CN105024157A - 空气测量型天线装置 - Google Patents

Abstract

空气测量型天线装置包括第一信号接收单元、第二信号接收单元、电路板以及调谐单元，第一信号接收单元包括基板及微带贴片层，第二信号接收单元包括金属件及接地件，金属件通过接地件与电路板连接，基板设置于金属件上，微带贴片层设置于基板上并与金属件共用空气辐射介质层；调谐单元包括固定板、第一调谐锯齿以及若干第二调谐锯齿；固定板设置于电路板上，第一调谐锯齿均匀设置于金属件上，第二调谐锯齿与第一调谐锯齿一一对应。本发明中第一调谐锯齿与第二调谐锯齿一一对应设置，从而在有限的面积内，尽可能多的设置第一调谐锯齿与第二调谐锯齿，以在实现小型化结构的同时，较好地改善轴比带宽、波束宽带和低仰角辐射增益等性能参数。

Description

空气测量型天线装置

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种空气测量型天线装置。

背景技术

传统微带天线由于带宽窄，尤其是低介电常数的介质作为天线基板材料时，低仰角增益较低，造成天线对低角度卫星信号接收性能较差；虽然高介电常数的介质可以提高波束带宽，但会导致天线的带宽变窄。如此，需要采用双层结构或多层结构才可以实现天线的双频L1(1521MHz～1620MHz)和L2(1160MHz～1300MHz)卫星信号良好接收。然而，传统的层叠式双频天线装置，又难以实现天线轻小型化结构设计，并且成本较高。

通常，为了增加带宽要求，需要将传统微带天线中介质基板增厚，一般要达到3mm～12mm。但这样天线表面的表面波增加，将影响天线性能；同时产品重量以及成本均会相应增加；而如果单层介质增加到7mm以上，加工难度大，加工成本高，随之也会造成产品不良率增加。

发明内容

基于此，有必要提供一种具有优异的广角轴比与低仰角增益且结构轻小型化的空气测量型天线装置。

空气测量型天线装置第一信号接收单元、第二信号接收单元、电路板以及调谐单元，所述第一信号接收单元包括基板及微带贴片层，所述第二信号接收单元包括金属件及若干接地件，若干所述接地件的一端与所述金属件连接，另一端由所述金属件向所述电路板方向延伸并与所述电路板接地连接，所述金属件通过若干所述接地件支撑并接地连接于所述电路板上，且所述金属件与所述电路板之间具有空气辐射介质层；所述基板设置于所述金属件上，所述微带贴片层设置于所述基板上并与所述金属件共用所述空气辐射介质层；所述调谐单元包括固定板、若干第一调谐锯齿以及若干第二调谐锯齿；所述固定板设置于所述电路板上并与所述金属件间隔预定距离，若干所述第一调谐锯齿均匀设置于所述金属件上并由所述金属件向所述固定板方向延伸，若干所述第二调谐锯齿均匀设置于所述固定板上并由所述固定板向所述金属件方向延伸，若干所述第一调谐锯齿与若干所述第二调谐锯齿一一对应。

在其中一个实施例中，若干所述第一调谐锯齿沿周向均匀设置于所述金属件的外缘并向所述电路板方向延伸，若干所述第二调谐锯齿沿周向均匀设置于所述固定板的外缘并向所述金属件方向延伸，每个所述第一调谐锯齿与每个所述第二调谐锯齿面对面设置且两者之间保留耦合作用间隙。

在其中一个实施例中，若干第二调谐锯齿均匀分布于若干所述第一调谐锯齿的外围，且每个所述第一调谐锯齿与其相对的每个所述第二调谐锯齿在平行于所述固定板方向上的投影相互重合。

在其中一个实施例中，每个所述第一调谐锯齿与每个所述第一调谐锯齿均为长方形板状，且每个所述第一调谐锯齿沿所述金属件周向方向上的宽度等于每个所述第二调谐锯齿沿所述固定板周向方向上的宽度。

