轻型GNSS天线的制作方法

轻型gnss天线
技术领域
1.本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种轻型gnss天线。


背景技术：

2.gnss(global navigation satellite system)是指全球导航卫星系统，其包括美国的全球定位系统(global positioning system，gps)、俄罗斯的格洛纳斯(global navigation satellite system，glonass)、欧洲的伽利略卫星导航系统(galileo satellite navigation system，galileo)和中国的北斗卫星导航系统。gnss能够提供时间/空间基准和所有与位置相关的实时动态信息。
3.目前，市面上的gnss天线多采用单介质层，单介质层gnss天线解决了传统的堆叠天线剖面高、质量大的问题。然而，单介质层天线因其体积较小，存在难以实现多天线兼容集成，或者，在多天线集成后，不同天线之间耦合干扰严重，进而影响gnss天线相位中心，导致gnss天线定位精度降低的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型提供的轻型gnss天线，可在单介质层天线上集成多种天线，并降低多天线之间的耦合干扰，保持天线相位中心的稳定，进而保障天线的定位精度。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.提供一种轻型gnss天线，所述轻型gnss天线包括
7.介质层，所述介质层包括第一层部分以及叠设在所述第一层部分上的第二层部分，所述第一层部分的设置有所述第二层部分的一侧面为第一面，所述第一层部分的背离所述第二层部分的一侧面为第二面，所述第二面设置有凹槽，所述凹槽的深度方向为自所述第二面指向所述第一面的方向，所述第二层部分的背离所述第一层部分的一侧面为第三面，所述第二层部分的背离所述第三面的一侧面为第四面；
8.第一定位天线，所述第一定位天线设置于所述第三面上；
9.第二定位天线，所述第二定位天线设置于所述第四面上；以及
10.通信天线，所述通信天线为多个，多个所述通信天线间隔设置于所述第一面以及所述第一层部分的外周面。
11.作为一种可选的实施方式，在本实用新型的实施例中，所述第一面包括第一区域和位于所述第一区域外周的第二区域，所述第二层部分设置于所述第一区域，所述通信天线设置于所述第二区域以及所述第一层部分的外周面。
12.作为一种可选的实施方式，在本实用新型的实施例中，所述第三面至所述第二面的距离为8mm-12mm，所述第一面至所述第三面的距离为3mm-7mm，所述第二区域的宽度为7mm-10mm，所述凹槽的深度为5mm-8mm。
13.作为一种可选的实施方式，在本实用新型的实施例中，所述第二区域开设有多个贯通的第一通孔和第二通孔，多个所述第一通孔、多个所述第二通孔分别沿所述第一面的
中心成环状排列，每一个所述第二通孔分别位于相邻的两个所述第一通孔之间；
14.所述第二通孔为非金属孔，所述第一通孔为金属孔，所述第一通孔用于形成为至少部分所述通信天线的馈电孔。
15.作为一种可选的实施方式，在本实用新型的实施例中，所述第三面上开设有贯通的第三通孔和多个贯通的第四通孔及第五通孔，所述第三通孔设于所述第三面的中心位置，多个所述第四通孔位于所述第三通孔外侧，且以所述第三通孔为中心呈环状排列，多个所述第五通孔位于所述第四通孔外侧，临近所述第三面的边缘设置，多个所述第五通孔沿所述第三面的中心成环状排列，至少两个相邻的所述第五通孔为一组，多组通孔之间的距离相等。
16.作为一种可选的实施方式，在本实用新型的实施例中，所述第一定位天线包括
17.第一金属贴片，所述第一金属贴片设于所述第三面上；以及
18.多个第一枝节，多个所述第一枝节设置于所述第一金属贴片的外周，且相邻的两个所述第一枝节之间间隔设置；
19.所述第一金属贴片上设置有贯通所述介质层的第一金属孔、多个第二金属孔以及多个第三金属孔，所述第一金属孔位于所述第一金属贴片的中心，多个所述第二金属孔位于所述第一金属孔的外侧，且以所述第一金属孔为中心成环状排列以形成馈电环实现所述第一定位天线的馈电，多个所述第三金属孔位于所述第二金属孔的外侧，且以所述第一金属孔为中心成环状排列，多个所述第三金属孔形成短路环。
