CN220553600U - Gnss天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种GNSS天线，包括辐射结构和馈电结构；辐射结构包括由下至上层叠设置的正方形的第一介质板、第二介质板以及第三介质板，所述第一介质板的上表面设有第一金属层，所述第二介质板的上表面设有第二金属层，所述第三介质板的上表面设有第三金属层；馈电结构贯穿所述辐射结构并连接至馈电网络。本实用新型利用馈电结构对第一金属层进行馈电，以覆盖第一预设频段，利用馈电结构对第一金属层和第二金属层进行耦合馈电，以覆盖第二预设频段，进而通过在第二介质板的上方设置第三介质板，利用馈电结构对第三金属层进行馈电，以覆盖第三预设频段，从而在不增加尺寸的情况下，同时覆盖第一预设频段、第二预设频段以及第三预设频段。

Description

GNSS天线

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，特别地，有关于一种GNSS天线。

背景技术

为互联网汽车提供云端一体化的卫星导航系统(GNSS)解决方案。为消费者提供高精度车道级导航体验，并通过GNSS组合定位，解决车载定位设备在复杂的驾驶环境中有效提高导航的精度，对抗不利的多径干扰等不利的情况下任能保证接收到的卫星信号的完整性，配合C-V2X功能解决交通发达及车流量大带来的多事故率，提升终端的综合定位能力。为自动驾驶汽车客户提供覆盖全国的实时高精度位置解算服务。

基于卫星导航定位终端设备小型化的发展趋势，天线结构也应小型化、轻薄化。由于贴片天线的带宽很窄，为了满足卫星导航定位多系统或多频段工作的需要，小型化定位终端设备里通常会设置有两个以上的贴片天线，分别工作在不同频段，多个贴片天线通常是叠层放置，但是叠层组合的贴片天线的厚度往往较厚，无法满足小型定位终端设备的轻薄化需求。而且，若减小贴片天线的尺寸，会导致贴片天线的工作带宽减小。

此外，目前把GNSS天线和车载智能互联终端(T-BOX)直接放置在横梁上，复杂的安装环境，使得GNSS天线的轴比和相位中心度(PCO)以及相位偏差(PCV)会变得很差，产品不能满足高精度应用场景需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种GNSS天线，以解决目前GNSS天线无法同时满足小尺寸和大带宽的技术问题。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本实用新型提供一种GNSS天线，包括辐射结构和馈电结构；所述辐射结构包括由下至上层叠设置的正方形的第一介质板、第二介质板以及第三介质板，所述第一介质板的上表面设有第一金属层，所述第二介质板的上表面设有第二金属层，所述第三介质板的上表面设有第三金属层；所述馈电结构贯穿所述辐射结构并连接至馈电网络。

本实用新型的实施方式中，所述第三介质板为陶瓷板，所述第一金属层为印刷设置于所述陶瓷板上的铜层。

本实用新型的实施方式中，所述第三介质板的介电常数为9.8。

本实用新型的实施方式中，所述第三介质板的边长为30mm～50mm，所述第三介质板的厚度为3mm～12mm。

本实用新型的实施方式中，所述第一介质板为第一PCB板的基板，通过将所述基板上敷设的铜层蚀刻形成所述第一金属层；所述第二介质板为第二PCB板的基板，通过将所述基板上敷设的铜层蚀刻形成所述第二金属层。

本实用新型的实施方式中，所述辐射结构还包括第四金属层，所述第四金属层满铺于所述第一介质板的下表面而形成接地层。

本实用新型的实施方式中，所述馈电结构包括多个馈电针。

本实用新型的实施方式中，所述GNSS天线还包括天线安装结构及电路板，所述天线安装结构包括反射罩，所述反射罩用于置于汽车内的顶部横梁上，所述反射罩具有一反射腔，所述电路板安装于所述反射腔内，所述辐射结构安装于所述电路板上，所述馈电结构与所述电路板上的所述馈电网络连接。

本实用新型的实施方式中，所述天线安装结构还包括安装壳，所述辐射结构、所述馈电结构以及所述电路板均安装于所述安装壳内，所述安装壳置于所述反射腔内。

本实用新型的实施方式中，所述反射罩为倒置并呈中空中心对称设置的圆凸台状，或为倒置并呈中空中心对称设置的四面体锥台状。

本实用新型的特点及优点是：

本实用新型的GNSS天线，通过在第一介质板的上表面设置第一金属层，从而能利用馈电结构对第一金属层进行馈电，以覆盖第一预设频段，通过将第二介质板置于第一介质板的上方，并在第二介质板的上表面设置第二金属层，利用馈电结构对第一金属层和第二金属层进行耦合馈电，以覆盖第二预设频段，进而通过在第二介质板的上方设置第三介质板，并在第三介质板的上表面设置第三金属层，利用馈电结构对第三金属层进行馈电，以覆盖第三预设频段，因此，本实用新型能在不增加GNSS天线的尺寸的情况下，使其同时覆盖第一预设频段、第二预设频段以及第三预设频段。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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获得其他的附图。

