一種覆層天線的製作方法
2023-04-28 12:43:36
一種覆層天線的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種覆層天線，包括圓極化輻射貼片、阻抗變換線、微帶饋線、介質基板、接地板以及頻率選擇表面覆層；所述圓極化輻射貼片蝕刻在所述介質基板上表面的中心位置，並通過所述阻抗變換線與所述微帶饋線相連接；所述接地板蝕刻在所述介質基板的下表面，所述頻率選擇表面覆層位於所述圓極化輻射貼片的正上方；所述圓極化輻射貼片的邊長為13mm-15.5mm，該貼片的一組對角上均切有一個邊長為1.5mm-3mm的等腰直角三角形；所述頻率選擇表面覆層的下表面蝕刻著64個方形金屬單元，所述方形金屬單元為8×8陣列均勻排布，每一行的所述方形金屬單元面積逐漸變小。採用本發明實施例，具有饋電網絡簡單，寬頻帶、高增益、低旁瓣、高阻抗帶寬的優點。
【專利說明】一種覆層天線
【技術領域】
[0001]本發明涉及天線【技術領域】，尤其涉及一種ETC系統中的覆層天線。
【背景技術】
[0002]電子不停車收費系統(ETC，Electronic Toll Collect1n)是利用無線通信技術、自動識別技術、圖像處理技術、計算機網絡技術等高新技術的設備和軟體所組成的先進系統，以實現車輛無需停車即可自動收取道路通行費用。
[0003]ETC系統由路邊讀寫設備RSU、車載單元0BU、地感線圈、自動欄杆機、車輛檢測器、費額顯示器、稽核系統等幾大部分組成。ETC系統是通過路邊單元與車載單元進行相互通信和信息交換，以達到對車輛的自動識別，並自動從該用戶的專用帳戶中扣除通行費，從而實現自動收費的系統。ETC系統的基本流程是:在預定範圍內設置減速板、欄杆等裝置限制車輛速度；車輛駛入高速公路入口處時，ETC系統通過車載電子標籤中的交通卡自動記錄該車的車型、牌照、入口時間和地點；到出口處時該系統讀到這些數據並同時生成需付費金額，迅速在交通卡中自動扣除。
[0004]隨著ETC系統在高速公路的廣泛應用以及國家電子收費專用短程通信標準GB/T20851-2007的發布，ETC系統中的RSU天線的性能也需要不斷發展、完善及提高。現有ETC系統中的RSU天線主要採用微帶陣列天線的形式，通過合適的饋電網絡來對天線單元組陣，使天線方向性增強。目前大部分廠家採用八單元的天線陣列，也有部分廠商採用十六單元的陣列。但採用微帶陣列形式不僅需要設計複雜的饋電網絡，而且主瓣波束較寬，副瓣電平較高，易造成鄰道幹擾問題。
【發明內容】
[0005]本發明實施例提供一種覆層天線，簡化現有天線饋電網絡設計，提高天線增益、降低旁瓣特性、增加頻帶寬度、提高阻抗帶寬有效解決系統的鄰道幹擾。
[0006]本發明實施例提供一種覆層天線，其特徵在於，包括:圓極化輻射貼片、阻抗變換線、微帶饋線、介質基板、接地板以及頻率選擇表面覆層；
[0007]所述圓極化輻射貼片蝕刻在所述介質基板上表面的中心位置，並通過所述阻抗變換線與所述微帶饋線相連接；所述接地板蝕刻在所述介質基板的下表面，所述頻率選擇表面覆層位於所述圓極化輻射貼片的正上方；
[0008]所述圓極化輻射貼片的邊長為13mm-15.5mm，該貼片的一組對角上均切有一個邊長為1.5mm-3mm的等腰直角三角形；
[0009]所述頻率選擇表面覆層的下表面蝕刻著64個方形金屬單元，所述方形金屬單元為8X8陣列均勻排布，每一行的所述方形金屬單元面積逐漸變小。
[0010]進一步的，所述方形金屬單元中面積最大的單元的邊長為13mm-15mm。
[0011]再進一步的，所述阻抗變換線的特性阻抗為70Ω?90Ω。
[0012]更進一步的，所述頻率選擇表面覆層的下表面通過絕緣支架支撐在所述圓極化輻射貼片的上方。
[0013]又進一步的，所述介質基板與所述頻率選擇表面覆層均採用聚四氟乙烯材料。
