多波段天线制造技术

本发明专利技术提供了一种多波段天线，包括：面基板，所述面基板在使用中用于垂直安装，并具有底部边缘和顶部边缘。导体图案印制在基板的一侧上并具有三个狭缝。第一狭缝是面向下的U或J型，第二狭缝是面向上的U或J型。第三狭缝沿垂直方向延伸并在顶部开口。第一天线馈线与第二狭缝水平轨迹耦合，第二天线馈线与第三狭缝耦合。三个狭缝一起在三个波段中提供多波段性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种适用于车辆应用的多波段天线。
技术介绍
具体地，本专利技术涉及鲨鱼鳍型天线。图1示出了一种鲨鱼鳍型天线单元的示例，该天线位于车辆车顶的背部。嵌入在鲨鱼鳍中天线的尺寸受限，并且应该被设计为与外壳相适配。天线单元还需要具有用于天气保护、耐冲击和温度上升的严格需求。天线单元的标准尺寸是:50到55毫米的最大高度(60毫米的外部外壳高度)、120晕米的长度(140晕米的外部外壳长度)、40晕米的宽度(50晕米的外部外壳宽度)。由于存在对频率和天线尺寸的依赖,约50毫米的最大可用高度对于可达到的频率有一些影响。单个谐振天线元件有与工作波长成正比并与工作频率成反比的尺寸。因此，较低工作频率需要较大天线结构。四分之一谐波单极天线(L = $ )是用于车辆顶部上方或 4者接地面上方的典型天线。GSM900标准使用当今欧洲通信标准的最低频带。四分之一波单极天线需要77mm的长度用于该频带，这太长以至不能用于鲨鱼鳍单元。但是，尺寸减小将减小部分(fractional)带宽和辐射电阻。这导致增加了回波损失，因此不能实现天线与无线电设备的最佳匹配。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了一种在权利要求1中所述的多波段天线。本专利技术提供了一种多波段天线，包括:面(planar)基板，所述面基板在使用中用于垂直安装，并具有底部边缘和顶部边缘；印制在所述基板的一侧的导体图案，所述导体图案在使用中一端接地到水平导电面，所述导体图案包括连续导体区，所述连续导体区具有被限定到所述导体区的狭缝，狭缝的一端向所述导体区的一个边缘开口，所述狭缝包括:第一狭缝，具有位于顶部边缘附近的水平轨迹和从一端向下延伸的至少一个向下垂直轨迹；第二狭缝，具有位于底部边缘附近的水平轨迹(H2)和从一端向下延伸的至少一个向上垂直轨迹,其中在向下垂直轨迹和向上垂直轨迹之间具有间隙；以及第三狭缝，沿垂直方向延伸并在所述顶部开口，与向上和向下垂直轨迹相邻，在第一和第二狭缝的一侧形成第三狭缝，；第一天线馈线，连接到第二狭缝的水平轨迹；以及第二天线馈线，连接到第三狭缝。该设计具有能够调谐到不同频率的三个天线狭缝和两个天线馈线。第三天线狭缝能够调谐到高频，从而形成三波段天线。第一天线馈线能够用于最低频带和中间频带，第二天线馈线能够用于最高频带。作为实施例，最低频带可以在825-960MHZ范围内，中间频带可以在1.7-4.2GHz范围内，以及最高频带可以在4.95-6.0GHz范围内。第三狭缝调谐到最高范围内的一个频率，并具有在2.0mm到3.0mm范围的宽度和在5.0mm到12.0mm范围的深度。优选地，第三狭缝限定了位于两个反谐振(ant1-resonance)之间的天线,其中第二反谐振频率比第一反谐振频率低三倍。该天线包括了 一种车辆天线。在此情况下，所述天线具有用于安装在车辆车顶的外壳，该外壳包括面基板所述的垂直网，其中外壳具有小于80mm的高度、小于70mm的宽度和小于200mm的长度。本专利技术还提供了一种车辆通信系统，包括本专利技术的天线和在外壳内的GPS模块和/或外壳内的另一个高频天线。附图说明参考附图，现在将详细地描述本专利技术的实施例，其中:图1示出了要安装到车辆车顶的天线的已知外壳；图2示出了本专利技术多波段天线的示例；图3示出了安装在紧凑型鲨鱼鳍中的图2的天线，该鲨鱼鳍包括其他组件；图4示出了馈电端口 F2处天线的仿真回波损失(return lost)；图5示出了馈电端口 F2处的仿真输入电阻；图6示出了馈电端口 F2处的仿真输入电抗；图7示出了馈电端口 F2处天线结构的仿真输入阻抗；图8示出了当激励馈电端口 F2时，在5.9GHz处水平面的仿真方向性；图9示出了天线尺寸的一个可能示例；图10示出了在馈电端口 Fl处测量的图9的制造模型上的测量回波损失；图11示出了在馈电端口 F2处测量的图9的制造模型上的测量回波损失；图13示出了频率900MHz处的辐射图案；图14示出了频率2.5GHz处的辐射图案；以及图15示出了频率5.9GHz处的辐射图案。