CN216413273U - 一种基于共面波导馈电的阵列天线 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种基于共面波导馈电的阵列天线，包括基板、第一共面波导馈线、第二共面波导馈线、至少一个第一枝节单元、以及至少一个第二枝节单元，所述基板的正面表面和背面表面分别设置有第一共面波导地板、第二共面波导地板，且所述第一共面波导地板、第二共面波导地板通过过孔导通。本申请的有益效果是：本申请通过串馈偶极子阵的方式，解决了一般V2X天线在水平方向上增益不够的问题，与单天线相比，可以提高水平方向上3‑5dBi的增益。

Description

一种基于共面波导馈电的阵列天线

技术领域

本申请涉及汽车电子技术领域，更具体地，涉及一种基于共面波导馈电的阵列天线。

背景技术

随着车载通信技术的发展，消费者对于产品的集成度要求越来越高。车联网智能终端T-Box作为无线网关为整车提供远程通讯接口，而将V2X功能集成于T-Box是当前的趋势。V2X技术依赖于超快响应和可靠的无线连接，而这又取决于敏捷和高端精密的天线。由于T-Box集成度高，天线总数量多，在这种情况下天线性能会受到限制，现今用于T-Box的V2X天线主要有以下问题：波瓣不够扁平，在水平方向上增益不够；受一体集成式T-Box安装所限，天线低于车顶，导致在水平面下方的角度辐射很差；易受其他安装环境影响；波瓣角度难以控制。

发明内容

本申请为克服上述现有技术中波瓣不够扁平，在水平方向上增益不够；受一体集成式T-Box安装所限，天线低于车顶，导致在水平面下方的角度辐射很差；易受其他安装环境影响；波瓣角度难以控制的问题，本申请提供一种基于共面波导馈电的阵列天线。

一种基于共面波导馈电的阵列天线，包括基板、第一共面波导馈线、第二共面波导馈线、至少一个第一枝节单元、以及至少一个第二枝节单元，

所述基板的正面表面和背面表面分别设置有第一共面波导地板、第二共面波导地板，且所述第一共面波导地板、第二共面波导地板通过过孔导通；

所述第一共面波导馈线、所述第一枝节单元设置在所述基板的正面表面，所述第一共面波导馈线一端设置在所述第一共面波导地板中部开口处，且第一共面波导馈线另一端与第一枝节单元连接；所述第二共面波导馈线、所述第二枝节单元设置在所述基板的背面表面，所述第二共面波导馈线一端与所述第二共面波导地板连接，且第二共面波导馈线另一端与第二枝节单元连接。

可选地，所述第一枝节单元包括第一枝节、第二枝节、第三枝节，所述第二枝节的第一端连接所述第一枝节的第一端，所述第三枝节的第一端连接所述第一枝节的第二端。

可选地，所述第一共面波导馈线连接在所述第一枝节中部，所述第二枝节和所述第三枝节对称分布于所述第一共面波导馈线的左右两侧。

可选地，第二枝节单元包括第一枝节、第二枝节、第三枝节，所述第二枝节的第一端连接所述第一枝节的第一端，所述第三枝节的第一端连接所述第一枝节的第二端。

可选地，所述第二共面波导馈线连接在所述第一枝节中部，所述第二枝节和所述第三枝节对称分布于所述第二共面波导馈线的左右两侧。

可选地，所述第一枝节单元、第二枝节单元镜像对称设置。

可选地，所述第一枝节单元、第二枝节单元数量均为2件。

可选地，相邻两个所述第一枝节单元、相邻两个所述第二枝节单元间隔均为半个波长。

可选地，所述基板下端设置有至少一个用于安装的安装槽。

可选地，所述天线为窄带天线，工作频带为5.905GHz-5.925GHz。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：本申请通过串馈偶极子阵的方式，解决了一般V2X天线在水平方向上增益不够的问题，与单天线相比，可以提高水平方向上3-5dBi的增益。并且通过一段共面波导馈抬高天线辐射的相位中心，规避了周围其他天线和环境对V2X天线产生的不利影响，使车载T-Box在天线大密度高集成度的情况下依然保证天线的高性能。且天线各部分结构对应的功能清晰，便于在不同环境下针对需求的调整。

