CN105896084B - 一种全频段车载天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全频段车载天线，包括天线支架，天线支架上设有天线底板，天线底板上设有天线辐射器，天线辐射器包括副天线、主天线、隔离器以及天线PCB板；天线PCB板设置在天线底板上，副天线与主天线设置在天线底板上，隔离器设置在天线底板上；天线PCB板连接有第一同轴线、第二同轴线；天线支架上设有天线罩，天线罩罩住天线PCB板。本发明实现天线的宽频特性，提高主天线与副天线之间的隔离度。

Description

一种全频段车载天线
技术领域
本发明涉及一种天线，特别涉及一种全频段车载天线。
背景技术
目前在全球范围内，移动通信正在从第三代(3G)快速向第四代(4G)过渡。4G通信的发展方兴未艾，正在迅速地应用到众多通信领域，如车联网、物联网等。其中车联网是最为迅猛发展的领域之一，一款性能优良可以应用于全球各个国家与地区的4G车载天线正是业界所期望产品。
国内外类似车载天线，主要有以下几个问题：天线尺寸太大。在现在车上电子设备日益增多的背景下，天线安装的空间位置越来越受到限制，因此必须尽可能缩小天线的尺寸。频带太窄。频带只能包含部分通信频带，如国内主天线频段一般是824-960MHz/1710-2690MHz，而副天线只包含高频段，即1710-2690MHz，而国外，如美国的FDD LTE则主要使用低频部分。有些设计使用开关在不同的频带之间切换来实现宽频带，这一方面增加了天线的成本与通信系统的复杂程度，有些情况下也很难实现。主天线与副天线之间的隔离度较低。由于主副天线之间隔离度低，导致主副天线相关性较高，而4G通信之所以数据传送速度快，其中关键的技术之一就是利用几个独立的传输通道进行数据的传输，如果通道之间的相关性高，必将影响系统的数据上行与下行传输速度。而有些设计为了提高隔离度，不惜牺牲天线的效率。结果导致整个系统的灵敏度降低，同样地在网络信号较弱的地区，数据传输速度降低。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种实现天线的宽频特性，提高主天线与副天线之间的隔离度的全频段车载天线。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
一种全频段车载天线，包括天线支架，天线支架上设有天线底板，天线底板上设有天线辐射器，天线辐射器包括副天线、主天线、隔离器以及天线PCB板；天线PCB板设置在天线底板上，副天线与主天线设置在天线底板上，隔离器设置在天线底板上；天线PCB板连接有第一同轴线、第二同轴线；天线支架上设有天线罩，天线罩罩住天线PCB板；主天线包括两两连接的主辐射PCB板、主接地PCB板以及主馈电PCB板；主辐射PCB板、主接地PCB板以及主馈电PCB板设置在天线PCB板上；副天线包括两两连接的副辐射PCB板、副接地PCB板以及副馈电PCB板；副辐射PCB板、副接地PCB板以及副馈电PCB板设置在天线PCB板上；天线PCB板上设有第一共面波导传输线与第二共面波导传输线；第一同轴线的一端为自由端，第一同轴线的另一端与第一共面波导传输线的一端连接，第一共面波导传输线的另一端与主馈电PCB板连接，主馈电PCB板与主辐射PCB板连接；第二同轴线的一端为自由端，第二同轴线的另一端与第二共面波导传输线的一端连接，第二共面波导传输线的另一端与副馈电PCB板连接，副馈电PCB板与副辐射PCB板连接。
进一步地，所述隔离器为双频隔离器。
进一步地，所述隔离器设置在天线PCB板的中部。
进一步地，所述隔离器与天线PCB板呈45°夹角布置。
进一步地，所述副天线与主天线分别位于天线PCB板的对角上；这样可以最大化二者之间的空间距离，提高隔离度。
进一步地，所述天线PCB板上设有第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙以及第四缝隙。
采用上述技术方案的全频段车载天线，副天线与主天线采用平面倒F天线加寄生振子的方式来实现；平面倒F天线是典型的低剖面全向天线；一般采用在天线辐射面上开槽的方式来改变天线在其二次谐波处的阻抗特性，以此来实现天线的双频特性。为了提高主天线与副天线之间的隔离度，把主副天线辐射器分别放置在天线PCB板的对角上；把主天线与副天线分别放置在天线PCB板的对角上，这样天线间的距离最大；使用隔离器，减小主副天线间的空间耦合；采用的隔离器是双频的；其作用在于改变天线的辐射方向图，从而增加天线间的隔离度；在天线的馈电上，使主副天线相位差度。给主天线与副天线馈电的共面波导传输线在低频段的长度差为半波长，即180度相位差。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为本发明全频段车载天线的结构示意图。
图2为本发明所述天线辐射器的结构示意图。
图3为本发明所述主天线的电压驻波比图。
图4为本发明所述副天线的电压驻波比图。