20.作为一种可选的实施方式，在本实用新型的实施例中，所述第二定位天线包括
21.第二金属贴片，所述第二金属贴片设于所述第四面；以及
22.多个第二枝节，多个所述第二枝节设置于所述第二金属贴片的边缘，且相邻的两个所述第二枝节之间间隔设置；
23.所述第二金属贴片开设有第四金属孔，所述第四金属孔与所述第一金属孔对应且连通。
24.作为一种可选的实施方式，在本实用新型的实施例中，多个所述通信天线包括
25.4g主天线，所述4g主天线用于发射和接收4g射频信号；
26.4g分集天线，与所述4g主天线间隔设置，所述4g分集天线用于接收4g射频信号；以及
27.蓝牙/wifi天线，位于所述4g主天线以及所述4g分集天线之间，所述蓝牙/wifi天线用于发射和接收蓝牙/wifi信号。
28.作为一种可选的实施方式，在本实用新型的实施例中，所述4g主天线包括
29.谐振枝节，所述谐振枝节设于所述第一面上，所述谐振枝节用于与4g射频信号的频段进行谐振；
30.连接枝节，所述连接枝节的一端设于所述第一面，所述连接枝节的一端与所述谐振枝节连接，所述连接枝节的另一端延伸至设于所述第一层部分的外周面；以及
31.阻抗枝节，所述阻抗枝节与所述连接枝节的另一端连接，且所述阻抗枝节设于所述第一层部分的外周面，所述阻抗枝节用于调节所述4g主天线的阻抗匹配。
32.作为一种可选的实施方式，在本实用新型的实施例中，所述4g分集天线、所述4g主天线、所述蓝牙/wifi天线沿所述第一面的中心成环状排列，且所述蓝牙/wifi天线至所述
4g主天线和所述4g分集天线的距离相等。
33.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
34.本实用新型提供的轻型gnss天线，通过将介质层设为包括第一层部分和第二层部分的台阶式，并在第一层部分设置挖空的凹槽，从而一方面能够减小介质层的重量，实现天线的轻型化设计。另一方面，通过介质层的台阶式设计，使介质有更大的空间用于集成多个通信天线，同时能够增大各个天线之间的隔离度，降低各个天线之间的耦合干扰，提高gnss天线的定位精度。
附图说明
35.图1是本实用新型公开的轻型gnss天线的立体结构示意图；
36.图2是本实用新型公开的轻型gnss天线的结构分解示意图；
37.图3是本实用新型实施例的轻型gnss天线的剖视图；
38.图4是本实用新型实施例的第一层部分沿第一面的正视图；
39.图5是本实用新型实施例的介质层的厚度示意图；
40.图6是本实用新型实施例的第二层部分沿第三面的正视图；
41.图7是本实用新型实施例的第一定位天线沿第三面的正视图；
42.图8是本实用新型实施例的第二定位天线沿第四面的正视图；
43.图9是本实用新型实施例的设置有通信天线的介质层沿第三面的正视图；
44.图10是本实用新型实施例的4g主天线的结构示意图；
45.图11是本实用新型实施例的设置有pcb板的轻型gnss天线的剖视图。
具体实施方式
46.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范围。
47.在本实用新型中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
48.并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。
49.此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“开设”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
50.此外，术语“第一”、“第二”等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。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。
51.下面将结合实施例和附图对本实用新型的技术方案作进一步说明。