[0014]本發明實施例提供的一種覆層天線，採用了一個圓極化輻射貼片，簡化了饋電網絡的設計難度。採用了頻率選擇表面覆層與接地板，構成了 F-P諧振腔，使圓極化輻射貼片輻射出的電磁波透過諧振腔後同相疊加，提高了增益；諧振腔對透射過的電磁波呈匯聚作用，銳化了波束，抑制了副瓣，避免了天線輻射出的能量洩露到相鄰車道，能夠有效解決鄰道幹擾問題。採用的矩形陣列均勻排布的覆層表面刻蝕方形金屬單元，方形金屬單元的面積一維漸變，方向性強，結構簡單，易於優化設計。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明提供的覆層天線的實施例的整體結構示意圖；
[0016]圖2為本發明提供的覆層天線的實施例的圓極化輻射貼片的結構示意圖；
[0017]圖3為本發明提供的覆層天線的實施例的頻率選擇表面覆層結構示意圖；
[0018]圖4為本發明提供的覆層天線的實施例的輸入端反射係數仿真圖；
[0019]圖5為本發明提供的覆層天線的實施例的增益輻射方向圖；
[0020]圖6為本發明提供的覆層天線的實施例的軸比仿真圖。
【具體實施方式】
[0021]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0022]參見圖1-3，對本發明提供的覆層天線的實施例的結構進行詳細說明。
[0023]參見圖1，本發明提供的覆層天線的實施例的整體結構示意圖，包括圓極化輻射貼片1、阻抗變換線2、微帶饋線3、介質基板4、接地板5、頻率選擇表面覆層6、均勻二維周期排列的方形金屬單元7以及絕緣支架8 ；
[0024]所述圓極化輻射貼片I蝕刻在所述介質基板4上表面的中心位置，並通過所述阻抗變換線2與所述微帶饋線3相連接；所述接地板5蝕刻在所述介質基板4的下表面，所述頻率選擇表面覆層6位於所述圓極化輻射貼片I的正上方，使所述頻率選擇表面覆層6與所述接地板5之間形成F-P諧振腔，所述頻率選擇表面覆層的6下表面通過絕緣支架8支撐在所述圓極化輻射貼片I的上方。
[0025]所述阻抗變換線2，其長度為9mm，寬度為1.2mm。阻抗變換線一端與圓極化輻射貼片I相接，將其輸入阻抗的實部Ztl變換到50歐姆，另一端與微帶饋線3相接，實現阻抗匹配。
[0026]所述頻率選擇表面覆層6，通過四個塑料支架8支撐在介質基板4的正上方，與介質基板4下表面的接地板5構成F-P諧振腔。
[0027]優選的，所述阻抗變換線2的特性阻抗為70 Ω?90 Ω。
[0028]在具體實施當中，所述介質基板4與所述頻率選擇表面覆層6均採用聚四氟乙稀材料。所述介質基板4與所述頻率選擇表面覆層6也採用其他材料製作。
[0029]參見圖2，為本發明提供的覆層天線的實施例的圓極化輻射貼片的結構示意圖。
[0030]為使輻射貼片能產生圓極化，本發明實施例提供的覆層天線的圓極化輻射貼片1的對角上切掉邊長為6的兩個相同的等腰直角三角形，使所述圓極化輻射貼片1產生的兩個簡併模產生分離，調整等腰直角三角形邊長6的大小可使兩個簡併模產生90。相位差，實現圓極化。參照圖2，本發明實施例中的所述圓極化輻射貼片1的邊長3 = 14.1.，等腰直角三角形邊長6 = 2.4皿，輻射貼片為銅材質。
[0031]優選的，所述圓極化輻射貼片的邊長為13^-15.5！^，該貼片的一組對角上均切有一個邊長為1.5111111-3111111的等腰直角三角形；
[0032]應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，可將所述圓極化輻射貼片的邊長設定為其他數值，可將所述等腰直角三角形邊長設定為其他數值，這些改進也視為本發明的保護範圍。
[0033]參見圖3，本發明提供的覆層天線的實施例的頻率選擇表面覆層結構示意圖。
