CN205231238U - 车辆定位系统及基站单元 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及车辆定位系统及基站单元，基站单元包括主电路板、射频电路板和超宽带单极子天线。主电路板与射频电路板平行间隔设置，超宽带单极子天线设置在射频电路板与主电路板相背的一侧，且与射频电路板垂直相连，包括基板和设置在基板上的单极子印刷天线层、微带馈电部分。微带馈电部分包括分别位于基板两相对侧的第一馈电层、第二馈电层，第二馈电层与射频电路板对应连接并向远离射频电路板方向延伸。单极子印刷天线层设置在第二馈电层所在的基板的同一侧，包括与第一馈电层相互错位的多边形天线。多边形天线与第二馈电层对应的一侧边和对应的相邻边之间形成有切角。天线单元优化天线的全向辐射性能，使得基站在各个方向上能均匀辐射。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能交通领域，更具体地说，涉及一种车辆定位系统及基站单元。
背景技术
在路内停车、停车场、场站等车辆流动量比较大的应用场景中，通过超宽带无线技术对车辆进行定位，可以为车辆提供完善的管理。为了实现对车辆的定位功能，车辆定位系统中需要包含安装在场内的基站单元和安装在车辆上的车载标签。
受基站不同的布局方案及各自功能的影响，基站对基站天线的要求也有所不同。无线定位基站对要求可选的天线有全向天线和定向天线两种，其中全向天线主要用于主基站，对基站四周进行较好的覆盖。
目前常见的超宽带全向天线中，大多关注天线驻波比(回波损耗)对应的工作频段，不能兼顾天线的辐射特性，即不能满足在使用频段内的全向性。在实际产品中，小型化的需求使得电尺寸较大的PCB电路板与天线之间的距离变得很近，电路板上的接地层对天线的辐射特性会造成很大影响，恶化了天线的全向性。
本发明为场内停车管理的超宽带无线定位系统提供了基站全向天线的解决方案。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种改进的车辆定位系统及基站单元。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基站单元，包括主电路板、射频电路板和超宽带单极子天线；
所述主电路板与射频电路板平行间隔设置，所述超宽带单极子天线设置在所述射频电路板与所述主电路板相背的一侧，且与所述射频电路板垂直相连；
所述超宽带单极子天线包括基板和设置在所述基板上的单极子印刷天线层、微带馈电部分；
所述微带馈电部分包括分别位于所述基板两相对侧的第一馈电层、第二馈电层，且所述第一馈电层、第二馈电层位于所述基板靠近所述射频电路板一端，所述第二馈电层与所述射频电路板对应连接并向远离所述射频电路板方向延伸；
所述单极子印刷天线层设置在所述第二馈电层所在的所述基板的同一侧，并与所述第二馈电层远离所述射频电路板的一端连接，所述单极子印刷天线层包括与所述第一馈电层相互错位的多边形天线；
所述多边形天线与所述第二馈电层对应的一侧边和对应的相邻边之间形成有切角。
优选地，所述多边形天线与所述第一馈电层的错位间隙为0.3～0.8mm。
优选地，所述多边形天线向远离所述射频电路板一侧延伸的长度为0.2～0.3倍中心频率工作波长。
优选地，所述切角为45°切角。
优选地，所述切角大小为4mmX4mm。
优选地，所述超宽带单极子天线通过SMA连接器与所述射频电路板连接，所述第二馈电层与所述SMA连接器电性连接。
优选地，所述射频电路板为的矩形，主电路板为圆形。
优选地，所述射频电路板的长度为2-3倍中心频率工作波长，宽度为1-1.5倍中心频率工作波长，所述主电路板的直径为2.5-3.5倍中心频率工作波长。
本实用新型还构造一种车辆定位系统，包括所述的基站单元。
实施本实用新型的车辆定位系统及基站单元，具有以下有益效果：本实用新型的基站单元超宽带单极子天线的多边形天线与微带馈电部分的第一馈电层相互错位、并在与第二馈电层对应的一侧边和对应的相邻边之间形成有切角，在保证超宽带电路性能的情况下，优化天线的全向辐射性能，提升其在水平工作面上辐射性能的圆度，使得基站在各个方向上能均匀辐射，保证通信距离在各向上有较好的一致性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型实施例中的基站单元的结构示意图；
图2是采用本实用新型实施例中的基站单元仿真所得的驻波比曲线示意图；
