CN107331950B - 一种圆形4g lte mimo车载天线 - Google Patents
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Abstract
一种圆形4G LTE MIMO车载天线，包括第一PCB板、第二PCB板、第三PCB板；第一PCB板与第二PCB板在空间上垂直布置，第一PCB板与第三PCB板在空间上平行布置；第一PCB板是圆形的平板，第一PCB板上设置有第三辐射器和第四辐射器，以及天线地和缝隙；第二PCB板是长方形的平板，第二PCB板上设置有第二辐射器、第一调谐器和第二调谐器；第三PCB板是长方形的平板，第三PCB板上设置有第一辐射器；第一PCB板、第二PCB板、第三PCB板都是厚度1毫米聚四氟乙烯板。第一辐射器、第二辐射器、第三辐射器、第四辐射器、第一调谐器、第二调谐器和天线地都是由附着在各PCB板上的铜箔构成；PCB板通过所敷铜箔电气连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种圆形4G LTE MIMO车载天线。
背景技术
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车载天线正是市场所期望产品。
研究现有的国内外车载天线技术，会发现通常有如下缺陷：
1.天线尺寸太大。主要是因为在车载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。
2.主天线与副天线之间的隔离度较低，这导致了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
本发明的目的就是要提供一种性能优良、且可应用于全球各个国家与地区的圆形4G LTE MIMO车载天线。
本发明采用如下技术方案：
一种圆形4G LTE MIMO车载天线，包括第一PCB板、第二PCB板、第三PCB板；所述第一PCB板与第三PCB板在空间上平行布置，所述第一PCB板、第三PCB板与第二PCB板在空间上垂直布置；所述第一PCB板、第二PCB板、第三PCB板上所敷的铜箔是电气连接的；
其中，所述第一PCB板是圆形的平板，所述第一PCB板上设置有第三辐射器和第四辐射器，以及天线地和缝隙；
进一步的，所述第三辐射器和第四辐射器，以及天线地都是由附着在第一PCB板上的铜箔构成；所述天线地附着于第一PCB板的上板面中间；所述第三辐射器和第四辐射器左右设置于第一PCB板的上板面前部；所述第一PCB板上开设有围绕天线地的前、后、左三侧设置的缝隙；
进一步的，所述第一PCB板上主要部分的尺寸为第一PCB板直径A1＝100mm,天线地的长度A2＝90mm,第四辐射器的长度A3＝24mm,第三辐射器的长度A4＝14mm,天线地线宽度A5＝40mm,缝隙宽度A6＝8mm,缝隙与板子边缘距离A7＝21.91mm；
所述第二PCB板是长方形的平板，所述第二PCB板上设置有第二辐射器和第一调谐器；
进一步的，所述第二辐射器和第一调谐器都是由附着在第二PCB板上的铜箔构成；第一调谐器构成分布式串联电感，第二调谐器与第一辐射器构成分布式并联电容；第二辐射器、第一调谐器和第二调谐器从后往前依次附着于第二PCB板的左面板的前端部；
进一步的，所述第二PCB板上主要部分的尺寸为第二PCB板的长度B1＝40mm,第二辐射器在第二PCB板长度方向上的铜箔宽度B2＝2mm,第二PCB板的宽度B3＝13.56mm,第二辐射器的在第二PCB板长度方向上的铜箔长度B4＝11.5mm,第一调谐器宽度B5＝4.5mm；
所述第三PCB板是长方形的平板，所述第三PCB板上设置有第一辐射器；
所述第一辐射器由附着在第三PCB板上的铜箔构成；第一辐射器附着于第三PCB板的上板面的左边缘；
进一步的，所述第三PCB板主要部分的尺寸为第三PCB板的长度C1＝40mm,第三PCB板的宽度C2＝20mm,第三PCB板边缘空隙宽度C3＝2mm,第一辐射器的铜箔上的缝隙宽度C4＝2mm。
进一步的，所述第一PCB板、第二PCB板、第三PCB板都是厚度1毫米聚四氟乙烯板。
本发明带来了下述有益效果：
1.主天线与副天线频带宽，包含现在所有的4G频段，即824MHz-960MHz/1710MHz-2690MHz。在整个工作频带内主天线电压驻波比(VSWR)小于3.0，如图5所示。在整个工作频带内副天线电压驻波比(VSWR)小于2.0，如图6所示。
2.主天线与副天线之间的隔离度高。主天线与副天线之间隔离度大于15dB。图7是主天线与副天线之间的隔离度与频率的关系曲线。在整个工作频段内，相关系数(ECC)小于0.2。
3.天线辐射性能好，天线在低频(824-960MHz)，增益大于1dBi，在高频1710-2690MHz，增益大于2.5dBi，如图8所示；
4.天线尺寸小，天线尺寸为直径100毫米，高度20毫米。