在其中一个实施例中，若干所述第一调谐锯齿与所述金属件一体成型，若干所述第二调谐锯齿与所述固定板一体成型。

在其中一个实施例中，所述金属件上开设有与所述空气辐射介质层连通的通孔，所述基板上开设有与所述通孔对应的安装孔，所述微带贴片层设置于所述安装孔内。

在其中一个实施例中，所述微带贴片层的外缘沿水平方向均匀设置有若干外锯齿，所述金属件中所述通孔的内缘沿水平方向均匀设置有若干内锯齿，若干所述外锯齿与若干所述内锯齿交叉设置且两者在垂直方向的投影相互啮合。

在其中一个实施例中，每个所述外锯齿为外侧两角切角处理的四边形结构，每个所述内锯齿为在垂直方向上投影啮合于相邻两个所述外锯齿之间的梯形。

在其中一个实施例中，若干所述接地件由若干所述内锯齿远离所述金属件的末端向靠近所述电路板方向垂直延伸形成。

在其中一个实施例中，所述微带贴片层的几何中心与所述金属件的几何中心重合，所述微带贴片层上中心对称设置有四个第一馈电点，所述金属件上中心对称设置有四个第二馈电点。

本发明空气测量型天线装置中第一信号接收单元与第二信号接收单元之间共用空气辐射介质层，使空气型测量天线装置表面不会形成表面波，从而使天线性能更好。同时，金属件边缘的若干第一调谐锯齿与固定板外围的若干第二调谐锯齿组成电抗调谐网络，且若干第一调谐锯齿与若干第二调谐锯齿为一一对应设置，从而可以在金属件与固定板的有限的面积内，尽可能多的设置第一调谐锯齿与第二调谐锯齿，以在实现空气型天线装置的小型化结构的同时，较好地改善空气型天线装置的轴比带宽、波束宽带和低仰角辐射增益等性能参数，应用于终端设备上使得测量精度更加精确。

附图说明

图1为本发明一实施方式的空气测量型天线装置的结构示意图；

图2为图1所示空气测量型天线装置中第一信号接收单元的结构示意图；

图3为图1所示空气测量型天线装置中第二信号接收单元的结构示意图；

图4为图1所示空气测量型天线装置中调谐单元的部分结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参照图1，本发明一较佳实施例中，空气测量型天线装置100包括电路板(图未示)、第一信号接收单元10、第二信号接收单元30以及调谐单元50。其中，第二信号接收单元30设置于电路板上，第一信号接收单元10设置于第二信号接收单元30上，调谐单元50设置于电路板上且位于第二信号接收单元30的外围，用于改善空气测量型天线装置100的天线轴比带宽、低仰角辐射增益等性能参数。在本具体实施例中，第一信号接收单元10为高频信号接收单元，第二信号接收单元30为低频信号接收单元。

请一并参看图2与图3，第一信号接收单元10包括基板11及微带贴片层13。第二信号接收单元30包括金属件31及若干接地件33。其中，若干接地件33的一端与金属件31连接，另一端由金属件31向电路板方向延伸并与电路板接地连接。金属件31通过若干接地件33支撑并接地连接于电路板上，且金属件31与电路板之间具有空气辐射介质层。基板11上开设有固定孔110，并通过螺栓等锁附件112(如图1所示)固定连接于金属件31上，用于固定微带贴片层13。微带贴片层13设置于基板11上并与金属件31共用空气辐射介质层，如此可有效抑制空气测量型天线装置100的表面波效应，进而在保证空气测量型天线装置100性能指标的同时，又实现空气测量型天线装置100的轻小型化结构设计。在本具体实施例中，金属件31为外边缘为圆形的金属薄片，与原有双层微带贴片天线相比，采用普通金属薄片作为辐射体，易于成形，且由于不涉及普通微带天线的金属化过孔等工艺，加工简单。基板11为设置于金属件31上厚度为1mm的圆形聚四氟乙烯PC板。