52.请一并参阅图1至图3，本实用新型的实施例提供了一种轻型gnss天线，该天线包括介质层100、第一定位天线200、第二定位天线300及通信天线400。其中，介质层100包括第一层部分110以及叠设在第一层部分110上的第二层部分120，第一层部分110设有第二层部分120的一侧面为第一面111，第一层部分110背离第二层部分120的一侧面为第二面112，第二面112设置有凹槽112a，凹槽112a的深度方向h为自第二面112指向第一面111的方向，第二层部分120背离第一层部分110的一侧面为第三面121，第二层部分120背离第三面121的一侧面为第四面122，第一定位天线200设于第三面121上，第二定位天线300设于第四面122，通信天线400为多个，多个通信天线400间隔设于第一层部分110的第一面111及第一层部分110的外周面上。
53.本实用新型实施例通过在介质层100的第一层部分110的第二面112设置凹槽112a，能够减少介质层100的重量，实现gnss天线的轻型化设计。同时，将介质层100设计为台阶式，增大了通信天线400的设置空间，将通信天线400设于第一层部分110的第一面111及第一层部分110的外周面上，使得设置多个通信天线400时，可增大多个通信天线400之间的间隔，降低多个通信天线400之间的耦合干扰，另外，第一定位天线200及第二定位天线300分别设于第二层部分120的第三面121和第四面122，从而增大通信天线400与第一定位天线200及第二定位天线300的间隔，进而降低通信天线400与定位天线时间的耦合干扰，提高通信天线400和第一定位天线200与第二定位天线300的精度。
54.结合图2、图4和图5所示，一些实施例中，第一面111包括第一区域a和位于第一区域a外周的第二区域b，介质层100的第二层部分120设于第一区域a上，多个通信天线400间隔设置于第二区域b及第一层部分110的外周面。因第二区域b的圆周长度大于第一区域a的圆周长度，故将多个通信天线400间隔设置于第二区域b，可增大各个通信天线400之间的间隔，进一步降低通信天线400之间的耦合干扰，提高通信天线400的精度。
55.进一步地，介质层100的厚度h1，即第二面112到第三面121的距离为8mm-12mm(例如8mm、10mm或12mm)，其中，第一层部分110的厚度h2，即凹槽的深度为5mm-8mm(例如5mm、6mm、7mm或8mm)，第二层部分120的厚度h3，即第一面111到第三面121的距离为3mm-7mm(例如3mm、5mm或7mm)，第二区域的宽度b为7mm-10mm(例如7mm、8mm、9mm或10mm)，通过减小介质层100的厚度，并设置凹槽112a，从而减小天线的重量，实现gnss天线的轻型化设计。
56.一些实施例中，在第二区域b设有多个贯通介质层100的第一通孔111a和第二通孔111b，多个第一通孔111a、多个第二通孔111b分别沿第一面111的中心成环状排列，每一个第二通孔111b分别位于相邻的两个第一通孔111a之间，第二通孔111b为非金属固定孔，第一通孔111a为金属固定孔，第一通孔111a用于作为通信天线400的馈电孔，第二通孔111b作为固定孔以用于将介质层100固定。在第二区域b设置的第一通孔111a，可作为馈针的插入点，以用于为设置于第一层部分110上的通信天线400提供电能，进而驱动通信天线400，通过设置第二通孔111b，可利用非金属材料通过第二通孔111b，进而将介质层100固定，确保在实际使用过程中，本实施例的轻型gnss天线的稳固性，防止本实施例的轻型gnss天线受外力作用而晃动甚至移位。
57.示例性地，第一通孔111a与第二通孔111b，各为3个，且二者间隔设置，这样，第一通孔111a作为馈电孔间隔最大距离，可保持稳定地馈电，而第二通孔111b作为固定孔同样间隔最大距离，且3个第二通孔111b的中心与第二层部分120的中心重合，可在利用第二通孔111b固定本实施例提供的轻型gnss天线时，保证天线的稳定。可选地，第一通孔111a与第二通孔111b也可以是4个、5个或其他个数，只要第一通孔111a与第二通孔111b间隔设置，且距离相等即可，本实用新型实施例对此不做具体限定。
58.此外，考虑到第一通孔111a作为馈电孔，而第二通孔111b则作为固定孔，因此，该第二通孔的孔径可大于第一通孔111a的孔径，从而第二通孔111b能够实现介质层的有效固定。可以理解的是，在其他实施例中，第一通孔111a、第二通孔111b的孔径也可相同，或者，第一通孔111a的孔径也可大于第二通孔111b的孔径，具体可根据实际情况选择，本实施例对此不作具体限定。