附图说明

图1为本申请实施例的天线正面表面示意图。

图2为本申请实施例的天线背面表面示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本申请作进一步的说明。

本申请实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本申请的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

此外，若有“第一”、“第二”等术语仅用于描述目的，主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

实施例1，

在如图1-2所述的实施例中，本申请提供了一种基于共面波导馈电的阵列天线，包括基板1、第一共面波导馈线2、第二共面波导馈线3、至少一个第一枝节单元4、以及至少一个第二枝节单元5，所述基板1的正面表面和背面表面分别设置有第一共面波导地板6、第二共面波导地板7，且第一共面波导地板6、第二共面波导地板7通过过孔8导通；第一共面波导馈线2、第一枝节单元4设置在基板1的正面表面，第一共面波导馈线2一端设置在第一共面波导地板6中部开口处，且第一共面波导馈线2另一端与第一枝节单元4连接；第二共面波导馈线3、第二枝节单元5设置在基板1的背面表面，第二共面波导馈线3一端与第二共面波导地板7连接，且第二共面波导馈线3另一端与第二枝节单元5连接。在本实施例中，本申请使用了一种全新的基于CPW的用于车载T-Box的V2X阵列天线，与常见的V2X天线相比，具有高效率，水平方向上全向辐射，垂直方向上高增益且波瓣集中，整体方向图极为扁平，且可以一定程度上控制垂直方向的波瓣角度，规避T-Box的安装环境及车顶对天线覆盖能力的不利影响。第一共面波导馈线2、第二共面波导馈线3、第一共面波导地板6、第二共面波导地板7组成构成了共面波导的馈电结构。第一枝节单元4、第二枝节单元5可以分别印刷在基板1的正面表面和背面表面组成串馈偶极子阵。本申请通过串馈偶极子阵的方式，解决了一般V2X天线在水平方向上增益不够的问题，与单天线相比，可以提高水平方向上3-5dBi的增益。并且通过一段共面波导馈抬高天线辐射的相位中心，规避了周围其他天线和环境对V2X天线产生的不利影响，使车载T-Box在天线大密度高集成度的情况下依然保证天线的高性能。且天线各部分结构对应的功能清晰，便于在不同环境下针对需求的调整。

实施例2，

第一枝节单元4包括第一枝节41、第二枝节42、第三枝节43，第二枝节42的第一端连接第一枝节41的第一端，第三枝节43的第一端连接第一枝节41的第二端。第一共面波导馈线2连接在第一枝节中部，第二枝节42和第三枝节43对称分布于第一共面波导馈线2的左右两侧。在本实施例中，本申请的第一枝节单元4包括依次连接的第二枝节42、第一枝节41、第三枝节43，第一共面波导馈线2对第二枝节42、第一枝节41、第三枝节42进行馈电，使第一枝节单元4产生辐射场。第一共面波导馈线2、第一枝节单元4均是导体。第二枝节42和第三枝节43均关于第一共面波导馈线2轴对称分布，使得方向图能量辐射均匀。

实施例3，

第二枝节单元5包括第一枝节、第二枝节、第三枝节，第二枝节的第一端连接第一枝节的第一端，第三枝节的第一端连接第一枝节的第二端。第二共面波导馈线3连接在第一枝节中部，第二枝节和第三枝节对称分布于第二共面波导馈线3的左右两侧。在本实施例中，本申请的第二枝节单元5包括依次连接的第二枝节、第一枝节、第三枝节，第二共面波导馈线3对第二枝节、第一枝节、第三枝节进行馈电，使第二枝节单元5产生辐射场。第二共面波导馈线3、第二枝节单元5均是导体。第二枝节和第三枝节均关于第二共面波导馈线3轴对称分布，使得方向图能量辐射均匀。