图1为本实用新型中GNSS天线的立体图。

图2为本实用新型中GNSS天线的拆解图。

图3为本实用新型中第一介质板边长不同的GNSS天线在频率为1166MHz时的增益图。

图4为本实用新型中第一介质板边长不同的GNSS天线在频率为1247MHz时的增益图。

图5为本实用新型中第一介质板边长不同的GNSS天线的回波损耗图。

图6为本实用新型中第一介质板厚度不同的GNSS天线在频率为1274MHz时的增益图。

图7为本实用新型中GNSS天线的安装示意图。

图8为本实用新型中天线安装结构的拆解图。

图中：

1、辐射结构；11、第一介质板；12、第一金属层；13、第二介质板；14、第二金属层；15、第三介质板；16、第三金属层；

2、馈电结构；21、馈电针；22、馈电孔；

3、电路板；31、输出线；

4、天线安装结构；41、反射罩；411、反射腔；42、安装壳；421、上壳；422、底座；423、引线孔；

5、顶部横梁；

6、内饰板；

7、车载智能互联终端。

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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，本实用新型提供一种GNSS天线，包括辐射结构1和馈电结构2；辐射结构1包括由下至上层叠设置的第一介质板11、第二介质板13以及第三介质板15，第一介质板11的上表面设有第一金属层12，第二介质板13的上表面设有第二金属层14，第三介质板15的上表面设有第三金属层16；馈电结构2贯穿辐射结构1并连接至馈电网络。

本实用新型的GNSS天线，通过在第一介质板11的上表面设置第一金属层12，从而能利用馈电结构2对第一金属层12进行馈电，以覆盖第一预设频段，通过将第二介质板13置于第一介质板11的上方，并在第二介质板13的上表面设置第二金属层14，利用馈电结构2对第一金属层12和第二金属层14进行耦合馈电，以覆盖第二预设频段，进而通过在第二介质板13的上方设置第三介质板15，并在第三介质板15的上表面设置第三金属层16，利用馈电结构2对第三金属层16进行馈电，以覆盖第三预设频段，因此，本实用新型能在不增加GNSS天线的尺寸的情况下，使其同时覆盖第一预设频段、第二预设频段以及第三预设频段。

具体的，第一预设频段为1164MHz～1248MHz，第二预设频段为1248MHz～1278MHz，第三预设频段为1525MHz-1618MHz。馈电结构2从辐射结构1穿出后连接至馈电网络的90功分器或者电桥。馈电结构2包括多个馈电针21。馈电针21的数量可以为两个或四个。辐射结构1上设有用于穿设多个馈电针21的馈电孔22。辐射结构1还包括第四金属层，第四金属层满铺于第一介质板11的下表面而形成接地层。此外，第一介质板11、第一金属层12、第二介质板13以及第二金属层14上还预留有备用馈电孔，馈电针21也能从备用馈电孔穿过。

为确保能利用第三介质板15和第三金属层16有效地扩宽GNSS天线的工作频段，本实用新型的实施方式中，第三介质板15为陶瓷板，大体呈正方形，第三金属层16为印刷设置于陶瓷板上的铜层。具体的，第三介质板15的介电常数为9.8。第三介质板15的边长为45mm，第三介质板15的厚度为4mm。

第一介质板11为第一PCB板的基板，大体呈正方形，通过将基板上敷设的铜层蚀刻形成第一金属层12。第一金属层12大体呈矩形。基板下表面满铺的铜层形成第四金属层，也即接地层。

结合图3所示，曲线L₁、曲线L₂、曲线L₃、曲线L₄、曲线L₅分别示出了第一介质板11的边长为60mm、70mm、80mm、90mm、100mm、110mm的情况下，GNSS天线在频率为1166MHz时的增益，其中，边长越大，增益越高。

结合图4所示，曲线L₆、曲线L₇、曲线L₈、曲线L₉、曲线L₁₀分别示出了第一介质板11的边长为60mm、70mm、80mm、90mm、100mm、110mm的情况下，GNSS天线在频率为1247MHz时的增益，其中，厚度越大，增益越高。

结合图5所示，曲线L₁₁、曲线L₁₂、曲线L₁₃、曲线L₁₄分别示出了第一介质板11的边长为60mm、80mm、100mm、120mm的情况下，GNSS天线在1.1GHz-1.8GHz的频率范围内的回波损耗。

结合图6所示，曲线L₁₅、曲线L₁₆分别示出了第一介质板11的厚度为3mm、6mm的情况下，GNSS天线在1274MHz时的增益，其中，厚度越大，增益越高。

由此可知，第一介质板11的面积会对GNSS天线的性能产生影响，面积过小会降低增益，面积过大并不会产生更高的增益，并且影响实用性，安装受限。第一介质板11的厚度也会对GNSS天线的性能产生影响，厚度过小会降低增益，厚度过大时增益提升不明显，并且会增加成本。因此，本实用新型的实施例优选的，第一介质板11的边长为80mm，厚度为3mm。