59.请参阅图6，一些实施例中，第三面121上开设有贯通的第三通孔121a和多个贯通的第四通孔121b及多个贯通的第五通孔121c，其中，第三通孔121a设于第三面121的中心位置，多个第四通孔121b位于所述第三通孔121a外侧，且以第三通孔121a为中心呈环状排列，多个第五通孔121c位于第四通孔121b的外侧，临近第三面121的边缘设置，多个第五通孔121c沿第三面121的中心成环状排列，至少每两个相邻的第五通孔121c为一组，多组通孔之间的距离相等，各组之间的距离大于同一组内两个相邻的第五通孔121c的间距，这样，在实际使用该轻型gnss天线时，可利用第三通孔121a对天线进行固定，确保天线的稳定固定。同时，设置多个第四通孔121b，可用于馈针的插入，以实现馈电，同时还可减轻介质层100的重量。而多组第五通孔121c均匀分布于第三面121的边缘，能够形成短路圆环阵列，可增大第一定位天线200及第二定位天线300与通信天线400之间的隔离度，从而降低第一定位天线200及第二定位天线300与通信天线400之间的耦合干扰，多组第五通孔121c之间的间距大于同一组内两相邻的第五通孔121c，这样，各组之间的间距部分可以形成枝节，且该枝节与定位天线的矩形枝节错开设置，可进一步调节天线的谐振，即，降低第一定位天线的谐振频率，从而降低天线之间的干扰。
60.此外，第五通孔121c分组设置，也能够便于第五通孔121c的加工，降低gnss天线的加工难度，减少加工成本。
61.示例性地，以第五通孔121c的个数为16个，其中，每4个第五通孔121c形成一组，共有4组，4组第五通孔间隔设置。可选地，第五通孔121c也可以是8个、12个、20个或其他个数，本实用新型实施例对此不做具体限定。
62.请参阅图7，一些实施例中，第一定位天线200包括第一金属贴片210及多个第一枝节220，第一金属贴片210设于第三面121上，多个第一枝节220设置于第一金属贴片210的外周，且相邻的两个第一枝节220之间间隔设置，第一定位天线200用于gnss天线的低频谐振，该第一金属贴片210设于第三面121上，可不受干扰，清楚地接收信号，间隔设置于第一金属贴片210的多个第一枝节220，可对谐振信号进行调节，进一步降低信号中的噪声，提高定位精度。
63.进一步地，该多个第一枝节一体成型于第一金属贴片的外周，该多个第一枝节可为矩形枝节，从而第一定位天线更易于成型且信号谐振、调节效果更好。
64.进一步地，第一金属贴片210上设置第一金属孔211、多个第二金属孔212以及多个
第三金属孔213，第一金属孔211位于第一金属贴片210的中心，对应第三面121的第三通孔121a设置，多个第二金属孔212位于第一金属孔211的外侧，与第三面121上的第四通孔121b对应设置，且以第一金属孔211为中心成环状排列以形成馈电环，从而实现第一定位天线200的馈电，多个第三金属孔213位于第二金属孔212的外侧，且以第一金属孔211为中心成环状排列，多个第三金属孔213形成短路圆环阵列。在第一金属贴片210中心位置设置第一金属孔211，可利用该孔从gnss天线的中心将gnss天线进行固定，为gnss天线的实际使用提供稳定的环境。多个第二金属孔212用于接触馈针，以实现对天线的馈电，多个第三金属孔213等间隔设置于第二金属孔212的外侧，形成短路圆环阵列，进一步增大第一定位天线200与通信天线400之间的隔离度，可降低各天线之间的耦合干扰，提高本实施例的轻型gnss天线的精度。
65.示例性地，第二金属孔212与第三金属孔213为4个，且第二金属孔212间隔设置，即4个第二金属孔212之间的相位差均为90
°
，可实现均衡稳定地馈电。可选地，第二金属孔212与第三金属孔213也可以是5个、6个或其他个数，只要能够保障本实施例的轻型gnss天线稳定运行即可，本实用新型实施例对此不做具体限定。
66.请参阅图8，一些实施例中，第二定位天线300包括第二金属贴片310和多个第二枝节320，第二金属贴片310设于第四面122，多个第二枝节320设于第二金属贴片310的外周，且相邻两个第二枝节320之间间隔设置，第二定位天线300用于gnss天线的高频谐振，间隔设置于第二金属贴片310的多个第二枝节320，可对谐振信号进行调节，进一步降低信号中的噪声，提高定位精度。