实施例4，

第一枝节单元4、第二枝节单元5镜像对称设置。第一枝节单元4、第二枝节单元5数量均为2件。在本实施例中，本申请的一个或多个第一枝节单元4均通过第一共面波导馈线2与外部的第一馈电点连接，一个或多个第二枝节单元5均通过第二共面波导馈线3连接外部的第二馈电点连接，当第一馈电点和第二馈电点接入电源时，分别通过第一共面波导馈线2、第二共面波导馈线3连接的第一枝节单元4、第二枝节单元5能被同相激励，辐射同相且相互叠加，从而实现天线的全向辐射、高增益性能，能适用于车载V2X通讯。第一枝节单元4、第二枝节单元5的数量可以是2件或多件，多个的第一枝节单元4、多个的第二枝节单元5在基板1轴线位置排列分布成阵列。在本实施例中，第一枝节单元4的第二枝节、第三枝节可以沿第一枝节的上端垂直设置。第二枝节单元5的第二枝节、第三枝节可以沿第一枝节的下端垂直设置，第一直接单元、第二枝节单元5形成相互反向的“U”字形。当第一馈电点和第二馈电点接入电源时，分别通过第一共面波导馈线2、第二共面波导馈线3连接的第一枝节单元4、第二枝节单元5能被同相激励，辐射同相且相互叠加，从而实现天线的全向辐射、高增益性能，能适用于车载V2X通讯。

实施例5，

相邻两个第一枝节单元4、相邻两个第二枝节单元5间隔均为半个波长。在本实施例中，相邻两个第一枝节单元4间隔即相邻的第一枝节单元4之间的局部第一共面波导馈线2之间的间距，相邻两个第二枝节单元5间隔即相邻的第二枝节单元5之间的局部第二共面波导馈线3之间的间距。相邻两个第一枝节单元4、相邻两个第二枝节单元5间隔均为半个波长。使得各个二元偶极子阵元的辐射能实现叠加。本申请通过串馈偶极子阵的方式，解决了一般V2X天线在水平方向上增益不够的问题，与单天线相比，可以提高水平方向上3-5dBi的增益。并且通过一段共面波导馈抬高天线辐射的相位中心，规避了周围其他天线和环境对V2X天线产生的不利影响，使车载T-Box在天线大密度高集成度的情况下依然保证天线的高性能。且天线各部分结构对应的功能清晰，便于在不同环境下针对需求的调整。

实施例6，

基板1下端设置有至少一个用于安装的安装槽。在本实施例中，通过安装槽将基板1安装在车辆中。在车辆天线安装处设置在插槽，安装槽及基板1底部可以插接在插槽进行固定即电性连接。在本实施例中，基板1可以是PCB双面板，则正面表面和背面表面即分别为PCB双面板的顶底两面；基板1可以是PCB多面板，例如依次包括第一介质层～第三介质层，则正面表面和背面表面可为第二介质层的顶底两面。本申请通过串馈偶极子阵的方式，解决了一般V2X天线在水平方向上增益不够的问题，与单天线相比，可以提高水平方向上3-5dBi的增益。并且通过一段共面波导馈抬高天线辐射的相位中心，规避了周围其他天线和环境对V2X天线产生的不利影响，使车载T-Box在天线大密度高集成度的情况下依然保证天线的高性能。且天线各部分结构对应的功能清晰，便于在不同环境下针对需求的调整。

