CN204885429U - 超高频天线辐射单元及天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种超高频天线辐射单元及天线，其中天线辐射单元，包括振子片及馈电片，该振子片与该馈电片之间具有第一间隙；该振子片接地，包括第一振子单元及第二振子单元，该第一振子单元、第二振子单元分别包括振子臂、及与该振子臂呈一夹角的振子支撑件，该振子支撑件之间具有第二间隙，该第一振子单元与该第二振子单元沿该第二间隙对称正交分布；该馈电片包括连接馈电线的第一馈电单元，顺次连接该第一馈电单元的第二馈电单元、第三馈电单元，该第一馈电单元与该第一振子单元的振子支撑件相对，该第二馈电单元横跨该第二间隙，该第三馈电单元与该第二振子单元的振子支撑件相对。本实用新型的天线读写距离远，波瓣赋形优良。

Description

超高频天线辐射单元及天线

技术领域

本实用新型涉及汽车电子标识领域，尤其涉及一种超高频天线辐射单元及天线。

背景技术

随着智能交通领域技术的发展，为了更加便于对行驶的机动车进行管理，利用汽车电子标识技术对机动车进行交通流量调查、防止假套牌等需求日益迫切。汽车电子标识技术就是将RFID（RadioFrequencyIdentification，射频识别）电子标签作为车辆信息载体，在电子标签相应区域存储车辆属性等信息，在通过装有经授权的读写器的路段时，对电子标签上的数据进行采集或写入，传输到后台系统进行信息处理，达到综合交通管理的目的。

如上所述的读写器是通过天线收发射频信号完成读写功能，而天线的读写距离、波瓣赋形等的好坏都会影响电子标签识别的效果，有时可能会造成漏读、邻道干扰等问题。天线的辐射单元很大程度上决定了天线的多项性能，如增益、电压驻波比、波束宽度、波束收敛性和交叉极化等，因此对天线的辐射单元进行优化改进非常必要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种超高频天线辐射单元及天线，解决了现有技术中超高频读写天线读写距离不能满足实际要求，天线的波瓣赋形不理想的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的一种超高频天线辐射单元，包括：竖直设置的振子片，及与所述振子片相对设置的馈电片，所述振子片与所述馈电片之间具有第一间隙；

所述振子片接地，包括第一振子单元及第二振子单元，所述第一振子单元、第二振子单元分别包括振子臂、及与所述振子臂呈一夹角的振子支撑件，所述振子支撑件之间具有第二间隙，所述第一振子单元与所述第二振子单元沿所述第二间隙对称正交分布；

所述馈电片包括连接馈电线的第一馈电单元，顺次连接所述第一馈电单元的第二馈电单元、第三馈电单元，所述第一馈电单元与所述第一振子单元的振子支撑件相对，所述第二馈电单元横跨所述第二间隙，所述第三馈电单元与所述第二振子单元的振子支撑件相对。

作为本实用新型上述超高频天线辐射单元的进一步改进，所述振子片和/或所述馈电片的截面为矩形。

作为本实用新型上述超高频天线辐射单元的进一步改进，所述振子臂的长度为四分之一波长。

作为本实用新型上述超高频天线辐射单元的进一步改进，在所述振子臂的自由端向下延伸设置有加载段。

作为本实用新型上述超高频天线辐射单元的进一步改进，在所述振子臂的自由端与所述加载段之间的弯折处设置有倒角。

作为本实用新型上述超高频天线辐射单元的进一步改进，所述振子支撑件的高度为四分之一波长。

作为本实用新型上述超高频天线辐射单元的进一步改进，所述馈电片通过塑料螺钉或塑料间隔柱固定在所述振子支撑件上。

为了解决上述技术问题，本实用新型的一种超高频天线，包括上述任一项所述的超高频天线辐射单元。

作为本实用新型上述超高频天线的进一步改进，所述超高频天线至少包括四个所述超高频天线辐射单元，四个超高频天线辐射单元的振子臂围成方形呈中心正交对称分布，任意相对的两个超高频天线辐射单元间距为二分之一波长。