具体实施方式本专利技术提供了一种多波段天线，包括:面基板，面基板在使用中用于垂直安装，并具有底部边缘和顶部边缘。导体图案被印制在基板的一侧并具有三个狭缝。第一狭缝是面向下的U或J型，第二狭缝是面向上的U或J型。第三狭缝沿垂直方向延伸并在顶部开口。第一天线馈线与第二狭缝水平轨迹耦合，第二天线馈线与第三狭缝耦合。三个狭缝一起在三个波段中提供多波段性能。图2示出了建议的多波段天线A。该天线包括与接地面G连接的垂直面导电表面。导电表面附着到面基板SUB，因此面基板SUB垂直定向。该基板可以是一种印刷电路板材料(如FR4)或对于操作频段具有足够性能的任意电介质材料。由于可以使用针对印刷电路板的已有技术，基板的选择可以保持较低成本，制作可以保持非常低的成本。导电表面可以是铜或对于操作频段具有足够性能的其他材料。导电表面可以非常薄，例如35μπι。通过保护层可以覆盖导电表面来防止氧化并减少由于温度导致的退化，由此来满足严格的车辆需要。天线A是一种单侧结构并仅在基板的一侧具有导电平面，使得在制造方面的成本较低。导电表面通过两个夹持器(holder) 20在底部垂直于接地面G与接地面G连接，夹持器20以其垂直定向固定到基板。按照这种方式，可以认为导电表面是接地面的延伸。天线顶部侧的倾斜形状适于与鲨鱼鳍的形状适配。导电表面包括多个开口狭缝S1、S2和S3。“开口”意味着狭缝的一端完全延伸到导电区的边缘，而另一端闭合。开口狭缝允许天线作为一种四分之一谐波单极天线来有效操作。开口狭缝SI和S2具有水平部分和垂直部分V1、V2、V12、H1、H2。开口狭缝S3仅具有垂直部分V3。开口狭缝S2靠近接地面而开口狭缝SI更靠近顶部侧。开口狭缝S2产生一种馈电天线的手段，包括垂直定向的馈电端口 Fl (即，在该点垂直于并穿过狭缝宽度)，近似位于开口狭缝S2的水平部分H2的中心。然而，通过天线的四分之一波长限定可以使用的最低工作频率。通过实现开口狭缝SI可以获得更低的工作频率。狭缝S3可以看作是具有水平定向的自身馈电端口 F2的独立结构(即在该点垂直并穿过狭缝宽度)，并在最高期望频率处操作。因此，导电表面包括了垂直片导体，其中第一 U或J型狭缝SI靠近面向下的导体的顶部，第二 U或J型狭缝S2靠近面向上的导体的底部。每个狭缝的一个伸出部分彼此碰到，从而限定共享狭缝部分(部分V12)，而每个狭缝的其他伸出部分是间隔部分(VI和V2)。在所示的示例中，利用相同长度的水平部分Hl和H2，两个狭缝SI和S2 —起限定了矩形狭缝，仅沿垂直边之一打断该矩形狭缝(VI和V2之间的间隙)。第一馈电端口 Fl连接在第二狭缝S2的较低水平轨迹H2两端。第三狭缝S3处于导体表面的不同区域，即，由组合狭缝SI和S2限定的矩形狭缝包围的区域以外。例如，该狭缝能够S3在具有垂直狭缝V3的垂直方向延伸，因此在第三狭缝S3周围限定了 U型导体轨迹。第二馈电端口 F2连接了第三狭缝S3。每个馈电端口沿着各自狭缝是半途的(part way)。每个馈电端口位于基板上可以安装插座的位置处，通过插座进行外部电连接。在使用中，将同轴电缆(未示出)连接到馈电端口以便向相应天线发送信号以及从相应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多波段天线，包括：面基板，所述面基板在使用中用于垂直安装，并具有底部边缘和顶部边缘；印制在所述基板的一侧的导体图案，所述导体图案在使用中一端接地到水平导电面，所述导体图案包括连续导体区，所述连续导体区具有被限定到所述连续导体区的狭缝，狭缝的一端向所述导体区的边缘开口，所述狭缝包括：第一狭缝(S1)，具有位于顶部边缘附近的水平轨迹(H1)和从一端向下延伸的至少一个向下垂直轨迹(V1)；第二狭缝(S2)，具有位于底部边缘附近的水平轨迹(H2)和从一端向下延伸的至少一个向上垂直轨迹(V2)，其中在向下垂直轨迹和向上垂直轨迹之间具有间隙；以及第三狭缝(S3)，沿垂直方向延伸并在顶部开口，第三狭缝被形成到第一和第二狭缝(S1，S2)的一侧，与向上和向下垂直轨迹(V1，V2)相邻；第一天线馈线(F1)，连接到第二狭缝(S2)的水平轨迹(H2)；以及第二天线馈线(F2)，连接到第三狭缝(S3)。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：莱斯伯·高迈，安东尼·凯斯拉斯，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：