具体地，微带贴片层13的几何中心与金属件31的几何中心重合。微带贴片层13上中心对称设置有四个第一馈电点130，用于将接收到的高频信号馈送到各自对应的耦合网络和低噪声放大电路合成处理。金属件31上中心对称设置有四个第二馈电点310，用于将接收到的低频信号馈送到各自对应的耦合网络和低噪声放大电路合成处理。四个第一馈电点130与四个第二馈电点310以同一个中心中心对称，且四个第二馈电点310位于四个第一馈电点130的外围，从而有效改善空气测量型天线装置100相位中心稳定性。

金属件31上开设有与空气辐射介质层连通的通孔312。通孔312的内缘沿水平方向均匀设置有若干内锯齿313。若干接地件33由若干内锯齿313远离金属件31的末端向靠近电路板方向垂直延伸形成，并与所述电路板接地连接。基板11上开设有与通孔312相匹配的安装孔112，微带贴片层13相匹配地安装于安装孔112内。微带贴片层13的外缘沿水平方向均匀设置有若干外锯齿113。若干外锯齿113与若干内锯齿313交叉设置且两者在垂直方向的投影相互啮合。如此，空气测量型天线装置100中高频接收单元和低频信号接收单元在垂直投影面上交叉“共面”，实现空气测量型天线装置100结构的紧凑小型化。在本具体实施例中，每个外锯齿113为外侧两角切角处理的四边形结构，每个内锯齿313为在垂直方向上的投影啮合于相邻两个外锯齿113之间的梯形。

请一并参看图3与图4，调谐单元50包括固定板51、若干第一调谐锯齿53以及若干第二调谐锯齿55。固定板51设置于电路板上，若干第一调谐锯齿53均匀设置于金属件31上并由金属件31向固定板51方向延伸，若干第二调谐锯齿55均匀设置于固定板51上并由固定板51向金属件31方向延伸，若干第一调谐锯齿53与若干第一调谐锯齿53一一对应。

具体地，固定板51为设置于电路板上的中空圆形板状，其中空部分与通孔312连通。若干第一调谐锯齿53沿周向设置于金属件31的外缘并向电路板方向向下延伸。若干第二调谐锯齿55沿周向均匀设置于固定板51的外缘并向金属件31方向向上延伸。若干第二调谐锯齿55均匀分布于若干第一调谐锯齿53的外围。每个第一调谐锯齿53与每个第二调谐锯齿55面对面设置(如图1所示)，且两者之间保留耦合作用间隙。每个第一调谐锯齿53与其相对的每个第二调谐锯齿55在平行于固定板51方向上的投影相互重合，即每个第一调谐锯齿53沿金属件31周向方向上的宽度及沿金属件31轴向方向上的高度分别等于每个第二调谐锯齿55沿固定板51周向方向上的宽度及沿固定板51轴向方向上的高度。在本具体实施例中，若干第一调谐锯齿53与若干第二调谐锯齿55均为长方形板状。其中，若干第一调谐锯齿53与金属件31一体成型，若干第二调谐锯齿55与固定板51一体成型。同时，固定板51及设置于其上的若干第二调谐锯齿55均采用金属件。

在本发明中，空气型测量天线装置100具有以下优点：

1、性能优越：第一信号接收单元10与第二信号接收单元30之间共用空气辐射介质层，使空气型测量天线装置100表面不会形成表面波，从而使天线性能更好。同时，金属件31边缘的若干第一调谐锯齿53与固定板51外围的若干第二调谐锯齿55组成电抗调谐网络，且若干第一调谐锯齿53与若干第二调谐锯齿55为面对面的一一设置，从而可以在金属件31与固定板51的有限的面积内，尽可能多的设置第一调谐锯齿53与第二调谐锯齿55，以在实现空气型天线装置100的小型化结构的同时，较好地改善空气型天线装置100的轴比带宽、波束宽带和低仰角辐射增益等性能参数，应用于终端设备上使得测量精度更加精确。

2、低成本：第二信号接收单元30中的低频信号接收装置(金属件31)和外围的调谐单元50均采用金属件(一般0.2mm～1mm厚)制作，并且高频信号接收的微带贴片层13采用厚度为1mm的聚四氟乙烯板固定，两者以空气作为高低频信号接收单元共用辐射介质层，相比传统的高频材料(微带天线的基板)，成本很低。

