CN212136690U - 小型化通信与卫星定位组合天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型设计的小型化通信与卫星定位组合天线，采用双面覆铜的PCB装配板，配以第一通信天线模组、第二通信天线模组和卫星定位天线模组，其合理利用微带、多宽频、耦合谐振技术，通过调节辐射臂和接地臂长度、宽度，接地臂长度、宽度，以及辐射臂与接地臂之间的间距，能够得到通信天线模组优秀的电性能指标。其卫星定位天线模组采用微带天线技术对辐射面进行切角，使天线能够有效的辐射所需圆极化波，结合有源放大电路能够良好的实现高增益、宽频带、低损耗和良好的带内平坦度等优点。同时所有天线模组均设置在同一小型外壳内，合理的安排了各天线模组的位置，使整个天线模组具有体积小、重量轻、多频多功能覆盖和电性能、辐射性能优秀等特点。

Description

小型化通信与卫星定位组合天线

技术领域

本实用新型专利涉及无线通讯用天线技术领域和定位导航用天线技术领域。具体涉及一种小型化通信和卫星定位组合天线。

背景技术

现有通信天线典型的设计方法是采用三维结构，如PIFA结构、单极子和偶极子结构，这类天线有较多的设计自由度，一般能够满足频段覆盖要求，但是不利于生产加工和高度集成，而其他类型的天线存在着体积大、带宽窄的设计难题。

卫星定位天线通常使用螺旋天线结构或陶瓷介质的微带天线结构，其小型化通过采用降低辐射臂间距或高介电常数的陶瓷介质来达到，但为追求小型化过度降低辐射臂间距会导致天线性能变差，使用高介电常数介质会导致天线带宽变窄，只能在单个导航系统中的某一个频段使用，并且在内置空间不大的情况下，导航天线都使用单一频段。

目前，组合天线结构中通常采用多个独立的天线，通过外壳或下盖内预留位置进行固定安装，这种结构的安装无法保证高效率，极大的增加了制作的流程和成本。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种体积小、重量轻、宽频带且多频覆盖、辐射性能较好的小型化通信与卫星定位组合天线。

为了达到上述目的，本实用新型所设计的小型化通信与卫星定位组合天线，包括上盖、下盖和PCB装配板，上盖和下盖将PCB装配板封装在内，所述的PCB装配板为双面覆铜结构，在PCB装配板上设有第一通信天线模组、第二通信天线模组和卫星定位天线模组；

所述的第一通信天线模组包括第一辐射臂、第一接地臂、第一馈电端和第一接地端，其中第一辐射臂与第一接地臂设置在PCB装配板的一个面上，第一馈电端和第一接地端设置在PCB装配板的另一面上，第一辐射臂与第一接地臂分别通过第一馈电端于第一接地端在PCB装配板上的覆铜过孔实现双向导通，且第一辐射臂于第一接地端在PCB装配板上的投影分离；

所述的第二通信天线模组包括第二辐射臂、第二接地臂、第二馈电端和第二接地端，其中第二辐射臂与第二接地臂设置在PCB装配板上设有第一接地臂的一个面上，第二馈电端和第二接地端设置在PCB装配板的另一面上，且第二辐射臂与第二接地臂分别通过第二馈电端于第二接地端在PCB装配板上的覆铜过孔实现双向导通，且第二辐射臂于第二接地端在PCB装配板上的投影分离；

所述的卫星定位天线模组包括陶瓷介质微带天线、馈电探针和射频电路，陶瓷介质微带天线设置在PCB装配板的一个面上，射频电路设置在PCB装配板的另一面上，且射频电路设置在陶瓷介质微带天线在PCB装配板的投影方向位置上，并在射频电路外部设置屏蔽罩，陶瓷介质微带天线和馈电探针以及PCB装配板上的覆铜过孔接通到射频电路，陶瓷介质的正面覆银形成辐射面，陶瓷介质的背面覆银形成接地反射面。

进一步的方案是，所述的第一辐射臂设置在PCB装配板边缘位置呈单极电回路环形结构，所述的第一接地臂包括长方形的覆铜过孔部和连接在覆铜过孔部窄边上的长条型第一接地臂部。

进一步的方案是，所述的第二通信天线模组为偶极子结构，其第二辐射臂为长条型结构，第二接地臂为折线型结构包括第一竖直部、横折部和第二竖直部，且第二辐射臂与第二接地臂的宽度相同，第一竖直部与第二辐射臂共线，第二辐射臂的覆铜过孔设置在靠近第一竖直部的一端，第二接地臂上的覆铜过孔设置在第一竖直部靠近第二辐射臂的一端。

