CN113964499A - 一种车载天线单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车载天线单元，包括：第一介质层和第一金属线圈；在第一介质层的长度延伸方向上，第一金属线圈具有馈电端和尾端，第一金属线圈自馈电端向尾端环绕第一介质层螺旋延伸。本发明可解决车载天线单元增益偏低的问题。

Description

一种车载天线单元

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种车载天线单元。

背景技术

在汽车天线应用领域，为了汽车美观要求，对天线的体积有着很严格的要求。相比于频率高的4G，GPS/BD等天线，车载FM在中国的频段为87.5-108MHz，对于这种低频段信号，使用单极子天线，会导致天线的尺寸很大，所以在车载收音天线中，会用螺旋天线代替单极子天线以减小天线的尺寸。但是现有技术中的传统螺旋车载收音天线因为线圈之间的电流方向相反，相互之间抵消一部分，导致车载收音天线出现增益偏低的问题。

发明内容

基于上述问题本发明提供一种车载天线单元，以解决车载天线单元增益偏低的问题。

本发明提供一种车载天线单元，包括：第一介质层和第一金属线圈；在第一介质层的长度延伸方向上，第一金属线圈具有馈电端和尾端，第一金属线圈自馈电端向尾端环绕第一介质层螺旋延伸。

可选的，第一金属线圈包括：第一金属层，第一金属层包括多条平行设置的第一金属线；第一金属层位于第一介质层的一侧表面；第二金属层，第二金属层包括多条平行设置的第二金属线；第二金属层位于第一介质层背向第一金属层一侧表面；第一金属线在第一介质层背向第一金属层一侧的表面的投影与第二金属线间具有夹角。

可选的，第一介质层具有相对的两行/两列第一通孔，各第一通孔中均填充有第三金属层；每一通孔中的第三金属层均分别连接所在第一通孔两侧表面的第一金属线和第二金属线，使相邻的第一金属层中的第一金属线与第二金属层中的第二金属线首尾相连。

可选的，第一通孔的直径与第一金属线的宽度相同，且第一通孔的直径与第二金属线的宽度相同。

可选的，第一金属线、第二金属线和第三金属层的材质相同；第一金属线和第二金属线的宽度相同，厚度相同。

可选的，车载天线单元还包括第二介质层，第二介质层位于第一介质层背向第一金属层一侧表面，第二金属层位于第一介质层和第二介质层之间，且位于第二介质层朝向第一介质层的表面。

可选的，车载天线单元还包括第四金属层，第四金属层包括位于第二介质层背向第二金属层一侧表面的第四金属线，第四金属线呈折线形；第四金属线与第一通孔在第二介质层背向第二金属层一侧表面的投影至少部分重叠。

可选的，第二介质层具有第二通孔，第二通孔中填充有第五金属层，第五金属层分别连接第二金属线和第四金属线。

可选的，第二通孔的直径与第二金属线的宽度相同，且与第四金属线的宽度相同。

可选的，第一金属层、第二金属层、第三金属层、第四金属层和第五金属层的材质相同，各金属层的材质选自铝、铁、锡、铜、银、金和铂中的任意一种。

本发明的技术方案，具有如下优点：

本发明的车载天线单元，在第一介质层的长度方向上，第一金属线圈环绕第一介质层螺旋延伸。通过这样的设置，由于电流在线圈中沿线圈单向传播，因此在流经第一介质层的相对两侧时电流方向必定相反，而第一介质层同侧的线圈中电流方向必定相同，同时相反电流的走线之间间隔了介质层，如此避免了常规技术中在同一平面内设置螺旋形天线相邻的走线中电流流向相反，产生的电场相反，且没有介质层间隔，从而部分相互抵消的问题，从而提升了天线单元的增益效果。

进一步的，由于第一金属线圈环绕第一介质层螺旋延伸，相比于平面螺旋的天线线圈，本方案的第一金属线圈利用了三维空间来延伸长度，使得在相同距离内，相比平面的天线线圈具有更长的长度，从而在天线线圈长度需求固定的情况下，可以整体减小天线单元的长度尺寸。换句话说，天线的馈电端至末端的金属延伸长度一定的情况下，馈电端至末端的水平距离得到了缩短。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一个实施例中的车载天线单元的结构示意图；