作为本实用新型上述超高频天线的进一步改进，所述超高频天线辐射单元成行成列排布。

与现有技术相比，本实用新型通过馈电片与振子片耦合馈电，振子片利用两个竖直设置相互对称的振子臂形成半波振子以实现收发信号。本实用新型的天线读写距离远，波瓣赋形优良。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式或现有技术的技术方案，下面将对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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施方式，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为本实用新型一实施方式中超高频天线辐射单元立体图。

图2为本实用新型一实施方式中超高频天线辐射单元侧视图。

图3为本实用新型一实施方式中超高频天线阵列示意图。

图4为本实用新型一实施方式中超高频天线阵列示意图。

图5为本实用新型一实施方式中超高频天线阵列示意图。

图6为本实用新型一实施方式中超高频天线阵列示意图。

图7为本实用新型一实施方式中超高频天线阵列示意图。

图8为本实用新型一实施方式中超高频天线阵列示意图。

附图标记为:

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

需要说明的是，在不同的实施方式中，可能使用相同的标号或标记，但这些并不代表结构或功能上的绝对联系关系。并且，各实施方式中所提到的“第一”、“第二”、“第三”也并不代表结构或功能上的绝对区分关系，这些仅仅是为了描述的方便。

如图1所示，本实用新型一实施方式中超高频天线辐射单元立体图。超高频天线辐射单元10包括馈电片11和振子片12，馈电片11和振子片12相对设置，馈电片11和振子片12之间具有第一间隙16（如图2所示）。馈电片11和振子片12都是金属制成，优选地为铝合金材料。馈电片11连接馈电线接收或发送馈电信号，在更多的实施方式中，超高频天线辐射单元10通过同轴电缆15连接，同轴电缆15的内导体即芯线是馈电点，外导体是地线点，馈电片11的馈电点与同轴电缆15的芯线连接。振子片12包括振子臂1211、1221，通过展开的振子臂1211、1221将信号辐射出去。

馈电片11和振子片12都是竖直设置的，在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“竖直”、“上”、“下”等方位关系的描述，都是基于附图所示的方位或位置关系，对于图3-8所示的超高频天线的具体实施方式中，即是垂直于基板20的方向，这些仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

振子片12具体包括第一振子单元121和第二振子单元122。第一振子单元121具体包括振子臂1211、振子支撑件1214，振子臂1211和振子支撑件1214呈一夹角，优选地为垂直设置，振子支撑件1214用于支撑振子臂1211并将信号传导给振子臂1211上；第二振子单元122具体包括振子臂1221、振子支撑件1224，振子臂1221与振子支撑件1224之间的设置与第一振子单元121类似。振子支撑件1214与振子支撑件1224之间具有第二间隙17，优选地，振子支撑件1214的下部与振子支撑件1224的下部之间是短接的。振子片12接地，在本实施方式中，振子片12与同轴电缆15的外导体连接。第一振子单元121与第二振子单元122沿第二间隙17对称正交分布，即振子臂1211与振子臂1221呈一条直线，更具体地，第一振子单元121与第二振子单元122处于同一平面，优选地，振子支撑件1214与振子支撑件1224平行设置。振子臂1211、1221与振子支撑件1214、1224可以一体成形，这样可以增加安装的便利性，同时保证振子臂1211、1221与振子支撑件1214、1224之间良好的导电性。

通过增加振子臂1211、1221的长度，可以有效地增大振子臂1211、1221表面电流的形成，这样可以大大增大天线的带宽，优选地，振子臂1211、1221的长度为四分之一波长。随着振子臂1211、1221长度的增加，会导致悬出结构过大，这样必然加大振子臂1211、1221与振子支撑件1214、1224连接处的承受负荷，为了保证振子臂1211、1221伸长后的稳固性，在更多的实施方式中，在振子臂1211、1221与振子支撑件1214、1224之间的夹角处设置加强筋（图未示），可以为方形、与振子臂1211、1221、振子支撑件1214、1224一体的片状结构，从而增加连接处的强度。

