信天线104最左侧的部分决定了低频谐振频率。所述3G公共移动通信天线104固定在一个3G宽带天线支架上，3G宽带天线支架设置在底板106上。
所述3G公共移动通信天线104、北斗双模天线、GPS双模天线实际测试的接收数据率和接收效果，与其他同等类型的商用天线的实际效果基本相同。
所述底板106长为132mm，宽为60mm，所述底板106的材质为锌合金。
所述双频螺旋天线分为双频螺旋天线外部101及双频螺旋天线内部107，所述双频螺旋天线内部107与底板106通过短路子102相连。短路子102的目的是减少电路的传输路径，在相同频率的情况下，降低所述天线装置的整体高度。为保证所述双频螺旋天线的美观，防止双频螺旋天线外部101老化锈蚀，能够在双频螺旋天线外部101加入包胶。
图2的曲线表示本发明一实施例的电压驻波比，从图中看出，所述天线为双频天线，驻波比小于等于2：1时，频率分别为350～367MHz、805～825MHz。
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的权利要求记载的保护范围。
Claims (5)
1.一种车载多频集成天线装置，其特征在于，所述集成天线装置包括：350MHz集群车台天线、800MHz集群车台天线、3G公共移动通信天线、FM天线、北斗双模天线、GPS双模天线、3G宽带天线支架、底板、外壳、馈线、短路子，所述350MHz集群车台天线和底板相连，所述800MHz集群车台天线和底板相连，所述350MHz集群车台天线、800MHz集群车台天线、3G公共移动通信天线、FM天线、北斗双模天线、GPS双模天线的下部安装在外壳内，所述3G公共移动通信天线设置为异型宽带金属板结构，所述3G公共移动通信天线固定在3G宽带天线支架上，所述3G宽带天线支架和底板相连，所述FM天线和底板连接，所述北斗双模天线和底板连接，所述GPS双模天线和底板连接，所述馈线通过底板中间的凹孔连接350MHz集群车台天线、800MHz集群车台天线、3G公共移动通信天线、FM天线、北斗双模天线、GPS双模天线，所述短路子将底板和外壳内部天线装置连接起来；
所述FM天线包括微带螺旋天线和放大电路；所述微带螺旋天线是一种等间隔的PCB螺旋天线，所述放大电路为两级FET放大电路；
所述350MHz集群车台天线是一种变螺距的双频螺旋天线；
所述800MHz集群车台天线是一种变螺距的双频螺旋天线。
2.根据权利要求1所述的一种车载多频集成天线装置，其特征在于，所述北斗双模天线为双层微带陶瓷双模天线。
3.根据权利要求1所述的一种车载多频集成天线装置，其特征在于，所述GPS双模天线为双层微带陶瓷双模天线。
4.根据权利要求1所述的一种车载多频集成天线装置，其特征在于，所述北斗双模天线、GPS双模天线由表面镀铜的陶瓷介质板构成。
5.根据权利要求1所述的一种车载多频集成天线装置，其特征在于，所述350MHz集群车台天线、800MHz集群车台天线、3G公共移动通信天线、FM天线、北斗双模天线、GPS双模天线的线束通过底板中间的凹孔接出。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |