CN216354772U - 宽波束车载天线和车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种宽波束车载天线和车辆，其中宽波束车载天线包括金属底板、天线单元以及天线罩，其中天线单元固定于金属底板，包括寄生单元、平行短路板以及平行短电路板之间设有的电偶极子和馈电结构。天线罩盖设于金属底板，并与金属底板形成有容纳空间，以容纳天线单元。本实用新型技术方案可以提高天线波束的宽度。

Description

宽波束车载天线和车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆通信技术领域，特别涉及一种宽波束车载天线和车辆。

背景技术

车载天线是拦截发射台发射的高频电波并传输给车辆收音机、车载电话或无线电导航设备的接收机，以对载波解调的装置。在车载卫星通信领域，要求通信接收天线在车辆移动中也能够迅速地展开、搜索卫星，锁定卫星信号。

目前适用于车载卫星通信的天线，多用于中高轨卫星通信，但其天线波束宽度较窄、覆盖范围小，进而影响车辆的通信。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种宽波束车载天线，旨在提高天线波束的宽度。

为实现上述目的，本实用新型提出的宽波束车载天线包括：

金属底板；

天线单元，固定于所述金属底板，所述天线单元包括寄生单元、平行短路板以及所述平行短电路板之间设有的电偶极子和馈电结构；以及

天线罩，盖设于所述金属底板，并与所述金属底板形成有容纳空间，以容纳所述天线单元。

可选地，所述天线单元包括两寄生单元、两平行短路板以及所述平行短路板之间设有的两电偶极子和馈电结构；

两所述平行短路板相对设置并与所述金属底板垂直；

两电偶极子分别连接于两所述平行短路板远离所述金属底板的一端，并与两所述平行短路板呈夹角设置；

馈电结构设于两所述平行短路板之间；

两寄生单元，所述寄生单元包括多个寄生单极子，一所述寄生单元中的多个所述寄生单极子分别对应围绕在一所述平行短路板一侧设置。

可选地，以所述平行短路板的长度方向为排布轴线，在远离所述馈电结构的一侧，多个所述寄生单极子以所述排布轴线的两端为端点分布为弧状。

可选地，两所述寄生单元围绕两所述平行短路板对称设置。

可选地，所述天线单元还包括两连接板，一所述平行短路板通过一所述连接板固定于所述金属底板。

可选地，两所述平行短路板与所述馈电结构的距离相同。

可选地，所述电偶极子与所述平行短路板之间的夹角大于0°小于90°。

可选地，所述寄生单极子包括相连接的固定部和辐射部，所述固定部固定于所述金属底板，所述辐射部通过所述固定部垂直固定于所述金属底板。

可选地，所述馈电结构通过金属底板上的通孔与金属探针连接。

本实用新型还提出一种车辆，包括所述的宽波束车载天线。

本实用新型的一个技术方案通过在金属底板上设置天线单元，并采用天线罩将天线单元罩盖在金属底板上。天线单元中设置有平行短路板、电偶极子，且平行短路板的一侧围绕设有一寄生单元。当馈电结构对平行短路板和电偶极子进行邻近耦合馈电时，平行短路板和电偶极子相结合等效为电磁偶极子。当馈电结构给两者同时馈入幅度一致相位正交的激励时，两者构成的互补结构不仅可以在E面和H面产生近乎一致的方向图，还可以使两者方向图在主平面内恰巧互补，使得到的天线产生较宽的波束。同时，寄生单元因其上分布着耦合电流，可以等效于垂直金属底板放置的单极子天线，其在空间的辐射方向图，补充了电磁偶极子天线本身的辐射弱区，进一步拓宽了天线的波束，进而降低了天线的不圆度，保证了天线的覆盖广度。另外，通过天线罩将天线单元罩盖在金属底板上，避免了金属底板和天线单元受粉尘或雨水等的污染，保证了宽波束车载天线的正常使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型宽波束车载天线一实施例的结构爆炸示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	金属底板	240	寄生单元
110	通孔	241	寄生单极子
				200	天线单元	242	固定部
210	平行短路板	243	辐射部
				211	连接板	300	天线罩
220	电偶极子	400	金属探针
				230	馈电结构

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中的“和/或”包括三个方案，以A和/或B为例，包括A技术方案、B技术方案，以及A和B同时满足的技术方案；另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

车载天线是拦截发射台发射的高频电波并传输给车辆收音机、车载电话或无线电导航设备的接收机，以对载波解调的装置。在车载卫星通信领域，要求通信接收天线在车辆移动中也能够迅速地展开、搜索卫星，锁定卫星信号。

目前适用于车载卫星通信的天线，多用于中高轨卫星通信，但其天线波束宽度较窄、覆盖范围小，进而影响车辆的通信。

因此，车载卫星通信天线系统不仅要求天线能够在不同地点方向上实现卫星通信信号的接收功能，还要求天线结构系统具有天线高度低、重量轻、响应速度快、稳定可靠等优良的结构性能和较低的成本。目前的车载卫星通信系统中，大多使用抛物面天线或相控阵天线。其中，抛物面天线不能很好的在车体移动中接收卫星通信信号，系统的响应速度慢，并且抛物面天线体积大，高度高，难以满足车辆的限高以及稳定性要求；相控阵天线虽然响应迅速，但由于其造价高昂，难以运用和推广到消费者级的车载卫星通信系统中。同时，适用于车载卫星通信的天线，多用于中高轨卫星通信，其天线波束宽度窄、覆盖范围小。

鉴于此，本实用新型提出一种宽波束车载天线。

请参照图1，在本实用新型实施例中，该宽波束车载天线包括金属底板100、天线单元200以及天线罩300。其中天线单元200固定于金属底板100，天线罩300盖设于金属底板100并与金属底板100形成有容纳空间，以容纳天线单元200。具体地，天线罩300为绝缘材质，以保证天线单元200发射信号不受影响，避免了金属材质对天线单元200信号的屏蔽。同时，宽波束车载天线一般设置于车辆的车顶，天线罩300的设置可以保护金属底板100和天线单元200免受粉尘或雨水等的污染，保证了宽波束车载天线的正常使用。

天线单元200包括寄生单元240、平行短路板210以及平行短路板210之间设有的电偶极子220和馈电结构230。具体地，平行短路板210与电偶极子220连接，馈电结构230用于为平行短路板210和电偶极子220馈电；平行短路板210和电偶极子220相结合等效为电磁偶极子，使天线产生较宽的波束；寄生单元240上分布着耦合电流，可以等效于单极子天线，补充了电磁偶极子天线本身的辐射弱区，进一步拓宽了天线的波束。

本实用新型的一个技术方案通过在金属底板100上设置天线单元200，并采用天线罩300将天线单元200罩盖在金属底板100上。天线单元200中设置有平行短路板210、电偶极子220，且平行短路板210的一侧围绕设有一寄生单元240。当馈电结构230对平行短路板210和电偶极子220进行邻近耦合馈电时，平行短路板210和电偶极子220相结合等效为电磁偶极子。当馈电结构230给两者同时馈入幅度一致相位正交的激励时，两者构成的互补结构不仅可以在E面和H面产生近乎一致的方向图，还可以使两者方向图在主平面内恰巧互补，使得到的天线产生较宽的波束。同时，寄生单元240因其上分布着耦合电流，可以等效于垂直金属底板100放置的单极子天线，其在空间的辐射方向图，补充了电磁偶极子天线本身的辐射弱区，进一步拓宽了天线的波束，进而降低了天线的不圆度，保证了天线的覆盖广度。另外，通过天线罩300将天线单元200罩盖在金属底板100上，避免了金属底板100和天线单元200受粉尘或雨水等的污染，保证了宽波束车载天线的正常使用。

进一步地，在一实施例中，天线单元200包括两寄生单元240、两平行短路板210以及平行短路板210之间设有的两电偶极子220和馈电结构230。其中，两平行短路板210相对设置并与金属底板100垂直；两电偶极子220分别连接于两平行短路板210远离金属底板100的一端，并与两平行短路板210呈夹角设置；馈电结构230设于两平行短路板210之间；寄生单元240包括多个寄生单极子241，一寄生单元240中的多个寄生单极子241分别对应围绕在一平行短路板210一侧设置。

