车载双波段辐射差异化贴片天线制造技术

本发明专利技术公开一种车载双波段辐射差异化贴片天线，包括高频率波段辐射模块(1)和叠置在所述高频率波段辐射模块(1)之上的低频率波段辐射模块(2)，中间为空气层(3)；高频率波段辐射模块(1)包括下介质基板(11)、金属接地板(12)和圆形金属贴片(13)；低频率波段辐射模块(2)包括上介质基板(21)、四分之三波长金属微带线(22)和正方形金属贴片(23)；本发明专利技术的贴片天线，在低频率波段可以实现定向的圆极化辐射，在高频率波段可以实现全向的线极化辐射，不仅可以满足卫星通信(2.5‑2.535GHz)的需求，也能用于5G室外移动通信(3.4‑3.6GHz)；且剖面低、轮廓小、体积小、共口径、易于加工。

Vehicle dual-band radiation differential patch antenna

【技术实现步骤摘要】
车载双波段辐射差异化贴片天线
本专利技术属于微波天线
，特别是一种车载双波段辐射差异化贴片天线，可用于车载无线通信系统射频前端。
技术介绍
随着无线技术的飞速发展，车载通信越来越受到人们的重视。在大多数情况下，车辆都需要与卫星和基站通信。所以为了满足通信需求，需要在车辆上安装一个双频天线或两个单频天线。目前广泛使用的实现方式是为每种无线体制提供独立的无线系统，其中的各个器件也都是独立的，比如，车载的无线设备为了支持卫星通信、移动通信的无线体制，需要设计多个工作在各自频段的独立天线。然而，与单波段天线相比，双波段天线可以显著减少天线元件的数量，节省空间和成本。众所周知，卫星通信对于在公路上行驶的车辆非常重要，在卫星通信时，需要单向圆极化辐射的天线。另一方面，车辆与车辆、车辆与基站之间的通信，需要在车辆上安装全向线极化辐射的天线，以提供广泛的信号覆盖。综上所述，与其他普通的单双频天线相比，具有单向圆极化和全向线性极化的双频段辐射差异化天线更适合于车辆通信。2016年，YonglingBan,ChuanLi,ChowYenDesmondSim,GangWu,KinLuWong在IEEEAccess期刊(vol.4,no.7,pp.2981–2988,2016),发表了“4G/5GMultipleAntennasforFutureMulti-ModeSmartphoneApplications”,设计了一种在不同频段都辐射全向线极化波的天线，但是却不能辐射定向的圆极化波，也就无法和卫星通信，所以该天线达不到在不同频段辐射特性差异化的特点，不能满足现代车载通信系统的需求。2017年，YiLiu,XiLi,LinYang和YingLiu在IEEETransactionsonAntennasandPropagation期刊(vol.65,no.8,pp.4259–4262,2017)上发表“ADual-PolarizedDual-BandAntennawithOmni-DirectionalRadiationPatterns”，设计了一种工作在1.575GHz和2.450GHz的贴片天线，即在GPS的L1频段实现了定向辐射的圆极化波，在WLAN频段实现了全向辐射的线极化波。但是WLAN一般是用于室内短距离无线传输，而汽车行驶在城市里的街道和城市间的公路上，汽车与汽车或汽车与基站之间的通信属于室外移动通信，所以该天线的工作频段并不适用于车载移动通信系统。总之，现有技术存在的问题是：现在的车载的双波段天线没有在车载移动通信所需求的频段内实现差异化的辐射特性，也就不能满足卫星通信和室外移动通信的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述已有技术的不足，提供一种车载双波段辐射差异化贴片天线。该天线在低频率波段可以实现定向的圆极化辐射，在高频率波段可以实现全向的线极化辐射，不仅可以满足卫星通信(2.5-2.535GHz)的需求，也能用于5G室外移动通信(3.4-3.6GHz)。此外，该天线还有剖面低、轮廓小、体积小、共口径、易于加工等优点。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种车载双波段辐射差异化贴片天线，包括高频率波段辐射模块1和叠置在所述高频率波段辐射模块1之上的低频率波段辐射模块2，所述低频率波段辐射模块2与高频率波段辐射模块1间设有空气层3。所述高频率波段辐射模块1包括下介质基板11、金属接地板12和圆形金属贴片13；所述金属接地板12满贴于所述下介质基板11的下表面，所述圆形金属贴片13贴于所述下介质基板11的上表面中部；所述圆形金属贴片13与金属接地板12通过沿所述圆形金属贴片13周向均布的十五个贯通所述下介质基板11的下金属通孔14相连；还包括第一SMA连接器15，所述第一SMA连接器15的外金属表面与金属接地板12的下表面固定连接，其内芯的探针穿过金属接地板12、下介质基板11后，与所述圆形金属贴片13的下表面圆心相连。所述低频率波段辐射模块2包括上介质基板21、四分之三波长金属微带线22和正方形金属贴片23；所述正方形金属贴片23贴于所述上介质基板21上表面中部，所述四分之三波长金属微带线22贴于所述上介质基板21下表面中部；所述四分之三波长金属微带线22的两个端点221、222及分别距两个端点四分之一波长的两个中间点223、224各通过一上金属通孔24与正方形金属贴片23相连；还包括第二SMA连接器25，所述第二SMA连接器25的外金属表面与金属接地板12的下表面固定连接，其内芯的探针穿过金属接地板12、下介质基板11、圆形金属贴片13和空气层3后，与所述四分之三波长金属微带线22的一个端点221相连。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：该天线不仅在卫星通信波段(2.5-2.535GHz)实现了定向的圆极化辐射，还在5G室外移动通信波段(3.4-3.6GHz)实现了全向的线性极化辐射，非常适用于新一代的车载无线移动通信系统。附图说明图1为本专利技术车载双波段辐射差异化贴片天线的三维结构示意图。图2为图1的侧视尺寸规格图。图3为图1中高频率波段辐射模块的俯视尺寸规格图。图4为图1中低频率波段辐射模块的俯视尺寸规格图。图5为实施例在低频率波段辐射时输入端口的传输系数曲线图。图6为实施例在低频率波段辐射时在最大辐射方向的增益和轴比曲线图。图7为实施例在高频率波段辐射时输入端口的传输系数曲线图。图8为实施例在高频率波段辐射时在最大辐射方向的增益曲线图。图9为实施例在低频率波段辐射时xoz面的辐射方向图。图10为实施例在低频率波段辐射时yoz面的辐射方向图。图11为实施例在高频率波段辐射时xoz面的辐射方向图。图12为实施例在高频率波段辐射时yoz面的辐射方向图。图中，高频率波段辐射模块1，低频率波段辐射模块2，空气层3，下介质基板11，金属接地板12，圆形金属贴片13，下金属通孔14，第一SMA连接器15，上介质基板21，四分之三波长金属微带线22，正方形金属贴片23，上金属通孔24，第二SMA连接器25，四分之三波长金属微带线22的两个端点221、222，四分之三波长金属微带线22的两个中间点223、224，连接器圆孔161，对称圆孔162。具体实施方式如图1所示，本专利技术车载双波段辐射差异化贴片天线，包括高频率波段辐射模块1和叠置在所述高频率波段辐射模块1之上的低频率波段辐射模块2，所述低频率波段辐射模块2与高频率波段辐射模块1间设有空气层3。如图1所示，所述高频率波段辐射模块1包括下介质基板11、金属接地板12和圆形金属贴片13；所述金属接地板12满贴于所述下介质基板11的下表面，所述圆形金属贴片13贴于所述下介质基板11的上表面中部；所述圆形金属贴片13与金属接地板12通过沿所述圆形金属贴片13周向均布的十五个贯通所述下介质基板11的下金属通孔14相连；还包括第一SMA连接器15，所述第一SMA连接器15的外金属表面与金属接地板12的下表面固定连接，其内芯的探针穿过金属接地板12、下介质基板11后，与所述圆形金属贴片13的下表面圆心相连。所述高频率波段辐射模块1通过激励圆形金属贴片谐振的TM02模式，在5G室外移动通信频段3.4-3.6GHz辐射全向的线极化电磁波。沿所述圆形金属贴片13周向均布的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车载双波段辐射差异化贴片天线，包括高频率波段辐射模块(1)和叠置在所述高频率波段辐射模块(1)之上的低频率波段辐射模块(2)，所述低频率波段辐射模块(2)与高频率波段辐射模块(1)间设有空气层(3)。