进一步的方案是，所述的卫星定位天线模组设置PCB装配板的中间位置，所述的第一通信天线模组和第二通信天线模组分置在卫星定位天线模组的两侧。

进一步的方案是，所述的第一通信天线模组辐射臂长度为l≤1/k，其中l是天线最大尺寸，k=2π / λ为电磁场相关的波数，λ为所需频率的波长；所述第二通信天线模组辐射振子长度为λ₀/4，其中，λ₀为中心频率的自由空间波长；所述双面覆铜的PCB装配板厚度为0.8~1.0mm，长度为50~52mm，宽度为44~46mm。

进一步的方案是，所述的下盖上设有定位柱，PCB装配板上设有配合定位柱的通孔，所述的下盖上还设有凸台，凸台包括设置在下盖正面中心位置的第一凸台块和于第一凸台块相邻的第一凸台条，所述的凸台在上下盖合拢时支撑屏蔽罩。

与现有技术相比，本实用新型设计的小型化通信与卫星定位组合天线，第一通信天线模组采用双面覆铜PCB工艺制造，在PCB装配板的正面铜箔上腐蚀出单极电回路环形辐射结构和接地臂，在PCB装配板的背面铜箔上腐蚀出线缆用的馈电端和接地端，并在馈电端和接地端做出覆铜过孔分别与单极电回路环形辐射臂和接地臂导通，所述第二通信天线模组也同样采用双面覆铜PCB工艺制造，在PCB装配板的正面铜箔上腐蚀出偶极子天线结构，在PCB装配板的背面铜箔上腐蚀出线缆用的馈电端和接地端，并在馈电端和接地端做出覆铜过孔分别与偶极子结构的双臂导通。其通过微带、多宽频、耦合谐振技术，通过调节辐射臂和接地臂长度、宽度，接地臂长度、宽度，以及辐射臂与接地臂之间的间距，能够得到第一通信天线模组和第二通信天线模组优秀的电性能指标。所述卫星定位天线模组采用单点馈电方式，天线通过探针与射频电路的输入/输出端相接，射频电路馈电采用同轴线在电路的馈电端和接地端接入/接处方式，采用微带天线技术对辐射面进行切角，使天线能够有效的辐射所需圆极化波和工作频段，采用射频电路技术有效调整射频电路性能，能够良好的实现高增益、宽频带、低插损，低损耗和良好的带内平坦度等优点。同时所有天线模组均设置在同一小型外壳内，合理的安排了各天线模组的位置，使其在有限的狭小空间内，因各天线模组互相无遮挡干扰，有效解决天线小型化设计中面临的扩展带宽、多频段的综合匹配问题，使整个天线模组具有体积小、重量轻、多频多功能覆盖和电性能、辐射性能优秀等特点。

附图说明

图1是实施例1爆炸图。

图2是实施例1PCB装配板正面示意图。

图3是实施例1PCB装配板背面示意图。

图4是实施例1第一通信天线模组-驻波测试图。

图5是实施例1第二通信天线模组-驻波测试图。

图6是实施例1卫星定位天线模组-驻波测试图。

图7是实施例1第一通信天线模组-辐射方向图。

图8是实施例1第二通信天线模组-辐射方向图。

图9是实施例1卫星定位天线模组-辐射方向图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1。

如图1、图2、图3所示，本实施例描述小型化通信与卫星定位组合天线，包括连接器、同轴线缆、上盖7、下盖6和PCB装配板4，上盖7和下盖6将PCB装配板4封装在内，所述的PCB装配板4为双面覆铜结构，在PCB装配板4上设有第一通信天线模组1、第二通信天线模组2和卫星定位天线模组3，所述的卫星定位天线模组3设置PCB装配板4的中间位置，所述的第一通信天线模组1和第二通信天线模组2分置在卫星定位天线模组3的两侧，所述双面覆铜的PCB装配板4厚度为0.8~1.0mm，长度为50~52mm，宽度为44~46mm。同轴线缆与各天线的馈电端连接。