实施例7，

本申请的天线为窄带天线，工作频带为5.905GHz-5.925GHz。在本实施例中，本申请使用了一种全新的基于CPW的用于车载T-Box的V2X阵列天线，与常见的V2X天线相比，具有高效率，水平方向上全向辐射，垂直方向上高增益且波瓣集中，整体方向图极为扁平，且可以一定程度上控制垂直方向的波瓣角度，规避T-Box的安装环境及车顶对天线覆盖能力的不利影响。本申请的天线通过下方的共面波导馈电即CPW馈电，根据PCB板上馈线不同，转接处可做相应处理。CPW馈电两侧应注意做好隔离处理。馈电能量通过串馈方式依次激励阵元，可改变阵元间距来控制能量到达时的相位，进而控制叠加而成的方向图，同时不同的间距也会影响匹配。在本天线周围没有放置其他天线或金属环境时，本天线可以360°良好覆盖整个水平面，具有极为扁平的方向图，在垂直方向上波瓣略微朝上。若本天线安装于低于车顶的位置，或周围有难以避免的金属体影响，可以通过改变天线下部的CPW结构高度来规避不利影响，当改变此部分高度时，结合周围环境，天线方向图在垂直方向上会变化，可满足在有些特殊场景下对于低于水平面方向上辐射的需求。在一些实施例中，本天线尺寸可以是70*30*1mm。本申请只提出一种设计方案，对于具体的尺寸信息，如CPW部分高度、天线阵元间距、天线阵元尺寸，可以结合具体的需求变动。本申请通过串馈偶极子阵的方式，解决了一般V2X天线在水平方向上增益不够的问题，与单天线相比，可以提高水平方向上3-5dBi的增益。并且通过一段共面波导馈抬高天线辐射的相位中心，规避了周围其他天线和环境对V2X天线产生的不利影响，使车载T-Box在天线大密度高集成度的情况下依然保证天线的高性能。且天线各部分结构对应的功能清晰，便于在不同环境下针对需求的调整。

显然，本申请的上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非是对本申请的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于共面波导馈电的阵列天线，其特征在于，包括基板、第一共面波导馈线、第二共面波导馈线、至少一个第一枝节单元、以及至少一个第二枝节单元，

所述基板的正面表面和背面表面分别设置有第一共面波导地板、第二共面波导地板，且所述第一共面波导地板、第二共面波导地板通过过孔导通；

所述第一共面波导馈线、所述第一枝节单元设置在所述基板的正面表面，所述第一共面波导馈线一端设置在所述第一共面波导地板中部开口处，且第一共面波导馈线另一端与第一枝节单元连接；所述第二共面波导馈线、所述第二枝节单元设置在所述基板的背面表面，所述第二共面波导馈线一端与所述第二共面波导地板连接，且第二共面波导馈线另一端与第二枝节单元连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于共面波导馈电的阵列天线，其特征在于，所述第一枝节单元包括第一枝节、第二枝节、第三枝节，所述第二枝节的第一端连接所述第一枝节的第一端，所述第三枝节的第一端连接所述第一枝节的第二端。

3.根据权利要求2所述的一种基于共面波导馈电的阵列天线，其特征在于，所述第一共面波导馈线连接在所述第一枝节中部，所述第二枝节和所述第三枝节对称分布于所述第一共面波导馈线的左右两侧。

4.根据权利要求1所述的一种基于共面波导馈电的阵列天线，其特征在于，第二枝节单元包括第一枝节、第二枝节、第三枝节，所述第二枝节的第一端连接所述第一枝节的第一端，所述第三枝节的第一端连接所述第一枝节的第二端。

5.根据权利要求4所述的一种基于共面波导馈电的阵列天线，其特征在于，所述第二共面波导馈线连接在所述第一枝节中部，所述第二枝节和所述第三枝节对称分布于所述第二共面波导馈线的左右两侧。

6.根据权利要求3或5所述的一种基于共面波导馈电的阵列天线，其特征在于，所述第一枝节单元、第二枝节单元镜像对称设置。

7.根据权利要求1所述的一种基于共面波导馈电的阵列天线，其特征在于，所述第一枝节单元、第二枝节单元数量均为2件。

8.根据权利要求1所述的一种基于共面波导馈电的阵列天线，其特征在于，相邻两个所述第一枝节单元、相邻两个所述第二枝节单元间隔均为半个波长。

9.根据权利要求1所述的一种基于共面波导馈电的阵列天线，其特征在于，所述基板下端设置有至少一个用于安装的安装槽。

10.根据权利要求1所述的一种基于共面波导馈电的阵列天线，其特征在于，所述天线为窄带天线，工作频带为5.905GHz-5.925GHz。

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