图3是采用本实用新型实施例中的基站单元仿真所得的水平方向辐射增益极值差曲线示意图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
如图1所示，本实用新型一个优选实施例中的车辆定位系统中需要包含安装在场内的基站单元和安装在车辆上的车载标签，基站单元根据实际工作需求选用全向天线。本方案中基站单元100保证了超宽带电路特性和全向辐射性能。
对于在车辆定位系统中需要进行全向辐射的基站单元的超宽带天线而言，希望尽可能地降低其在水平工作面上辐射性能的不圆度，使得基站在各个方向上能均匀辐射，保证通信距离在各向上有较好的一致性。
考虑到整个系统的小型化，基站单元100包括超宽带单极子天线1、射频电路板2和主电路板3。主电路板3与射频电路板2平行间隔设置，超宽带单极子天线1设置在射频电路板2与主电路板3相背的一侧，且与射频电路板2垂直相连。
超宽带单极子天线1包括基板11和设置在基板11上的单极子印刷天线层12、微带馈电部分13。基板11为FR4基板，可保证生产的可靠性和一致性。微带馈电部分13包括分别位于基板11两相对侧的第一馈电层131、第二馈电层132，且第一馈电层131、第二馈电层132位于基板11靠近射频电路板2一端，第二馈电层132与射频电路板2对应连接并向远离射频电路板2方向延伸。
单极子印刷天线层12设置在第二馈电层132所在的基板11的同一侧，并与第二馈电层132远离射频电路板2的一端连接。单极子印刷天线层12包括与第一馈电层131相互错位的多边形天线122，多边形天线122与第二馈电层132对应的一侧边和对应的相邻边之间形成有切角123。
本实用新型中将单极子印刷天线层12与微带馈电部分13进行一体化设计，且单极子印刷天线层12采用带有切角123的多边形单极子形式，满足了超宽带电路特性和全向辐射特性。
超宽带单极子天线1通过SMA连接器14与射频电路板2连接，第二馈电层132与SMA连接器14电性连接。此时，SMA连接器14部分的闭合高度决定了超宽带单极子天线1底边与射频电路板2的距离在18mm左右，而工作频段中心频率(6.5GHz)对应的中心频率工作波长λ约为46mm，即超宽带单极子天线1底边与射频电路板2距离不到0.4λ。此外，射频电路板2的不远处，电尺寸更大的主电路板3与超宽带单极子天线1底边相距也不超过0.6λ。
在这种距离下，主电路板3上的金属部分特别是接地层会形成电尺寸较大的反射板，同时对天线而言反射板一般是不对称的，这种工作环境对单极子天线在水平方向的对称性产生了较大的影响。优选地，射频电路板2为的矩形，主电路板3为圆形，与带有切角123的多边形天线122结合，形成一体化的全向性辐射设计，可以覆盖FCC规定的3.1GHz～10.6GHz超宽带频段。通常，射频电路板2为2.5λX1.3λ的矩形，主电路板3为直径是3λ的圆形，进一步地，射频电路板2的长度可为2-3倍中心频率工作波长，宽度可为1-1.5倍中心频率工作波长，主电路板3的直径为2.5-3.5倍中心频率工作波长。
为了防止超宽带单极子天线单元100本身辐射模式随频率而改变，在指定的超宽带车辆定位系统所需的频带(6GHz～7GHz)内使得天线水平辐射面的不圆度尽可能小，遵循单极子天线的工作原理，可对多边形天线122向远离射频电路板2一侧延伸的长度L、多边形天线122与微带地面层13的错位间隙D、以及切角123大小进行对应的调整。
多边形天线122向远离射频电路板2一侧延伸的长度L通常为0.25倍波长，进一步地，延伸长度可选定为0.2～0.3倍中心频率工作波长。多边形天线122与微带地面层13的错位间隙D主要影响天线驻波比的超宽带性能；切角123大小除对驻波有影响以外，对天线的全向性也有明显的影响。
在一些实施例中，多边形天线122与微带地面层13的错位间隙D为0.3～0.8mm，切角123为45°切角，其大小为4mmX4mm。在其他实施例中，多边形天线122向远离射频电路板2一侧延伸的长度、多边形天线122与微带地面层13的错位间隙、切角123大小也可对应的调整为其他尺寸，以能满足对应的天线全向性要求。
如图2所示，对应的驻波比曲线显示，超宽带单极子天线单元100可以覆盖3.1GHz～10.6GHz(VSWR<2)。如图3所示，同时在指定的超宽带车辆定位系统的中心频点处水平面辐射增益极值差小于1.3dB，工作频段内水平面辐射极值差小于3dB。天线在水平方向上不圆度的降低，有利于减小基站在不同方向上最远可通信距离的改变，便于车辆定位系统的基站单元布点设计工作。