【技术特征摘要】
1.一种车载双波段辐射差异化贴片天线，包括高频率波段辐射模块(1)和叠置在所述高频率波段辐射模块(1)之上的低频率波段辐射模块(2)，所述低频率波段辐射模块(2)与高频率波段辐射模块(1)间设有空气层(3)。2.根据权利要求1所述的贴片天线，其特征在于：所述高频率波段辐射模块(1)包括下介质基板(11)、金属接地板(12)和圆形金属贴片(13)；所述金属接地板(12)满贴于所述下介质基板(11)的下表面，所述圆形金属贴片(13)贴于所述下介质基板(11)的上表面中部；所述圆形金属贴片(13)与金属接地板(12)通过沿所述圆形金属贴片(13)周向均布的十五个贯通所述下介质基板(11)的下金属通孔(14)相连；还包括第一SMA连接器(15)，所述第一SMA连接器(15)的外金属表面与金属接地板(12)的下表面固定连接，其内芯的探针穿过金属接地板(12)、下介质基板(11)后，与所述圆形金属贴片(13)的下表面圆心相连。3.根据权利要求2所述的贴片天线，其特征在于：所述低频率波段辐射模块(2)包括上介质基板(21)、四分之三波长金属微带线(22)和正方形金属贴片(23)；所述正方形金属贴片(23)贴于所述上介质基板(21)上表面中部，所述四分之三波长金属微带线(22)贴...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛盈飞，王建朋，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32