附图说明
附图1是本发明结构的爆炸示意图；
附图2是第一PCB板的平面结构示意图；
附图3是第二PCB板的平面结构示意图；
附图4是第三PCB板的平面结构示意图；
附图5是主天线电压驻波比(VSWR)；
附图6是副天线电压驻波比(VSWR)；
附图7是主天线与副天线之间的隔离度与频率的关系曲线；
附图8主天线增益；
附图9是天线组装后整体示意图；
图1中，1是第一PCB板，2是第二PCB板，3是第三PCB板；
图2中，11是第三辐射器，12是第四辐射器，13是天线地,14是缝隙；
图3中，21是第二辐射器，22是第一调谐器，23是第二调谐器：
图4中，31是第一辐射器；
图2、图3、图4中黑色的是敷铜箔的部分。
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:
如图，第一辐射器31和第二辐射器21、第一调谐器22和第二调谐器23以及天线地13构成4G LTE天线的主天线，主天线是寄生振子加载的单极天线。其中第一辐射器31通过缝隙加载的方式产生900MHz和1800MHz两个频段，第二辐射器21是寄生振子，产生一个大约2GHz的谐振，天线地13上的缝隙14产生一个大约在2.3GHz的谐振。这样高频就会有三个谐振联合在一起，形成较宽带宽，从而可以覆盖1710-2690MHz整个频段。另外，天线地13加载缝隙14后会在低频产生谐振，这样低频的带宽得到拓宽和改善。第一调谐器22构成分布式串联电感，主要用于改善天线高频的性能，第二调谐器23与第一辐射器31构成分布式并联电容，主要用于改善天线低频性能。
4G LTE副天线由第三辐射器11和第四辐射器12组成，第四辐射器12是单极天线，第三辐射器11是寄生振子，整体上寄生振子和单极天线共同形成一个宽带天线，频段覆盖1710-2690MHz。另外，副天线与主天线空间上互相垂直，可以提高二者之间的隔离度。
优化的方案中，第一PCB板1、第二PCB板2、第三PCB板3都是厚度1毫米聚四氟乙烯板。
所述天线的相关技术指标见图5-图8。
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)
1.一种圆形4G LTE MIMO车载天线，其特征是包括第一PCB板、第二PCB板、第三PCB板；所述第一PCB板与第三PCB板在空间上平行布置，所述第一PCB板、第三PCB板与第二PCB板在空间上垂直布置；
其中，所述第一PCB板是圆形的平板，所述第一PCB板上设置有第三辐射器和第四辐射器，以及天线地和缝隙；
所述第三辐射器和第四辐射器，以及天线地都是由附着在第一PCB板上的铜箔构成；所述天线地附着于第一PCB板的上面中间；所述第三辐射器和第四辐射器左右设置于第一PCB板的上板面前部；所述第一PCB板上具有围绕天线地的前、后、左三侧设置的缝隙；
所述第二PCB板是长方形的平板，所述第二PCB板上设置有第二辐射器、第一调谐器和第二调谐器；
所述第二辐射器、第一调谐器和第二调谐器都是由附着在第二PCB板上的铜箔构成；第一调谐器构成分布式串联电感，第二调谐器与第一辐射器构成分布式并联电容；第二辐射器、第一调谐器和第二调谐器相对于第一PCB板前端的第四辐射器位置从后往前依次附着于第二PCB板上；
所述第三PCB板是长方形的平板，所述第三PCB板上设置有第一辐射器；
所述第一辐射器是由附着在第三PCB板上的铜箔构成；第一辐射器的一端附着于第三PCB板的上板面的左边缘；所述第一PCB板、第二PCB板、第三PCB板上所敷的铜箔是电气连接的；所述第二辐射器和第三辐射器是寄生振子，第四辐射器是单极天线；第一辐射器、第二辐射器、第一调谐器和第二调谐器以及天线地构成主天线，该主天线是寄生振子加载的单极天线。
2.根据权利要求1所述的一种圆形4G LTE MIMO车载天线，其特征是所述第一PCB板的尺寸为第一PCB板直径A1＝100mm,天线地的长度A2＝90mm,第四辐射器的长度A3＝24mm,第三辐射器的长度A4＝14mm,天线地线宽度A5＝40mm,缝隙宽度A6＝8mm,缝隙与板子边缘距离A7＝21.91mm；
所述第二PCB板的尺寸为第二PCB板的长度B1＝40mm,第二辐射器在第二PCB板长度方向上的铜箔宽度B2＝2mm,第二PCB板的宽度B3＝13.56mm,第二辐射器的在第二PCB板长度方向上的铜箔长度B4＝11.5mm,第一调谐器宽度B5＝4.5mm；
所述第三PCB板的尺寸为第三PCB板的长度C1＝40mm,第三PCB板的宽度C2＝20mm,第三PCB板边缘空隙宽度C3＝2mm,第一辐射器的铜箔上的缝隙宽度C4＝2mm。
3.根据权利要求1或2任一项所述的一种圆形4G LTE MIMO车载天线，其特征是所述第一PCB板、第二PCB板、第三PCB板都是厚度1毫米聚四氟乙烯板。
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