一種sdars及gps雙頻車載平面天線的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種SDARS及GPS雙頻車載平面天線，在一塊長(zhǎng)方形單面FR4印刷電路板上刻蝕而形成，包括半圓形結(jié)構(gòu)的縫隙Ⅰ和矩形結(jié)構(gòu)的縫隙Ⅱ，縫隙Ⅱ設(shè)置在縫隙Ⅰ靠近圓心的一側(cè)，且縫隙Ⅱ與縫隙Ⅰ相互平行設(shè)置，在縫隙Ⅰ底端與縫隙Ⅱ底端之間設(shè)置有“」”形連接縫隙，“」”形連接縫隙將縫隙Ⅰ與縫隙Ⅱ連為一體。本實(shí)用新型在SDARS的2.3 GHz工作頻段（2.25?2.4 GHz）以及GPS的L1工作頻段（1575.42±1.023 MHz），有很好的阻抗特性及合適的方向圖，能滿足現(xiàn)代汽車同時(shí)接收2.3 GHz工作頻段的SDARS信號(hào)及GPS信號(hào)的需求。
【專利說明】
一種SDARS及GPS雙頻車載平面天線
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種天線，特別涉及一種車載平面天線。
【背景技術(shù)】
[0002] SDARS(The Satellite Digital Audio Radio Service)即衛(wèi)星數(shù)字音頻廣播服 務(wù)，其工作機(jī)理是通過在軌衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)目信號(hào)。SDARS有多個(gè)工作頻段，其中，全球用戶量最 大的美國(guó)Sir iusXM公司，其服務(wù)系統(tǒng)工作2.3GHz頻段，頻率范圍從2.32GHz到2.345GHz。 SDARS能為地面用戶提供音質(zhì)和地域覆蓋均超越FM、AM的高品質(zhì)廣播節(jié)目服務(wù)。為了保證信 號(hào)強(qiáng)度，在衛(wèi)星信號(hào)可能衰弱的區(qū)域，如位于城市中心區(qū)的高樓附近和室內(nèi)停車場(chǎng)等阻隔 衛(wèi)星信號(hào)的場(chǎng)所，地面中繼器可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行重新廣播以保證使用過程中全面持續(xù)的信號(hào) 覆蓋。SDARS多采用付費(fèi)收聽的運(yùn)營(yíng)模式，廣播節(jié)目種類眾多、內(nèi)容豐富、音質(zhì)清晰，廣播內(nèi) 容包括音樂、新聞時(shí)事、體育訪談、談話、交通天氣等，汽車用戶的車載音響如果支持SDARS 服務(wù)，可以用8位數(shù)字的車載接收機(jī)進(jìn)行收聽。截止2010年末，美國(guó)SiriusXM公司的SDARS廣 播服務(wù)訂購(gòu)用戶總數(shù)己經(jīng)突破2000萬(wàn)，達(dá)到2019萬(wàn)，顯示了衛(wèi)星廣播服務(wù)消費(fèi)需求的強(qiáng)勁 增長(zhǎng)，車載音響預(yù)置SDARS收聽功能的汽車品牌的銷售也將在這一進(jìn)程中大為受益。
[0003] GPS又稱為全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，GPS)，是美國(guó)從20世紀(jì)70 年代開始研制，于1994年全面建成，具有海、陸、空全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一 代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。GPS是由空間星座、地面控制和用戶設(shè)備等三部分構(gòu)成的。GPS測(cè)量 技術(shù)能夠快速、高效、準(zhǔn)確地提供點(diǎn)、線、面要素的精確三維坐標(biāo)以及其它相關(guān)信息，具有全 天候、高精度、自動(dòng)化、高效益等顯著特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于軍事、民用交通(船舶、飛機(jī)、汽車等） 導(dǎo)航、大地測(cè)量、攝影測(cè)量、野外考察探險(xiǎn)、土地利用調(diào)查、精確農(nóng)業(yè)以及日常生活(人員跟 蹤、休閑娛樂)等不同領(lǐng)域?，F(xiàn)在GPS與現(xiàn)代通信技術(shù)相結(jié)合，使得測(cè)定地球表面三維坐標(biāo)的 方法從靜態(tài)發(fā)展到動(dòng)態(tài)，從數(shù)據(jù)后處理發(fā)展到實(shí)時(shí)的定位與導(dǎo)航，極大地?cái)U(kuò)展了它的應(yīng)用 廣度和深度。目前，現(xiàn)代汽車已經(jīng)廣泛采用GPS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的定位、導(dǎo)航等功能。