振子臂1211、1221的自由端向下延伸设置有加载段1212、1222，振子臂1211、1221分别具有两端，一端与振子支撑件1214、1224连接，振子臂1211、1221的自由端就是相对的另一端。通过设置加载段1212、1222可以延长辐射电流的电长度，减少天线辐射单元轴向正投影面积，利用该天线辐射单元组阵，可大大减小天线辐射单元间的互耦，提高组阵天线的辐射特性和电路特性。优选地，振子支撑件1214、1224的高度为四分之一波长，保证超高频天线辐射单元10的高度。

加载段1212、1222的设置使振子臂1211、1221的自由端弯折形成棱角，为了清除棱角，在振子臂1211、1221的自由端与加载段1212、1222之间的弯折处设置倒角1213、1223。这样一方面便于安装，另一方面影响了振子臂1211、1221表面的电流行程。

馈电片11是与振子片12之间通过第一间隙16耦合馈电的，优选地，馈电片11的表面与振子片12的表面平行。馈电片11包括第一馈电单元111、第二馈电单元112及第三馈电单元113，第一馈电单元111、第二馈电单元112、第三馈电单元113之间顺次连接，第一馈电单元111与第一振子单元121的振子支撑件1214相对，第二馈电单元112横跨第二间隙17，分别连接第一馈电单元111和第三馈电单元113，第三馈电单元113与第二振子单元122的振子支撑件1224相对。因此，第一馈电单元111、第二馈电单元112与第三馈电单元113形成倒“U”字型，优选地，第一馈电单元111、第二馈电单元112、第三馈电单元113一体成形。第一馈电单元111上有馈电点与馈电线连接，这样使馈电片11接收到馈电信号

在现有技术中，为了增加天线增益，很多天线如半波振子天线、折合振子天线、环行天线等都是平衡馈电的，它们都有两个馈电点，它们都有个特点：两个馈电点的信号电压（或电流）的相位是互为反相的。而主馈电缆常常都是用同轴电缆，同轴电缆属于不平衡（不对称）馈线，其内导体是馈电点，而外导体是地线点，不参与馈电。所以就算天线的特性阻抗与同轴电缆相同也不能直接连接，否则，会破坏天线的对称性，使天线两臂上的电流大小不等，这种不平衡性会改变天线的方向图，使之成为不对称的方向图，从而使馈线可能接收到各种干扰波和使馈线与天线失配。因此，通过上述的耦合馈电方式，连接馈电片11和振子片12，考虑到了阻抗匹配的问题，并对其进行平衡--不平衡的变换。

如图2所示，本实用新型一实施方式中超高频天线辐射单元侧视图。馈电片11与振子片12相对设置，馈电片11与振子片12之间具有第一间隙16，之间并不进行电性连接，为了保证馈电片11的固定及第一间隙16的距离，馈电片11通过塑料螺钉14固定在振子支撑件1214、1224上，塑料螺钉14因为不具有导电的特性，因此不会影响馈电片11与振子片12之间的馈电方式。优选地，第一馈电单元111、第三馈电单元113各两个塑料螺钉14。在更多的实施方式中，可以采用塑料间隔柱代替塑料螺钉14。振子支撑件1214、1224可以通过底座13固定，使整个超高频天线辐射单元10固定在指定的天线基板20上。在本实施方式中，超高频天线辐射单元10通过同轴电缆15连接，在底座13上设置有线槽，通过线槽上接线点与同轴电缆15的外导体连接，同轴电缆15的芯线与底座13上方的馈电片11电性连接，通过同轴电缆15的芯线传输馈电信号。

馈电片11和振子片12都是片状结构，一方面可以配合两者相互之间的馈电方式，另一方面便于信号的辐射。优选地，振子片12和/或馈电片11的截面为矩形，但需要说明的是，本领域的技术人员在此实施方式的基础上实现方案时并不仅局限于此，振子片12和/或馈电片11的截面还可以为八边形、十六边形等其他形状。