所述的第一通信天线模组1包括第一辐射臂11、第一接地臂12、第一馈电端13和第一接地端14，其中第一辐射臂11与第一接地臂12设置在PCB装配板4的正面，第一馈电端13和第一接地端14设置在PCB装配板4的反面，第一辐射臂11与第一接地臂12分别通过第一馈电端13于第一接地端14在PCB装配板4上的覆铜过孔实现双向导通，且第一辐射臂11于第一接地端14在PCB装配板4上的投影分离；所述的第一辐射臂11设置在PCB装配板4边缘位置呈单极电回路环形结构，所述的第一接地臂12包括长方形的覆铜过孔部121和连接在覆铜过孔部窄边上的长条型第一接地臂部122。所述的第一通信天线模组1辐射振子长度为L≤1/k，其中L是天线最大尺寸，k=2π / λ为电磁场相关的波数，λ为所需频率的波长。

所述的第二通信天线模组2包括第二辐射臂22、第二接地臂23、第二馈电端24和第二接地端21，其中第二辐射臂22与第二接地臂23设置在PCB装配板4正面，第二馈电端24和第二接地端21设置在PCB装配板4的反面，且第二辐射臂22与第二接地臂23分别通过第二馈电端24于第二接地端21在PCB装配板4上的覆铜过孔实现双向导通，且第二辐射臂22于第二接地端21在PCB装配板4上的投影分离；第二通信天线模组2为偶极子结构，其第二辐射臂22为长条型结构，第二接地臂23为折线型结构包括第一竖直部231、横折部232和第二竖直部233，且第二辐射臂22与第二接地臂23的宽度相同，第一竖直部231与第二辐射臂22共线，第二辐射臂22的覆铜过孔设置在靠近第一竖直部231的一端，第二接地臂23上的覆铜过孔设置在第一竖直部231靠近第二辐射臂22的一端。所述第二通信天线模组2辐射振子长度为λ₀/4，其中，λ₀为中心频率的自由空间波长；

所述的卫星定位天线模组3包括陶瓷介质微带天线、馈电探针和射频电路33，陶瓷介质微带天线设置在PCB装配板4的一个面上，射频电路33设置在PCB装配板4的另一面上，且射频电路33设置在陶瓷介质微带天线在PCB装配板4的投影方向位置上，并在射频电路33外部设置屏蔽罩34，陶瓷介质微带天线和馈电探针以及PCB装配板4上的覆铜过孔接通到射频电路33，陶瓷介质的正面覆银形成辐射面，陶瓷介质的背面覆银形成接地反射面。

所述的下盖6上设有定位柱，PCB装配板4上设有配合定位固定柱的通孔5，所述的下盖6上还设有凸台，凸台包括设置在下盖6正面中心位置的第一凸台块和于第一凸台块相邻的第一凸台条，所述的凸台在上下盖6合拢时支撑屏蔽罩34。

生产装配时，参照图2，第一通信天线模组1在PCB装配板4正面铜箔上腐蚀出环形电回路环形第一辐射臂11和第一接地臂12；第二通信天线模组2在PCB装配板4正面铜箔上腐蚀出偶极子结构的第二辐射臂22和第二接地臂23；卫星定位天线模组3在PCB装配板4正面铜箔上腐蚀出天线的接地面32，卫星定位天线31覆盖放置在PCB装配板4正面铜箔上腐蚀出的天线接地面32上。参照图3，第一通信天线模组1在PCB装配板4背面铜箔上腐蚀出第一馈电端13和第一接地端14，并在第一馈电端13和第一接地端14做出覆铜过孔分别与单极电回路环形第一辐射臂11和第一接地臂12导通；第二通信天线模组2在PCB装配板4背面铜箔上腐蚀出第二馈电端24和第二接地端21，并在第二馈电端24和第二接地端21做出覆铜过孔分别与偶极子结构的第二辐射臂22和第二接地臂23导通；卫星定位天线模组3在PCB装配板4背面铜箔上腐蚀出射频电路3部分3元器件的焊脚和镂空部分，以及同轴线缆的馈电端和接地端，并在射频电路3部分3的外围铜箔上腐蚀出屏蔽罩34的焊脚。在PCB装配板4适当位置打出通孔5；参照图1，作为PCB装配板4与天线下盖6固定用。天线上盖7和下盖6可采用超声波等技术进行粘合组装。