[0004] 車載天線是汽車的重要設(shè)備，是汽車內(nèi)外實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信的"眼睛"，其性能直接影 響到汽車的通信質(zhì)量甚至是能否與外界進(jìn)行有效通信。民用汽車目前配置的天線主要是用 于接收調(diào)頻/調(diào)幅廣播的天線，其形式多為拉桿天線或車窗印刷天線，或車頂"魚脊"天線， 這些天線都能有效地接收調(diào)頻/調(diào)幅廣播信號(hào)，但不能接收SDARS信號(hào)。隨著現(xiàn)代通信技術(shù) 和汽車制造技術(shù)的發(fā)展，高檔汽車正逐漸配置有GPS系統(tǒng)，并有可能逐步配置SDARS接收系 統(tǒng)。因此，一款既能接收GPS信號(hào)，又能接收SDARS信號(hào)的雙頻天線，具有一定的實(shí)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實(shí)用新型的目的是提供一種SDARS及GPS雙頻車載平面天線，在SDARS的2.3GHz 工作頻段(2.25-2.4GHz)以及GPS的LI工作頻段（1575.42 ± 1.023MHz)，有很好的阻抗特性 及合適的方向圖，能滿足現(xiàn)代汽車同時(shí)接收2.3GHz工作頻段的SDARS信號(hào)及GPS信號(hào)的需 求。
[0006] 本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的采用的技術(shù)方案是:一種SDARS及GPS雙頻車載平面天 線，在一塊長(zhǎng)方形單面FR4印刷電路板上刻蝕而形成，包括半圓形結(jié)構(gòu)的縫隙I和矩形結(jié)構(gòu) 的縫隙Π ，縫隙Π 設(shè)置在縫隙I靠近圓心的一側(cè)，且縫隙Π 與縫隙I相互平行設(shè)置，在縫隙I 底端與縫隙Π 底端之間設(shè)置有"」"形連接縫隙，"」"形連接縫隙將縫隙I與縫隙Π 連為一體。
[0007] 本實(shí)用新型SDARS及GPS雙頻車載平面天線具有如下有益效果：（1)整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 容易制作，成本低；（2)雙頻工作:能滿足現(xiàn)代汽車同時(shí)接收2.3GHz工作頻段的SDARS信號(hào)及 GPS信號(hào)的需求;（3)易于與汽車車身共形設(shè)計(jì)。
[0008] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型SDARS及GPS雙頻車載平面天線作進(jìn)一步的 說明。
【附圖說明】
[0009] 圖1是本實(shí)用新型SDARS及GPS雙頻車載平面天線正視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2是本實(shí)用新型SDARS及GPS雙頻車載平面天線側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011 ]圖3是車載平面天線回波損耗Sn的仿真及測(cè)試結(jié)果圖；
[0012]圖4是f = 1.575GHz車載平面天線方向圖仿真結(jié)果圖；
[0013]圖5是f = 2.3385GHz車載平面天線方向圖仿真結(jié)果圖；
[0014] 附圖標(biāo)號(hào)說明：1-同軸電纜，2-"」"形連接縫隙，3-縫隙I，4_縫隙Π ，5_金屬覆蓋 層。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型SDARS及GPS雙頻車載平面天線（簡(jiǎn)稱"車載平面天 線"），在一塊邊長(zhǎng)為L(zhǎng)XW的長(zhǎng)方形單面FR4印刷電路板上刻蝕而形成，包括半圓形結(jié)構(gòu)的縫 隙13和矩形結(jié)構(gòu)的縫隙Π 4,縫隙Π 4設(shè)置在縫隙13靠近圓心的一側(cè)，且縫隙Π 4與縫隙13相 互平行設(shè)置，在縫隙13與縫隙Π 4之間形成粗細(xì)均勻的微帶線，在縫隙13底端與縫隙Π 4底 端之間設(shè)置有"」"形連接縫隙2，"」"形連接縫隙2將縫隙13與縫隙Π 4連為一體。FR4印刷電 路板的正面設(shè)有金屬覆蓋層，其中FR4印刷電路板的相對(duì)介電常數(shù)為er，厚度為d，損耗角正 切為tan 〇Z'」"形連接縫隙2水平段上端為饋電點(diǎn)F，下端為接地點(diǎn)E，同軸電纜1的內(nèi)導(dǎo)體和 外導(dǎo)體分別與饋電點(diǎn)F和接地點(diǎn)E相連接。