图2为本发明的一个实施例中的车载天线单元的侧视结构示意图；

图3为本发明的一个实施例中的第一金属层的俯视结构示意图；

图4为本发明的一个实施例中的第一介质层的俯视结构示意图；

图5为本发明的一个实施例中的第二金属层的俯视结构示意图；

图6为本发明的一个实施例中的第二介质层的俯视结构示意图；

图7为本发明的一个实施例中的第四金属线的俯视结构示意图；

图8为实施例1的车载收音天线的增益仿真结果图；

图9为实施例1的车载收音天线的|S11|仿真结果图；

具体实施方式

本发明提供一种车载天线单元，包括：第一介质层和第一金属线圈；在第一介质层的长度延伸方向上，第一金属线圈具有馈电端和尾端，第一金属线圈自馈电端向尾端环绕第一介质层螺旋延伸。以解决车载天线单元增益偏低的问题。

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电性连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

参考图1至图7，本实施例提供一种车载天线单元，包括：第一介质层1和第一金属线圈；在第一介质层1的长度延伸方向上，第一金属线圈具有馈电端3和尾端(图中未标号)，第一金属线圈自馈电端3向尾端环绕第一介质层1螺旋延伸。

具体的，在本实施例中，第一金属线圈包括：

第一金属层4，如图3所示，第一金属层4包括多条平行设置的第一金属线；第一金属层4位于第一介质层1的一侧表面；

第二金属层5，如图5所示，第二金属层5包括多条平行设置的第二金属线；第二金属层5位于第一介质层1背向第一金属层4一侧表面；

参考图3和图5，第一金属线在第一介质层1背向第一金属层4一侧的表面的投影与第二金属线间具有夹角。换言之，第一金属线和第二金属线不平行。

进一步的，第一金属线圈还包括第三金属层，第一介质层1具有相对的两行/两列第一通孔71，各第一通孔71中均填充有第三金属层(未标号)；每一通孔中的第三金属层均分别连接所在第一通孔71两侧表面的第一金属线和第二金属线，使相邻的第一金属层中的第一金属线与第二金属层中的第二金属线首尾相连。在本实施例中，第一通孔71呈圆柱状。

通过这样的设置，使得第一金属线圈可以环绕第一介质层沿第一介质层的长度方向螺旋延伸。由于电流在线圈中沿线圈走向单向传播，因此在流经第一介质层1的相对两侧时电流方向必定相反，而第一介质层1同侧的线圈(即金属线，指相邻的第一金属线或是相邻的第二金属线)中电流方向必定相同，同时相反电流的走线之间间隔了介质层。如此避免了常规技术中在同一平面内设置螺旋形天线使得相邻的走线中电流流向相反，产生的电场相反，且没有介质层间隔，从而部分相互抵消的问题。从而提升了天线单元的增益效果。

具体的，第一通孔71的直径与第一金属线的宽度相同，且第一通孔71的直径与第二金属线的宽度相同。

进一步的，第一金属线、第二金属线和第三金属层的材质相同；第一金属线和第二金属线的宽度相同，厚度相同。

在本实施例中，车载天线单元还包括第二介质层2，第二介质层2位于第一介质层1背向第一金属层4一侧表面，第二金属层5位于第一介质层1和第二介质层2之间，且位于第二介质层2朝向第一介质层1的表面。

进一步的，车载天线单元还包括第四金属层6，如图7所示，第四金属层6包括位于第二介质层2背向第二金属层5一侧表面的第四金属线，第四金属线呈折线形；第四金属线与第一通孔在第二介质层2背向第二金属层5一侧表面的投影至少部分重叠。

第四金属线可以覆盖一侧的第一通孔71投影的部分，也可以覆盖一侧的第一通孔71投影的全部。本领域技术人员可以根据需要的阻抗进行长度的调整。

进一步的，第二介质层2具有第二通孔72，第二通孔72中填充有第五金属层，第五金属层分别连接第二金属线和第四金属线。在本实施例中，第二通孔72呈圆柱状。

具体的，第二通孔72的直径与第二金属线的宽度相同，且与第四金属线的宽度相同。

进一步的，第一金属层4、第二金属层5、第三金属层、第四金属层6和第五金属层的材质相同，各金属层的材质选自铝、铁、锡、铜、银、金和铂中的任意一种。第一金属线和第二金属线的长度为36mm～42mm，例如可以为36mm、39mm、42mm；第一金属线和第二金属线的宽度为0.4mm～0.8mm，例如可以为0.4mm、0.6mm、0.8mm。相邻的第一金属线或相邻的第二金属线之间的间隔可以为0.4mm～0.6mm，例如可以为0.4mm、0.5mm、0.6mm。