图5为本发明所述主天线与副天线之间隔离度图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图5所示，一种全频段车载天线，包括天线支架4，天线支架4上设有天线底板3，天线底板3上设有天线辐射器2，天线辐射器2包括副天线8、主天线9、隔离器18以及天线PCB板7；天线PCB板7设置在天线底板3上，副天线8与主天线9设置在天线底板3上，隔离器18设置在天线底板3上；天线PCB板7连接有第一同轴线5、第二同轴线6；天线支架4上设有天线罩1，天线罩1罩住天线PCB板7；主天线9包括两两连接的主辐射PCB板10、主接地PCB板11以及主馈电PCB板12；主辐射PCB板10、主接地PCB板11以及主馈电PCB板12设置在天线PCB板7上；副天线8包括两两连接的副辐射PCB板15、副接地PCB板16以及副馈电PCB板17；副辐射PCB板15、副接地PCB板16以及副馈电PCB板17设置在天线PCB板7上；天线PCB板7上设有第一共面波导传输线13与第二共面波导传输线14；第一同轴线5的一端为自由端，第一同轴线5的另一端与第一共面波导传输线13的一端连接，第一共面波导传输线13的另一端与主馈电PCB板12连接，主馈电PCB板12与主辐射PCB板10连接；第二同轴线6的一端为自由端，第二同轴线6的另一端与第二共面波导传输线14的一端连接，第二共面波导传输线14的另一端与副馈电PCB板17连接，副馈电PCB板17与副辐射PCB板15连接；隔离器18为双频隔离器；隔离器18设置在天线PCB板7的中部；隔离器18与天线PCB板7呈45°夹角布置；副天线8与主天线9分别位于天线PCB板7的对角上；这样可以最大化二者之间的空间距离，提高隔离度；天线PCB板7上设有第一缝隙19、第二缝隙20、第三缝隙21以及第四缝隙22。
本发明全频段车载天线，副天线8与主天线9采用平面倒F天线加寄生振子的方式来实现；平面倒F天线是典型的低剖面全向天线；一般采用在天线辐射面上开槽的方式来改变天线在其二次谐波处的阻抗特性，以此来实现天线的双频特性。但是对于4G天线来说，这个频带宽度是不够的；采用增加一个1/4波长的寄生振子的方式在高频处产生一个附加的谐振；另外，通过大量的电磁仿真计算，适当地选择天线的馈电点位置非但可以对天线辐射体进行馈电，也可以同时激励起参考地在低频的辐射，而参考地除了在低频处的辐射，其二次谐振正好落在天线高频处。这样整个天线在低频有两个谐振，一个是天线本身的谐振，另一个是天线地所产生，在高频处则有三个谐振，天线辐射器二次谐波、寄生振子和天线地的二次谐波；这样天线的带宽可以完全覆盖整个4G通信频带，即698-960MHz/1710-2690MHz。为了进一步展宽频带，使用缺陷地；即在天线的参考地上特定位置增加特定形状与尺寸的缝隙，以此来改变天线的阻抗的频率特性来达到拓宽天线频带的目的；为了提高主天线与副天线之间的隔离度，采用了三个方法：1、空间隔离，把主副天线辐射器分别放置在天线PCB板的对角上；把主天线与副天线分别放置在天线PCB板的对角上，这样天线间的距离最大。2、使用隔离器，减小主副天线间的空间耦合。采用的隔离器是双频的；其作用在于改变天线的辐射方向图，从而增加天线间的隔离度。3、在天线的馈电上，使主副天线相位差180度。给主天线与副天线馈电的共面波导传输线在低频段的长度差为半波长，即180度相位差。采用该方式在于使PCB板上射频电流在相交处互相抵消，从而提高隔离度。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种全频段车载天线，包括天线支架，其特征在于：天线支架上设有天线底板，天线底板上设有天线辐射器，天线辐射器包括副天线、主天线、隔离器以及天线PCB板；天线PCB板设置在天线底板上，副天线与主天线设置在天线底板上，隔离器设置在天线底板上；天线PCB板连接有第一同轴线、第二同轴线；天线支架上设有天线罩，天线罩罩住天线PCB板；主天线包括两两连接的主辐射PCB板、主接地PCB板以及主馈电PCB板；主辐射PCB板、主接地PCB板以及主馈电PCB板设置在天线PCB板上；副天线包括两两连接的副辐射PCB板、副接地PCB板以及副馈电PCB板；副辐射PCB板、副接地PCB板以及副馈电PCB板设置在天线PCB板上；天线PCB板上设有第一共面波导传输线与第二共面波导传输线；第一同轴线的一端为自由端，第一同轴线的另一端与第一共面波导传输线的一端连接，第一共面波导传输线的另一端与主馈电PCB板连接，主馈电PCB板与主辐射PCB板连接；第二同轴线的一端为自由端，第二同轴线的另一端与第二共面波导传输线的一端连接，第二共面波导传输线的另一端与副馈电PCB板连接，副馈电PCB板与副辐射PCB板连接；隔离器设置在天线PCB板的中部；隔离器与天线PCB板呈45°夹角布置。
2.根据权利要求1所述的全频段车载天线，其特征在于：隔离器为双频隔离器。
3.根据权利要求1所述的全频段车载天线，其特征在于：副天线与主天线分别位于天线PCB板的对角上。
4.根据权利要求1所述的全频段车载天线，其特征在于：天线PCB板上设有第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙以及第四缝隙。
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