一种基于容性结构加载的车载GNSS天线的制作方法

一种基于容性结构加载的车载gnss天线
技术领域
1.本技术属天线技术领域，具体涉及一种车载天线。


背景技术：

2.目前车联网，自动驾驶纷纷成为热门话题，而作为汽车链接万物的前端的天线，出现了一体化的趋势，主要是将蜂窝，gnss，am/fm、c-v2x、wifi等一体化的趋势。由于特殊的工作环境，多通信系统共存，对天线模块的工作温度，抗干扰能力都提出了较高要求，gnss定位作为智能驾驶、自动驾驶重要的一个环节自然首当其冲。gnss天线主要用于同频转发系统作发射天线使用，用于gps导航、定位系统作接收天线使用。gnss卫星信号分为bds、gps、glonass、galileo的四种系统，频率介于1.1ghz和1.6gh之间，信号为圆形极化。信号强度为166dbm左右，属于比较弱的信号。这些特点决定了要为gps信号的接收准备专门的天线。
3.现有的车载高精度定位的gnss陶瓷天线采用多馈点设计，保证天线相位中心和几何中心的重合，基本实现了方向图半球形辐射，将天线对测量误差的影响降到最低，然而由于其采用的陶瓷结构导致天线的体积较大，重量也较重，不利于天线的小型化，还影响车辆整体的外观。