[0034]所述頻率選擇表面覆層6的下表面蝕刻著64個方形金屬單元7，所述方形金屬單元7為8X8陣列均勻排布，每一行的所述方形金屬單元7的面積逐漸變小。其參數包括邊長(1和周期I調整這兩個參數可以改變頻率選擇表面覆層6的反射係數幅值？和反射相位。當反射係數幅值？在0.89?0.93之間時，天線的增益可以得到大幅度的提高，當？繼續增大時，天線的增益會急劇下降。
[0035]在具體實施當中，所述方形金屬單元中面積最大的單元的邊長為13111111-15111111。
[0036]應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，可將所述方形金屬單元中面積最大的單元的邊長設定為其他數值，這些改進也視為本發明的保護範圍。
[0037]參見圖4-6，對本發明提供的覆層天線的實施例的仿真效果進行詳細說明。
[0038]參見圖4，為本發明提供的覆層天線的實施例的輸入端反射係數仿真圖。
[0039]圖4中，橫坐標為天線的頻率，縱坐標表示天線在不同頻率下的反射係數，反射係數反映了該天線吸收饋線上能量的能力。由圖4可以看出，天線在5.75-5.9如2通帶內反射係數小於-10(18，匹配良好。
[0040]參見圖5，為本發明提供的覆層天線的實施例的增益輻射方向圖。
[0041]圖5中，橫坐標表示天線的輻射角度，縱坐標表示在不同輻射角度下天線的增益。由圖5可知，該天線工作在5.8(^2，天線的最大增益達到18(18，副瓣電平為-16(18，滿足2扣系統對增益的要求。
[0042]參見圖6，為本發明提供的覆層天線的實施例的軸比仿真圖。
[0043]圖6中，橫坐標表示天線的輻射角度，縱坐標表示不同輻射角度對應的天線的軸比。從圖6可以看到，該天線工作在5.8(^2,其水平面軸比小於3(18的角度約為50。，垂直面軸比小於3(18的角度約為60。，滿足2扣系統對極化的要求。
[0044]本發明實施例提供的一種覆層天線，採用了一個圓極化輻射貼片，不需要設計複雜的饋電網絡，簡化了設計難度。採用了頻率選擇表面覆層與接地板，構成了諧振腔，使圓極化輻射貼片輻射出的電磁波透過諧振腔後同相疊加，提高了增益、增加了寬頻帶、提高了阻抗帶寬；諧振腔對透射過的電磁波呈匯聚作用，銳化了波束，抑制了副瓣，避免了天線輻射出的能量洩露到相鄰車道，能夠有效解決鄰道幹擾問題。採用的矩形陣列均勻排布的覆層表面刻蝕方形金屬單元，方形金屬單元的面積一維漸變，方向性強，結構簡單，易於優化設計。
[0045]以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種覆層天線，其特徵在於，包括:圓極化輻射貼片、阻抗變換線、微帶饋線、介質基板、接地板以及頻率選擇表面覆層； 所述圓極化輻射貼片蝕刻在所述介質基板上表面的中心位置，並通過所述阻抗變換線與所述微帶饋線相連接；所述接地板蝕刻在所述介質基板的下表面，所述頻率選擇表面覆層位於所述圓極化輻射貼片的正上方； 所述圓極化福射貼片的邊長為13111111-15.5皿，該貼片的一組對角上均切有一個邊長為1.5111111-3111111的等腰直角三角形； 所述頻率選擇表面覆層的下表面蝕刻著64個方形金屬單元，所述方形金屬單元為8 X 8陣列均勻排布，每一行的所述方形金屬單元面積逐漸變小。
2.如權利要求1所述的覆層天線，其特徵在於:所述方形金屬單元中面積最大的單元的邊長為13臟-
3.如權利要求1所述的覆層天線，其特徵在於:所述阻抗變換線的特性阻抗為700?90 0。
4.如權利要求1所述的覆層天線，其特徵在於:所述頻率選擇表面覆層的下表面通過絕緣支架支撐在所述圓極化輻射貼片的上方。
5.如權利要求1所述的覆層天線，其特徵在於:所述介質基板與所述頻率選擇表面覆層均採用聚四氟乙烯材料。
【文檔編號】H01Q1/36GK104466359SQ201410689967
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月25日 優先權日:2014年11月25日
【發明者】駱柳春 申請人:駱柳春