可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种基站单元，其特征在于，包括主电路板（3）、射频电路板（2）和超宽带单极子天线（1）；
所述主电路板（3）与射频电路板（2）平行间隔设置，所述超宽带单极子天线（1）设置在所述射频电路板（2）与所述主电路板（3）相背的一侧，且与所述射频电路板（2）垂直相连；
所述超宽带单极子天线（1）包括基板（11）和设置在所述基板（11）上的单极子印刷天线层（12）、微带馈电部分（13）；
所述微带馈电部分（13）包括分别位于所述基板（11）两相对侧的第一馈电层（131）、第二馈电层（132），且所述第一馈电层（131）、第二馈电层（132）位于所述基板（11）靠近所述射频电路板（2）一端，所述第二馈电层（132）与所述射频电路板（2）对应连接并向远离所述射频电路板（2）方向延伸；
所述单极子印刷天线层（12）设置在所述第二馈电层（132）所在的所述基板（11）的同一侧，并与所述第二馈电层（132）远离所述射频电路板（2）的一端连接，所述单极子印刷天线层（12）包括与所述第一馈电层（131）相互错位的多边形天线（122）；
所述多边形天线（122）与所述第二馈电层（132）对应的一侧边和对应的相邻边之间形成有切角（123）。
2.根据权利要求1所述的基站单元，其特征在于，所述多边形天线（122）与所述第一馈电层（131）的错位间隙为0.3~0.8mm。
3.根据权利要求1所述的基站单元，其特征在于，所述多边形天线（122）向远离所述射频电路板（2）一侧延伸的长度为0.2~0.3倍中心频率工作波长。
4.根据权利要求1至3任一项所述的基站单元，其特征在于，所述切角（123）为45°切角。
5.根据权利要求1至3任一项所述的基站单元，其特征在于，所述切角（123）大小为4mmX4mm。
6.根据权利要求1至3任一项所述的基站单元，其特征在于，所述超宽带单极子天线（1）通过SMA连接器（14）与所述射频电路板（2）连接，所述第二馈电层（132）与所述SMA连接器（14）电性连接。
7.根据权利要求1至3任一项所述的基站单元，其特征在于，所述射频电路板（2）为的矩形，主电路板（3）为圆形。
8.根据权利要求7所述的基站单元，其特征在于，所述射频电路板（2）的长度为2-3倍中心频率工作波长，宽度为1-1.5倍中心频率工作波长，所述主电路板（3）的直径为2.5-3.5倍中心频率工作波长。
9.一种车辆定位系统，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的基站单元。
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| CN201521045609.7U CN205231238U (zh) | 2015-12-15 | 2015-12-15 | 车辆定位系统及基站单元 |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN107978855A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-05-01 | 西安电子科技大学 | 宽频单极子微带天线 |
| CN109244651A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-01-18 | 王俊涛 | 全向天线及其参数确定方法 |
| CN109309281A (zh) * | 2018-08-28 | 2019-02-05 | 南京理工大学 | 一种微带竖环天线 |
| CN118472662A (zh) * | 2024-07-09 | 2024-08-09 | 比亚迪股份有限公司 | 天线阵列、天线模组及车辆 |
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2015
- 2015-12-15 CN CN201521045609.7U patent/CN205231238U/zh active Active
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