具体地，馈电结构230为“Γ”形馈电结构230，由一个经过两次弯折的金属片形成，其一端插入到金属底板100内固定。同时，馈电结构230通过金属底板100上的通孔110与金属探针400连接，用于连接电源，为平行短路板210和电偶极子220馈电。馈电结构230与平行短路板210之间无接触，两平行短路板210与馈电结构230的距离相同，如此有利于两平行短路板210辐射的波束的对称性。平行短路板210和电偶极子220均为金属材质，电偶极子220与平行短路板210之间的夹角大于0°小于90°。

在使用宽波束车载天线时，通过对馈电结构230进行邻近耦合馈电，平行短路板210和电偶极子220相结合等效为电磁偶极子。当电磁场能量由馈电结构230通过邻近耦合馈入天线时，电偶极子220保持电偶极子220的辐射特性，而平行短路板210产生的辐射场可以替代定向辐射的磁偶极子来展宽天线的E面波束宽度。由于电偶极子220天线在H面的辐射方向图是一个圆形，在E面是一个“8”字形状；而磁偶极子天线在H面的辐射方向图是“8”字形状，而在E面近似圆形，电偶极子220和磁偶极子能够在E面和H面产生相反的方向图。当给两者同时馈入幅度一致相位正交的激励时，两者构成的互补结构不仅可以在E面和H面产生近乎一致的方向图，还可以使两者方向图在主平面内恰巧互补，使得到的天线产生较宽的波束。

在一个天线单元200中包括两个寄生单元240，一寄生单元240分布在一平行短路板210远离馈电结构230的一侧。其中一个寄生单元240包括多个寄生单极子241，在一平行短路板210远离馈电结构230的一侧，多个寄生单极子241围绕该平行短路板210间隔设置。优选地，多个寄生单极子241围绕平行短路板210均匀间隔设置，如此有利于天线波束在辐射方向上的一致性。寄生单极子241为金属材质，因其上分布着耦合电流，可以等效于垂直金属底板100放置的单极子天线，其在空间的辐射方向图，补充了电磁偶极子天线本身的辐射弱区，进一步拓宽了天线的波束，进而降低了天线的不圆度，保证了天线的覆盖广度。

如此通过在金属底板100上设置天线单元200，并采用天线罩300将天线单元200罩盖在金属底板100上。天线单元200中设置有两平行短路板210和与其呈夹角连接的两电偶极子220，且每一平行短路板210的一侧围绕设有一包括多个寄生单极子241的寄生单元240。当馈电结构230对平行短路板210和电偶极子220进行邻近耦合馈电时，平行短路板210和电偶极子220相结合等效为电磁偶极子。当馈电结构230给两者同时馈入幅度一致相位正交的激励时，两者构成的互补结构不仅可以在E面和H面产生近乎一致的方向图，还可以使两者方向图在主平面内恰巧互补，使得到的天线产生较宽的波束。同时，多个寄生单极子241围绕一平行短路板210间隔设置，相较于现有技术中寄生单极子241与平行短路板210的平行设置，本实用新型中的寄生单极子241因其上分布着耦合电流，可以等效于垂直金属底板100放置的单极子天线，其在空间的辐射方向图，补充了电磁偶极子天线本身的辐射弱区，进一步拓宽了天线的波束，进而降低了天线的不圆度，保证了天线的覆盖广度。另外，通过天线罩300将天线单元200罩盖在金属底板100上，避免了金属底板100和天线单元200受粉尘或雨水等的污染，保证了宽波束车载天线的正常使用。

进一步地，为进一步提高天线的波束宽度，以平行短路板210的长度方向为排布轴线，在远离馈电结构230的一侧，多个寄生单极子241以排布轴线的两端为端点分布为弧状。寄生单极子241因其上分布着耦合电流，可以等效于垂直金属底板100放置的单极子天线，如此排布，可补充电磁偶极子天线本身的辐射弱区，进一步拓宽了天线的波束，进而降低了天线的不圆度，保证了天线的覆盖广度。

更进一步地，两寄生单元240围绕两平行短路板210对称设置。在一实施例中，两平行短路板210与馈电结构230的距离相同，两寄生单元240对称设置，也即两个寄生单元240的寄生单极子241数量相同，以馈电结构230为对称中心，两个寄生单元240中的多个寄生单极子241一一对称设置。如此可保证在两电磁偶极子的辐射波束宽度一致的前提下，两寄生单元240对两电磁偶极子天线辐射弱区的补充辐射一致，进而降低了天线的不圆度，保证了天线的覆盖广度。