如图4第一通信天线模组1驻波测试图所示，第一通信天线模组1具有良好的驻波，驻波值均≤2.5。如图5第二通信天线模组2驻波测试图所示，第二通信天线模组2具有良好的驻波，驻波值均≤1.8。如图6卫星定位天线模组3驻波测试图所示，卫星定位天线模组具3有良好的驻波，驻波值均≤1.7。如图7第一通信天线模组1辐射方向图所示，第一通信天线模组1具有较好的辐射方向性，因小型化组合天线内部空间狭窄的缘故，其他天线模组对其产生影响，使其方向图不是很对称，但其辐射性能依然较好。如图8第二通信天线模组2辐射方向图所示，第二通信天线模组2具有良好的辐射方向性，因第二通信天线模组2位于卫星定位天线模组3单侧，对其产生影响的缘故，使其一侧的辐射方向性稍弱，但其总体辐射性能依然良好。如图9卫星定位天线模组3辐射方向图所示，卫星定位天线模组3具有良好的主瓣且没有旁瓣，背向辐射极小，具有良好的低仰角辐射性，即卫星定位天线模组3具有良好的辐射方向性。综上所述，本实施例所得到的小型化通信与卫星定位组合天线，良好了解决天线之间的相互干扰以及集成化要求的矛盾，在达到缩小体积提高集成化的效果前提下，保证了天线的性能要求。

以上所述内容仅是本发明的一种实施例，而不是全部的实施方式。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。基于本发明中的实施例，应当指出，有本专业工作能力者在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种小型化通信与卫星定位组合天线，包括上盖、下盖和PCB装配板，上盖和下盖将PCB装配板封装在内，其特征是所述的PCB装配板为双面覆铜结构，在PCB装配板上设有第一通信天线模组、第二通信天线模组和卫星定位天线模组；

所述的第一通信天线模组包括第一辐射臂、第一接地臂、第一馈电端和第一接地端，其中第一辐射臂与第一接地臂设置在PCB装配板的一个面上，第一馈电端和第一接地端设置在PCB装配板的另一面上，第一辐射臂与第一接地臂分别通过第一馈电端与第一接地端在PCB装配板上的覆铜过孔实现双向导通，且第一辐射臂与第一接地端在PCB装配板上的投影分离；

所述的第二通信天线模组包括第二辐射臂、第二接地臂、第二馈电端和第二接地端，其中第二辐射臂与第二接地臂设置在PCB装配板上与设有第一接地臂的同一个面上，第二馈电端和第二接地端设置在PCB装配板的另一面上，且第二辐射臂与第二接地臂分别通过第二馈电端于第二接地端在PCB装配板上的覆铜过孔实现双向导通，且第二辐射臂于第二接地端在PCB装配板上的投影分离。

2.根据权利要求1所述的小型化通信与卫星定位组合天线，其特征是所述的第一辐射臂设置在PCB装配板边缘位置呈单极电回路环形结构，所述的第一接地臂包括矩形覆铜部分、覆铜过孔部和连接在覆铜过孔部窄边上的长条型第一接地臂部。

3.根据权利要求1所述的小型化通信与卫星定位组合天线，其特征是所述的第二通信天线模组为偶极子结构，其第二辐射臂为长条型结构，第二接地臂为折线型结构包括第一竖直部、横折部和第二竖直部，且第二辐射臂与第二接地臂的宽度相同，第一竖直部与第二辐射臂共线，第二辐射臂的覆铜过孔设置在靠近第一竖直部的一端，第二接地臂上的覆铜过孔设置在第一竖直部靠近第二辐射臂的一端。

4.根据权利要求1所述的小型化通信与卫星定位组合天线，其特征是所述的卫星定位天线模组设置于PCB装配板的中间位置，所述的第二通信天线模组设置在卫星定位天线模组的一侧，所述的第一通信天线模组设置在PCB装配板边缘位置呈环形将卫星定位天线模组和第二通信天线模组包围在其内部。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的小型化通信与卫星定位组合天线，其特征是所述的第一通信天线模组辐射振子长度为L≤1/k，其中L是天线最大尺寸，k=2π / λ为电磁场相关的波数，λ为所需频率的波长；所述第二通信天线模组辐射振子长度为λ₀/4，其中，λ₀为中心频率的自由空间波长；所述双面覆铜的PCB装配板厚度为0.8~1.0mm，长度为50~52mm，宽度为44~46mm。

6.根据权利要求5所述的小型化通信与卫星定位组合天线，其特征是所述的下盖上设有定位柱，PCB装配板上设有配合定位固定柱的通孔，所述的下盖上还设有凸台，凸台包括设置在下盖正面中心位置的第一凸台块和于第一凸台块相邻的第一凸台条，所述的凸台在上下盖合拢时支撑屏蔽罩。

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