第一介质层和第二介质层的材质和尺寸相同，尺寸相同。第一介质层和第二介质层的材质例如可以为FR4环氧板或其他相对介电常数为4.4的材料。第一介质层和第二介质层的长度可以为40mm～48mm，例如可以为40mm、44mm、48mm；第一介质层和第二介质层的宽度可以为36mm～44mm，例如可以为36mm、40mm、44mm；第一介质层和第二介质层的厚度可以为0.6mm～1.4mm，例如可以为0.6mm、1.0mm、1.4mm。

参考图8～图9，对本实施例提供的小型化车载收音天线进行仿真实验，所采用的仿真实验的软件平台为：HFSS19.0；

将小型化车载收音天线在85-110MHz频段内的|S11|、增益等参数进行仿真。

如图8所示，天线增益在XOY平面和YOZ平面以及XOZ平面上随角度的变化而变化，增益可达-20dB，如此说明了该天线在三个平面上都具有很好的全向性并且拥有着高增益。

如图9所示，可见回波损耗(dB(S(1,1)))随频率的变化，在约95MHz～105MHz范围内有较强反应，在约100MHz处有极强的反应。如此可以说明，回波损耗在95MHz～105MHz的区间很小，故与收音机的FM频段吻合，可以很好的起到收音作用。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种车载天线单元，其特征在于，包括：

第一介质层和第一金属线圈；在所述第一介质层的长度延伸方向上，所述第一金属线圈具有馈电端和尾端，所述第一金属线圈自所述馈电端向所述尾端环绕所述第一介质层螺旋延伸。

2.根据权利要求1所述的车载天线单元，其特征在于，所述第一金属线圈包括：

第一金属层，所述第一金属层包括多条平行设置的第一金属线；所述第一金属层位于所述第一介质层的一侧表面；

第二金属层，所述第二金属层包括多条平行设置的第二金属线；所述第二金属层位于所述第一介质层背向所述第一金属层一侧表面；

所述第一金属线在所述第一介质层背向所述第一金属层一侧的表面的投影与所述第二金属线间具有夹角。

3.根据权利要求2所述的车载天线单元，其特征在于，

所述第一介质层具有相对的两行/两列第一通孔，各所述第一通孔中均填充有第三金属层；

每一所述通孔中的第三金属层均分别连接所在第一通孔两侧表面的第一金属线和第二金属线，使相邻的所述第一金属层中的第一金属线与所述第二金属层中的第二金属线首尾相连。

4.根据权利要求3所述的车载天线单元，其特征在于，

所述第一通孔的直径与所述第一金属线的宽度相同，且所述第一通孔的直径与所述第二金属线的宽度相同。

5.根据权利要求3所述的车载天线单元，其特征在于，

所述第一金属线、所述第二金属线和所述第三金属层的材质相同；所述第一金属线和所述第二金属线的宽度相同，厚度相同。

6.根据权利要求3所述的车载天线单元，其特征在于，

所述车载天线单元还包括第二介质层，所述第二介质层位于所述第一介质层背向所述第一金属层一侧表面，所述第二金属层位于所述第一介质层和所述第二介质层之间，且位于所述第二介质层朝向所述第一介质层的表面。

7.根据权利要求6所述的车载天线单元，其特征在于，

所述车载天线单元还包括第四金属层，所述第四金属层包括位于所述第二介质层背向所述第二金属层一侧表面的第四金属线，所述第四金属线呈折线形；所述第四金属线与所述第一通孔在所述第二介质层背向所述第二金属层一侧表面的投影至少部分重叠。

8.根据权利要求7所述的车载天线单元，其特征在于，

所述第二介质层具有第二通孔，所述第二通孔中填充有第五金属层，所述第五金属层分别连接所述第二金属线和所述第四金属线。

9.根据权利要求8所述的车载天线单元，其特征在于，

所述第二通孔的直径与所述第二金属线的宽度相同，且与所述第四金属线的宽度相同。

10.根据权利要求8所述的车载天线单元，其特征在于，

所述第一金属层、所述第二金属层、所述第三金属层、所述第四金属层和所述第五金属层的材质相同，各金属层的材质选自铝、铁、锡、铜、银、金和铂中的任意一种。

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