[0016] 對(duì)于常規(guī)的50歐姆的電纜，主要可通過優(yōu)化半圓形結(jié)構(gòu)縫隙13的半徑R、矩形結(jié)構(gòu) 縫隙Π 4的寬度W2、共面波導(dǎo)微帶線寬度Ws以及L1-L3等參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)雙頻工作。天線設(shè)計(jì)一 組成功的幾何參數(shù)如表1所示。
[0017] 表1:車載平面天線一組幾何參數(shù)(er = 4.4, tan〇 = 〇.〇〇2,尺寸參數(shù)單位為:mm)
[0018] 圖3是車載平面天線輸入端回波損耗的仿真和實(shí)際測(cè)量結(jié)果，仿真工具：美國(guó) ANSOFT公司商用高頻仿真軟件HFSS V. 13，測(cè)試工具：安捷倫網(wǎng)絡(luò)分析儀，型號(hào)=Agilent 8753ES。由圖可見，針對(duì)目標(biāo)50歐姆的同軸電纜，車載平面天線在1.5-1.62GHz以及2.25-2.40GHz的頻率范圍內(nèi)，回波損耗Sn小于-10dB，分別滿足中心頻率為1.575GHz的GPS和中心 頻率為2.3385GHz的SDARS系統(tǒng)工作需求，相對(duì)帶寬分別為7.6%和6.4%。顯然，車載平面天 線在GPS的LI工作頻段和2.3GHz的SDARS系統(tǒng)工作頻段內(nèi)，與50歐姆的同軸電纜有良好的阻 抗匹配特性。圖4、圖5分別是車載平面天線在1.575GHz和2.3385GHz頻率點(diǎn)上的仿真方向 圖，仿真工具：美國(guó)ANSOFT公司商用高頻仿真軟件HFSS V. 13。顯然，在這兩個(gè)工作頻率點(diǎn) 上，天線在H面和E面分別是全向輻射和8字型輻射的，符合兩種系統(tǒng)對(duì)天線方向圖的需求。 顯然，本發(fā)明所設(shè)計(jì)車載平面天線符合GPS和SDARS系統(tǒng)對(duì)天線電氣性能的一般要求，能同 時(shí)工作于GPS和SDARS系統(tǒng)工作頻段。
[0019]下面表2是車載平面天線增益最大值測(cè)量結(jié)果。
[0020]表2:車載平面天線增益最大值測(cè)量結(jié)果
[0021] 車載平面天線在要求的頻段內(nèi)，增益值在1.2dBi至3.05dBi之間變化。
[0022] 制作時(shí)，選用單面FR4印刷電路板，按表1尺寸參數(shù)在金屬面上刻蝕出天線圖案，即 完成天線制作。對(duì)于采用其它參數(shù)的印刷電路板，只需通過訪真優(yōu)化，調(diào)整Li~L 2&R等參 數(shù)，即可獲得滿意的阻抗特性及方向圖。根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)合，可在天線的接地點(diǎn)與饋電點(diǎn) 引出同軸電纜至接收機(jī)，或者直接將該天線與接收電路的前級(jí)集成。
[0023] 以上實(shí)施例僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)并不限于上述實(shí)施 例列舉的形式，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換等，均應(yīng)包含 在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種SDARS及GPS雙頻車載平面天線，在一塊長(zhǎng)方形單面FR4印刷電路板上刻蝕而形 成，其特征在于，包括半圓形結(jié)構(gòu)的縫隙1(3)和矩形結(jié)構(gòu)的縫隙Π (4)，縫隙Π (4)設(shè)置在縫 隙1(3)靠近圓心的一側(cè)，且縫隙Π (4)與縫隙1(3)相互平行設(shè)置，在縫隙1(3)底端與縫隙Π (4)底端之間設(shè)置有"」"形連接縫隙（2)，"」"形連接縫隙（2)將縫隙1(3)與縫隙Π ⑷連為一 體。
【文檔編號(hào)】H01Q13/10GK205657177SQ201620330629
【公開日】2016年10月19日
【申請(qǐng)日】2016年4月18日 公開號(hào)201620330629.7, CN 201620330629, CN 205657177 U, CN 205657177U, CN-U-205657177, CN201620330629, CN201620330629.7, CN205657177 U, CN205657177U
【發(fā)明人】趙嘉, 曾文波
【申請(qǐng)人】廣西科技大學(xué)