CN106410398A - 一种基于石墨烯材料的全透明宽频带车载天线 - Google Patents
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Abstract
一种基于石墨烯材料的全透明宽频带车载GPS/BDS/GLONASS三合一天线，包括透明薄膜和附着在透明薄膜上的石墨烯薄层，用激光雕刻的方法将石墨烯薄层形成所需要的天线形状图案，天线由天线臂1和天线臂2两部分组成。天线臂1和天线臂2的辐射具有相同的幅度，空间上互相垂直，相位差90度，具有圆极化辐射特性，天线上还设置有馈电点，透明薄膜采用PET材料。通过仿真计算，得到天线形状和尺寸的最优值。石墨烯材料具有良好的透光性，透光率可以达到90％以上，且具有优良的导电性，石墨烯天线可以方便地贴在前挡风玻璃上，相比较于现在通常的具有高介电常数的陶瓷介质的导航天线具有较宽的带宽，能够覆盖BDS、GPS和GLONASS三个频段。
Description
技术领域
本发明涉及一种车载天线，具体地说，是一种基于石墨烯材料的全透明宽频带车载天线。
背景技术
随着车载定位导航技术的发展，导航系统几乎成为汽车的标准配置，而接收天线是车载导航系统必不可少的关键部件。目前常用的有GPS、BDS、Glonass等几种导航系统，这几种车载导航系统中，基本上天线都是采用陶瓷介质的微带天线，所用的陶瓷介质的相对介电常数介于20和50之间。由于陶瓷介质的介电常数较高，所以天线的尺寸较小，带宽较窄。而对于现在越来越多的要求复合导航、即GPS、BDS、Glonass等几种导航系统同时工作的环境下，就需要采用介电常数较低的介质材料或采用多层天线层叠的方式。但是这两种措施都会带来一些新的问题：在采用介电常数较低的材料的情况下，虽然天线的带宽会增加，但是天线的尺寸也会变大；如果采用多层天线层叠的方式，那么天线的整体高度也会变大。也就是说，无论是采用低介电常数材料还是采用多层层叠形式来实现导航定位天线的多频段都会引起天线整体尺寸的增大。显然，在汽车内设备逐渐增多的情况下，天线尺寸变大使得在选择天线安装位置时变得比较困难。而如果将天线安装在车外，就需要较长的同轴馈线。这又会带来新的问题，比如馈线长会导致衰减增大，还会使天线安装成本增加，馈线过长还会引入较大的干扰信号等等。因此如果能就近把天线安装在前挡风玻璃上，既能降低成本也能使天线的整体性能最佳。但是现有技术中，无论是是陶瓷介质的天线，还是柔性印刷电路板形式的天线，都不可能贴在前挡风玻璃上，因为这会阻挡驾驶人员的视野，也不美观。
发明内容
本发明的目的就是要提出一种可以贴在前挡风玻璃上、基于石墨烯材料的全透明宽频带车载GPS/BDS/GLONASS三合一天线。
本发明采用如下技术方案：
一种基于石墨烯材料的全透明宽频带车载GPS/BDS/GLONASS三合一天线，包括透明薄膜和附着在透明薄膜上的石墨烯薄层，然后用激光雕刻的方法将石墨烯薄层加工成所需要的天线形状图案，其中所述天线由天线臂1和天线臂2两部分组成。所述天线臂1和天线臂2的辐射具有相同的幅度，空间上互相垂直，相位差90度，具有圆极化辐射特性，所述天线上还设置有馈电点，透明薄膜采用PET材料。
优化的，所述天线外形尺寸为A＝45mm，B＝50mm，石墨烯薄层厚度0.3mm。
进一步优化的设计是，通过仿真计算，所述天线形状和各部分的尺寸都有最优值，其中所述天线的天线臂1和天线臂2的形状分别是“[”形和“]”形，主要尺寸包括：
C＝4mm，D＝5mm，F＝18.5mm，G＝25mm，H＝20.5mm，I＝20mm。
由于石墨烯材料具有良好的透光性，透光率可以达到90％以上，几乎是全透明的，且具有优良的导电性，石墨烯天线可以方便地贴在前挡风玻璃上，相比较于现在通常的具有高介电常数的陶瓷介质的导航天线具有较宽的带宽，其工作频率能是频率范围是1559MHz至1606MHz，能够覆盖BDS、GPS和GLONASS三个频段。
附图说明：
附图1是本发明优化设计的结构示意图；
图中，1是PET透明薄膜，2是填充线充满的地方，是附着在PET透明薄膜1上的石墨烯天线，3、4分别是天线臂1和天线臂2，5方框内是石墨烯天线的馈电处，A、B、C、D、F、G、H、I是天线各重要部位的尺寸。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明：
图1中，1是PET透明薄膜，2是附着在PET透明薄膜1上的石墨烯天线，是采用激光雕刻的方法把PET透明薄膜1上的石墨烯附着层雕刻成需要的天线形状，3、4分别是天线臂1和天线臂2，5方框内是石墨烯天线的馈电处；
优化的实施方案是，天线外形尺寸为A＝45mm，B＝50mm。
为使天线的性能达到最佳水平，通过仿真计算，石墨烯天线形状和各部分的尺寸都有最优值，其中天线的天线臂1和天线臂2的形状分别是“[”形和“]”形，主要尺寸包括：
C＝4mm，D＝5mm，F＝18.5mm，G＝25mm，H＝20.5mm，I＝20mm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种基于石墨烯材料的全透明宽频带车载天线，其特征是包括透明薄膜和附着在透明薄膜上天线形状图案的石墨烯薄层，其中所述天线由天线臂1和天线臂2两部分组成；天线臂1和天线臂2的辐射具有相同的幅度，所述天线上还设置有馈电点，透明薄膜采用PET材料。
2.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯材料的全透明宽频带车载天线，其特征是所述天线外形尺寸为A＝45mm，B＝50mm，石墨烯薄层厚度0.3mm。
3.根据权利要求1或2任一项所述的一种基于石墨烯材料的全透明宽频带车载天线，其特征是所述天线的天线臂1和天线臂2的形状分别是“[”形和“]”形，主要部位的尺寸为
C＝4mm，D＝5mm，F＝18.5mm，G＝25mm，H＝20.5mm，I＝20mm。
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