如图3-8所示，超高频天线包括若干个超高频天线辐射单元10，通过若干个超高频天线辐射单元10组成的阵列可以提高天线的增益。超高频天线辐射单元10可以根据需要成行成列排布，如图3所示，超高频天线辐射单元10通过上述的底座13固定在天线基板20上，在本实施方式中，超高频天线辐射单元10为一列两行。如图4所示，超高频天线辐射单元10为两行两列。如图5所示，超高频天线辐射单元10为一行四列。如图6所示，超高频天线辐射单元10为两行四列。超高频天线辐射单元10阵列排布的方式决定着水平面的角度。基板20的四边还可以设置垂直于基板20的金属反射板，金属反射板为天线的边界条件，实现特定的辐射条件。

如图7所示，本实用新型一实施方式中超高频天线阵列示意图。超高频天线至少包括四个超高频天线辐射单元10，四个超高频天线辐射单元10的振子臂围成方形呈中心正交对称分布，任意相对的两个超高频天线辐射单元10间距为二分之一波长。相对的两个超高频天线辐射单元10组成一组极化特性的辐射单元组。因此两组辐射单元组的极化相互正交垂直，形成双极化辐射单元。根据需要可以组成0度、90度双极化辐射单元或者±45度双极化辐射单元。如图8所示，超高频天线为双极化辐射单元按一行四列的方式排布。

本实用新型的超高频天线辐射单元及天线，主要应用于汽车电子标识领域，尤其对汽车进行管理应用起到很大作用。在汽车电子标识领域，超高频是特指300MHz~3000MHz，波长在1m~1dm的无线电波，已经成为行业内固定使用的具有确定意义的专业用词。为了配合国家制定的汽车电子标识标准，上述天线可以选择专用于810MHz~960MHz的频段。

综上所述，本实用新型通过馈电片与振子片耦合馈电，振子片利用两个竖直设置相互对称的振子臂形成半波振子以实现收发信号。本实用新型的天线读写距离远，波瓣赋形优良。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超高频天线辐射单元，其特征在于，包括：

竖直设置的振子片，及与所述振子片相对设置的馈电片，所述振子片与所述馈电片之间具有第一间隙；

所述振子片接地，包括第一振子单元及第二振子单元，所述第一振子单元、第二振子单元分别包括振子臂、及与所述振子臂呈一夹角的振子支撑件，所述振子支撑件之间具有第二间隙，所述第一振子单元与所述第二振子单元沿所述第二间隙对称正交分布；

所述馈电片包括连接馈电线的第一馈电单元，顺次连接所述第一馈电单元的第二馈电单元、第三馈电单元，所述第一馈电单元与所述第一振子单元的振子支撑件相对，所述第二馈电单元横跨所述第二间隙，所述第三馈电单元与所述第二振子单元的振子支撑件相对。

2.根据权利要求1所述的超高频天线辐射单元，其特征在于，所述振子片和/或所述馈电片的截面为矩形。

3.根据权利要求1所述的超高频天线辐射单元，其特征在于，所述振子臂的长度为四分之一波长。

4.根据权利要求1所述的超高频天线辐射单元，其特征在于，在所述振子臂的自由端向下延伸设置有加载段。

5.根据权利要求4所述的超高频天线辐射单元，其特征在于，在所述振子臂的自由端与所述加载段之间的弯折处设置有倒角。

6.根据权利要求1所述的超高频天线辐射单元，其特征在于，所述振子支撑件的高度为四分之一波长。

7.根据权利要求1所述的超高频天线辐射单元，其特征在于，所述馈电片通过塑料螺钉或塑料间隔柱固定在所述振子支撑件上。

8.一种超高频天线，其特征在于，包括若干个权利要求1-7任一项所述的超高频天线辐射单元。

9.根据权利要求8所述的超高频天线，其特征在于，所述超高频天线至少包括四个所述超高频天线辐射单元，四个超高频天线辐射单元的振子臂围成方形呈中心正交对称分布，任意相对的两个超高频天线辐射单元间距为二分之一波长。

10.根据权利要求8所述的超高频天线，其特征在于，所述超高频天线辐射单元成行成列排布。