3、结构紧凑：第一信号接收单元10中微带贴片层13和第二信号接收单元30中金属件31在垂直投影面上交叉“共面”设计，实现空气型测量天线装置100结构的紧凑化设计，可靠性高。

4、加工简单：第二信号接收单元30中金属件31采用普通金属薄片作为辐射体，易于成形，且由于不涉及普通微带天线的金属化过孔等工艺，加工简单，并且不受电路板加工厚度影响，容易制作较厚的空气型测量天线装置100(越厚带宽越宽，性能会更好)。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种空气测量型天线装置，其特征在于，包括第一信号接收单元、第二信号接收单元、电路板以及调谐单元，所述第一信号接收单元包括基板及微带贴片层，所述第二信号接收单元包括金属件及若干接地件，若干所述接地件的一端与所述金属件连接，另一端由所述金属件向所述电路板方向延伸并与所述电路板接地连接，所述金属件通过若干所述接地件支撑并接地连接于所述电路板上，且所述金属件与所述电路板之间具有空气辐射介质层；所述基板设置于所述金属件上，所述微带贴片层设置于所述基板上并与所述金属件共用所述空气辐射介质层；所述调谐单元包括固定板、若干第一调谐锯齿以及若干第二调谐锯齿；所述固定板设置于所述电路板上并与所述金属件间隔预定距离，若干所述第一调谐锯齿均匀设置于所述金属件上并由所述金属件向所述固定板方向延伸，若干所述第二调谐锯齿均匀设置于所述固定板上并由所述固定板向所述金属件方向延伸，若干所述第一调谐锯齿与若干所述第二调谐锯齿一一对应。

2.如权利要求1所述空气测量型天线装置，其特征在于，若干所述第一调谐锯齿沿周向均匀设置于所述金属件的外缘并向所述电路板方向延伸，若干所述第二调谐锯齿沿周向均匀设置于所述固定板的外缘并向所述金属件方向延伸，每个所述第一调谐锯齿与每个所述第二调谐锯齿面对面设置且两者之间保留耦合作用间隙。

3.如权利要求1所述空气测量型天线装置，其特征在于，若干第二调谐锯齿均匀分布于若干所述第一调谐锯齿的外围，且每个所述第一调谐锯齿与其相对的每个所述第二调谐锯齿在平行于所述固定板方向上的投影相互重合。

4.如权利要求1所述空气测量型天线装置，其特征在于，每个所述第一调谐锯齿与每个所述第一调谐锯齿均为长方形板状，且每个所述第一调谐锯齿沿所述金属件周向方向上的宽度等于每个所述第二调谐锯齿沿所述固定板周向方向上的宽度。

5.如权利要求1所述空气测量型天线装置，其特征在于，若干所述第一调谐锯齿与所述金属件一体成型，若干所述第二调谐锯齿与所述固定板一体成型。

6.如权利要求1所述空气测量型天线装置，其特征在于，所述金属件上开设有与所述空气辐射介质层连通的通孔，所述基板上开设有与所述通孔对应的安装孔，所述微带贴片层设置于所述安装孔内。

7.如权利要求6所述空气测量型天线装置，其特征在于，所述微带贴片层的外缘沿水平方向均匀设置有若干外锯齿，所述金属件中所述通孔的内缘沿水平方向均匀设置有若干内锯齿，若干所述外锯齿与若干所述内锯齿交叉设置且两者在垂直方向的投影相互啮合。

8.如权利要求7所述空气测量型天线装置，其特征在于，每个所述外锯齿为外侧两角切角处理的四边形结构，每个所述内锯齿为在垂直方向上投影啮合于相邻两个所述外锯齿之间的梯形。

9.如权利要求7所述空气测量型天线装置，其特征在于，若干所述接地件由若干所述内锯齿远离所述金属件的末端向靠近所述电路板方向垂直延伸形成。

10.如权利要求1所述空气测量型天线装置，其特征在于，所述微带贴片层的几何中心与所述金属件的几何中心重合，所述微带贴片层上中心对称设置有四个第一馈电点，所述金属件上中心对称设置有四个第二馈电点。