67.进一步地，该多个第二枝节320一体成型于第二金属贴片310的外周，该多个第二枝节320可为矩形枝节，从而第二定位天线300更易于成型且信号谐振、调节效果更好。
68.进一步地，第二金属贴片310中心位置设有贯通第二金属贴片310的第四金属孔311，该第四金属孔311与第一金属孔211及第三通孔121a对应设置。通过设置第四金属孔311，并使第四金属孔311与第二金属孔211及第三通孔121a配合，这样，在使用本实用新型实施例提供的轻型gnss天线时，可利用金属固定件对轻型gnss天线进行固定。
69.请参阅图9，一些实施例中，通信天线400包括4g主天线410、4g分集天线420及蓝牙/wifi天线430，其中，4g主天线410用于发射和接收4g射频信号，4g分集天线420用于接收4g射频信号，蓝牙/wifi天线430用于发射和接收蓝牙/wifi信号，这样，即可实现多天线、多功能集成的轻型gnss天线设计。可选地，通信天线400也可以是其他类型的天线，具体可根据实际需求进行调整，本实用新型实施例对此不做具体限定。
70.一些实施例中，4g主天线410、4g分集天线420及蓝牙/wifi天线430沿第一面111的中心呈环状排列，且4g主天线410、4g分集天线420及蓝牙/wifi天线430之间的距离相等。这样，可确保同一轻型gnss天线上的4g主天线410、4g分集天线420及蓝牙/wifi天线430之间的间距最大，即最大程度地减小各天线之间的耦合干扰，提高各天线的信号清晰度和定位天线的定位精确度。
71.请参阅图10，进一步地，4g主天线410包括谐振枝节411、阻抗枝节412及连接枝节413，其中，谐振枝节411包括第三枝节411a、第四枝节411b与第五枝节411c，第三枝节411a、第四枝节411b及第五枝节411c固定连接，并设置于第一面111的第二区域b，以用于与4g信号中的低频段(例如840mhz-960mhz)及中高频段(例如1700mhz-2700mhz)谐振，阻抗枝节
412设于第一层部分110的外周面，用于调节4g主天线的阻抗匹配，而连接枝节413则设于第二区域b与第一层部分110的外周面的连接处，连接枝节413设于第二区域b的一端与谐振枝节411连接，连接枝节413设于第一层部分110的外周面的一端与阻抗枝节412连接，以连接谐振枝节411及阻抗枝节412，通过谐振枝节411及阻抗枝节412，4g主天线可实现低噪声的4g信号的接受与发射。
72.进一步地，4g主天线410还设有馈电通孔414，通过设置馈电通孔414，当使用本实施例提供的轻型gnss天线时，可通过馈电通孔414对4g主天线410进行馈电以驱动4g主天线410的正常运行。
73.请参阅图11，一些实施例中，轻型gnss天线还在第一面111可拆卸设有pcb板500，pcb板500与第一定位天线200、第二定位天线300、通信天线400电连接以集中处理各天线的信号，通过pcb板500，本实用新型实施例提供的轻型gnss天线可实现多天线集成下各天线的有序配合。
74.进一步地，pcb板500的中心位置设有第五金属孔510，该第五金属孔510与第三通孔121a、第一金属孔211及第四金属孔311对应，当实用本实施例提供的设有pcb板500的轻型gnss天线，可利用金属固定件，通过第五金属孔510、第三通孔121a、第一金属孔211及第四金属孔311的配合，将该轻型gnss天线固定，保障天线的稳定运行。
75.本技术实施例提供的轻型gnss天线，通过将介质层100设计成台阶式，将在台阶式介质层100分为第一层部分110有第二层部分120，并在第一层部分110设置凹槽112a，从而实现gnss天线的轻型设计，其次，介质层100采用台阶式设计，增大了通信天线400的设置空间，从而增加了轻型gnss天线上集成的各天线间的隔离度，降低了各天线之间的耦合干扰，提高了第一定位精度200及第二定位天线300的定位精度，实现了轻型gnss天线的多天线集成。
76.以上对本实用新型实施例提供的轻型gnss天线进行了详细地介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书的内容不应理解为对本实用新型的限制。