进一步地，为方便平行短路板210与金属底板100的固定，天线单元200还包括两连接板211，一平行短路板210通过一连接板211固定于金属底板100。具体地，连接板211为金属材质，可以为薄板结构也可以为镂空结构。在一实施例中，平行短路板210可以通过焊接固定于金属底板100上，连接板211为平板结构，其一侧面贴设于金属底板100上，其与该侧面相连接的一侧面抵接于平行短路板210，连接板211加固了平行短路板210与金属底板100之间的连接。当然，也可以是将连接板211贴设于金属底板100上，再将平行短路板210固定于连接板211上，如此实现平行短路板210与金属底板100之间的连接，从而加强了平行短路板210与金属底板100之间的连接稳定性，也方便了两者之间的连接固定。

进一步地，为方便寄生单极子241与金属底板100的固定，寄生单极子241包括相连接的固定部242和辐射部243，固定部242固定于金属底板100，辐射部243通过固定部242垂直固定于金属底板100。在一实施例中，寄生单极子241的固定部242和辐射部243呈L型，寄生单极子241为金属材质，固定部242贴设于金属底板100，用于固定寄生单极子241；辐射部243与固定部242垂直固定，用于辐射波束，以补充电磁偶极子天线本身的辐射弱区。固定部242和辐射部243的设置，方便了寄生单极子241与金属底板100之间的固定连接。

进一步地，为方便宽波束车载天线的设置，金属底板100为圆形。具体地，寄生单元240中的寄生单极子241围绕平行短路板210设置，优选的，寄生单极子241在宽波束车载天线中的排布呈圆形或椭圆形，如此有利于拓宽天线的波束。相应地，将金属底板100设置为圆形可以更有利于天线单元200的排布，同时天线罩300的形状与金属底板100的形状相匹配，以保证天线罩300与金属底板100之间形成封闭的容纳空间，以容纳天线单元200。

本实用新型还提出一种车辆，该车辆包括宽波束车载天线，该宽波束车载天线的具体结构参照上述实施例，由于本车辆采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种宽波束车载天线，其特征在于，包括：

金属底板；

天线单元，固定于所述金属底板，所述天线单元包括寄生单元、平行短路板以及所述平行短路板之间设有的电偶极子和馈电结构；以及

天线罩，盖设于所述金属底板，并与所述金属底板形成有容纳空间，以容纳所述天线单元。

2.如权利要求1所述的宽波束车载天线，其特征在于，所述天线单元包括两寄生单元、两平行短路板以及所述平行短路板之间设有的两电偶极子和馈电结构；

两所述平行短路板相对设置并与所述金属底板垂直；

两电偶极子分别连接于两所述平行短路板远离所述金属底板的一端，并与两所述平行短路板呈夹角设置；

馈电结构设于两所述平行短路板之间；

两寄生单元，所述寄生单元包括多个寄生单极子，一所述寄生单元中的多个所述寄生单极子分别对应围绕在一所述平行短路板一侧设置。

3.如权利要求2所述的宽波束车载天线，其特征在于，以所述平行短路板的长度方向为排布轴线，在远离所述馈电结构的一侧，多个所述寄生单极子以所述排布轴线的两端为端点分布为弧状。

4.如权利要求1所述的宽波束车载天线，其特征在于，两所述寄生单元围绕两所述平行短路板对称设置。

5.如权利要求1所述的宽波束车载天线，其特征在于，所述天线单元还包括两连接板，一所述平行短路板通过一所述连接板固定于所述金属底板。

6.如权利要求1所述的宽波束车载天线，其特征在于，两所述平行短路板与所述馈电结构的距离相同。

7.如权利要求1所述的宽波束车载天线，其特征在于，所述电偶极子与所述平行短路板之间的夹角大于0°小于90°。

8.如权利要求2所述的宽波束车载天线，其特征在于，所述寄生单极子包括相连接的固定部和辐射部，所述固定部固定于所述金属底板，所述辐射部通过所述固定部垂直固定于所述金属底板。

9.如权利要求1所述的宽波束车载天线，其特征在于，所述馈电结构通过金属底板上的通孔与金属探针连接。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的宽波束车载天线。

Images