技术实现要素：

4.为解决上述存在的问题，本技术提供一种基于容性结构加载的车载gnss天线，以压缩gnss天线体积提高其集成度，
5.为实现上述目的，本技术采取如下技术方案：
6.一种基于容性结构加载的车载gnss天线，包括：辐射金属片、容性耦合金属片、短路针、金属地板及馈电点；该短路针底端垂直连接于金属地板一侧表面；容性耦合金属片平行于金属地板并连接于短路针顶端；辐射金属片悬置于容性耦合金属片上方，并与容性耦合金属片平行，馈电点设置于辐射金属片表面。
7.本技术中，金属地板在最下层，作为整个天线结构的地，短路针用来把容性耦合金属片短接到金属地板上，实现信号的闭环。容性耦合金属片通过短路针与金属地板短接，辐射金属片平行悬置于容性耦合金属片上方形成金属板容性结构，以实现对辐射金属片的容性加载。辐射金属片与容性耦合金属片之间的间隙厚度会影响天线的工作带宽和频率。
8.辐射金属片的形状包括：方形、圆形、六边形等规则对称的形状，方便利于实现圆极化电磁波；为实现半波长的谐振模式，辐射金属片的边长或对角线长度位于工作波长的二分之一附近。
9.馈电点可以为单个、两个、四个，以辐射金属片的几何中心为中心对称性分布，实现天线的单馈、双馈、四馈。可以通过单个馈电点、两个馈电点、四个馈电点中的一种方式对天线进行馈电，从而激励出金属辐射片的谐振模式，实现在特定频率下的工作。
10.对于单馈点的情况，可以通过调节金属片的边长，让一对边略长，另一对边略短来
实现两个极化方向上的相位延迟和超前，实现90度的电流相位差，从而基于此在远场叠加成为一个圆极化波；
11.对于双馈点的情况，两个馈电点的位置以中心旋转90度，这时辐射金属片为规则的形状如方形，通过直接给两个馈电端口施加幅度相等而相位相差90度的激励，实现天线的圆极化辐射；
12.对于四馈点的情况，四个馈电点的位置以中心旋转90度，这时辐射金属片为规则的形状如方形，通过直接给四个馈电端口施加幅度相等而相位相差90度的激励，实现天线的圆极化辐射；
13.单馈点的圆极化实现简单方便，但更容易受到环境的影响，稳定性不高；两馈点的天线圆极化波稳定性更高，但弱于四馈点的天线；具体实现方式可以根据实际的工程需要做出选择和折中。
14.有益效果
15.本技术提出的基于容性结构加载的高稳定度车载gnss天线，其配置成从上往下结构组成依次为辐射金属片、容性耦合金属片、短路针及金属地板，这几种结构均为金属良导体，易于一体化设计、加工，节省大量成本。这样去掉了原本较大重量的陶瓷基片，重量减轻80％以上，易于实现天线尺寸的小型化、轻量化，此外本技术的容性结构以空气为介质，有利于降低天线的q值及损耗，扩展天线的宽带及提高天线的辐射效率。
附图说明
16.图1：实施例一基于容性结构加载的车载gnss天线斜视图示意图；
17.图2：实施例一基于容性结构加载的车载gnss天线前视图示意图；
18.图3：实施例二基于容性结构加载的车载gnss天线斜视图示意图；
19.图4：实施例三辐射金属片、容性耦合金属片、短路针一体化结构示意图；
20.图5：实施例三基于容性结构加载的车载gnss天线斜视图示意图；
21.图6：实施例三基于容性结构加载的车载gnss天线前视图示意图；
22.其中：1为辐射金属片，2为容性耦合金属片，3为短路针，4为金属地板，5为馈电点。
具体实施方式
23.以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本技术而不限于限制本技术的范围。实施例中采用的实施条件可以如具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
24.为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将合附图对本技术做进一步地详细描述。在本技术的描述中，除非另有说明，“若干个”的含义是两个或两个以上。
25.实施例一
26.一种基于容性结构加载的车载gnss天线，如图1及图2所示包括：辐射金属片1，容性耦合金属片2，短路针3，金属地板4，馈电点5；短路针底端垂直连接于金属地板一侧表面；容性耦合金属片平行于金属地板并连接于短路针顶端；辐射金属片悬置于容性耦合金属片上方，并与容性耦合金属片平行，馈电点设置于辐射金属片表面；容性耦合金属片设置为若干个，每个容性耦合金属片均由一个与之对应的短路针连接金属地板。
27.在本应用实例中，更为具体的，辐射金属片形状为矩形，容性耦合金属片设置为四个，分别设置于辐射金属片的矩形的四个角点正下方附近，单馈点为一个。此处所述的矩形应包括正方形。本形式的基于容性结构加载的车载gnss天线的电流极化方向为沿辐射金属片的对角线方向，能让天线的尺寸缩小得更多。
28.本技术基于容性结构加载的车载gnss天线通过馈电点输入信号，信号通过辐射金属片，通过耦合作用进入容性耦合金属片，再经短路针到金属地板，实现信号的闭环回路，其中辐射金属片和容性耦合金属片构成了天线工作的主体；通过引入容性耦合金属片的容性加载实现对辐射金属片尺寸的缩小；本技术的整个天线结构没有采用陶瓷介质，降低了天线整体的q值，这能有效提升天线的工作带宽；通过调节容性金属片的加载，可以有效调节天线的工作频率。
29.本技术的基于容性结构加载的车载gnss天线从上往下依次为辐射金属片、容性耦合金属片、短路针、金属地板，这几种结构均为金属材料，易于一体化制备。
30.实施例二
31.一种基于容性结构加载的车载gnss天线，如图3所示，辐射金属片形状为矩形，容性耦合金属片设置为四个，分别设置于辐射金属片的矩形边线中点正下方附近。
32.本形式的基于容性结构加载的车载gnss天线的电流极化方向为沿辐射金属片的边长方向，能让天线的极化纯度更高。
33.实施例三
34.一种基于容性结构加载的车载gnss天线，如图4所示，包括辐射金属片1，容性耦合金属片2，短路针3；所述的辐射金属片1与容性耦合金属片2平行并通过短路针1连接；如图5及图6所示，容性耦合金属片悬置于金属地板4上方，并与金属地板平行，馈电点设置于辐射金属片表面；
35.容性耦合金属片设置为若干个，每个容性耦合金属片均由一个与之对应的短路针连接辐射金属片。
36.在本实施例中，更为具体的，辐射金属片、容性耦合金属片、短路针为一体化结构，由金属薄片或金属膜经一体压制弯折而成；容性耦合金属片设置为四个，分别设置于辐射金属片的矩形的四个角点正下方附近，馈电点设置为四个，对称分布于辐射金属片表面。
37.本实施例通过调节容性耦合金属片距离金属地板的距离，即可调节对辐射金属片的容性加载，馈电点的信号流经辐射金属片后经短路针进入容性耦合金属片，再经耦合作用进入金属地板，实现信号的闭环回路。本方式可以显著缩小实现基于容性结构加载的车载gnss天线尺寸，有利于提高天线的集成度。
38.上述实施例只为说明本技术的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本技术的内容并据以实施，并不能以此限制本技术的保护范围。凡如本技术精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本技术的保护范围之内。