第二介质板13为第二PCB板的基板，大体呈正方形，通过将基板上敷设的铜层蚀刻形成第二金属层14。第二金属层14大体呈矩形。

如图7和图8所示，本实用新型的实施方式中，GNSS天线还包括天线安装结构4及电路板3，天线安装结构4包括反射罩41，反射罩41用于置于汽车内的顶部横梁5上，反射罩41具有一反射腔411，电路板3安装于反射腔411内，辐射结构1安装于电路板3上，馈电结构2与电路板3上的馈电网络连接。天线安装结构4还包括安装壳42，辐射结构1、馈电结构2以及电路板3均安装于安装壳42内，安装壳42置于反射腔411内。通过将辐射结构1安装于反射罩41的反射腔411内，从而能减少横梁上及其周边其它零件对GNSS天线造成的影响。

具体的，安装壳42包括底座422及上壳421，上壳421盖合于底座422上。电路板3为PCB电路板3。反射罩41为倒置并呈中空中心对称设置的圆凸台状，或为倒置并呈中空中心对称设置的四面体锥台状，大体呈漏斗状，安装壳42置于反射罩41的内底面上。辐射结构1安装在电路板3上，电路板3上设置有用于连接多个馈电针21的多个馈电安装孔，电桥安装在电路板3上，电路板3安装在底座422上，电路板3通过螺钉固定与底座422，上壳421通过螺钉固定在底座422上，电路板3连接有输出线31，输出线31装有连接器。电路板3为设置有介质天线匹配电路的天线介质电路板3，匹配电路用于对介质天线输出时的阻抗用LCR电路对其调整以达到最佳状态。顶部横梁5上还安装有车载智能互联终端7，顶部横梁5的下方设有内饰板6.

其中，反射腔411可根据天线尺寸大小及车身安装位置调整其尺寸大小，其中锥台的宽边和高度决定天线的辐射性能(theta面的增益、轴比、相位中心度PCO及相位中心偏差PCV)和抗干扰的能力。

输出线31采用同轴电缆线，底座422上设有引线孔423，引线孔423的一端连接于电路板3上，另一端通过引线孔423引出，并压接装配有连接器，连接器采用FAKRA连接器，为接插件输出。

本实用新型的GNSS天线在第一预设频段和第二预设频段的增益、轴比及效率，如下表所示：

本实用新型的GNSS天线在第三预设频段和的增益和轴比，如下表所示：

以上所述仅为本实用新型的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本实用新型实施例进行各种改动或变型而不脱离本实用新型的精神和范围。

Claims (9)

1.一种GNSS天线，其特征在于，包括辐射结构和馈电结构；所述辐射结构包括由下至上层叠设置的正方形的第一介质板、第二介质板以及第三介质板，所述第一介质板的上表面设有第一金属层，所述第二介质板的上表面设有第二金属层，所述第三介质板的上表面设有第三金属层；所述馈电结构贯穿所述辐射结构并连接至馈电网络；其中，所述第三介质板为陶瓷板，所述第一金属层为印刷设置于所述陶瓷板上的铜层。

2.根据权利要求1所述的GNSS天线，其特征在于，

所述第三介质板的介电常数为9.8。

3.根据权利要求1所述的GNSS天线，其特征在于，

所述第三介质板的边长为30mm～50mm，所述第三介质板的厚度为3mm～12mm。

4.根据权利要求1所述的GNSS天线，其特征在于，

所述第一介质板为第一PCB板的基板，通过将所述基板上敷设的铜层蚀刻形成所述第一金属层；所述第二介质板为第二PCB板的基板，通过将所述基板上敷设的铜层蚀刻形成所述第二金属层。

5.根据权利要求1所述的GNSS天线，其特征在于，

所述辐射结构还包括第四金属层，所述第四金属层满铺于所述第一介质板的下表面而形成接地层。

6.根据权利要求1所述的GNSS天线，其特征在于，

所述馈电结构包括多个馈电针。

7.根据权利要求1所述的GNSS天线，其特征在于，

所述GNSS天线还包括天线安装结构及电路板，所述天线安装结构包括反射罩，所述反射罩用于置于汽车内的顶部横梁上，所述反射罩具有一反射腔，所述电路板安装于所述反射腔内，所述辐射结构安装于所述电路板上，所述馈电结构与所述电路板上的所述馈电网络连接。

8.根据权利要求7所述的GNSS天线，其特征在于，

所述天线安装结构还包括安装壳，所述辐射结构、所述馈电结构以及所述电路板均安装于所述安装壳内，所述安装壳置于所述反射腔内。

9.根据权利要求7所述的GNSS天线，其特征在于，

所述反射罩为倒置并呈中空中心对称设置的圆凸台状，或为倒置并呈中空中心对称设置的四面体锥台状。