单频圆极化口径耦合微带天线的制作方法

1.本发明涉及卫星导航技术领域，具体地说，是单频圆极化口径耦合微带天线。


背景技术：

2.现有的汽车天线多为鞭状天线、鲨鱼鳍天线以及一些安装天线，存在影响外观设计，设计难度大和信号干扰等问题。北斗卫星导航天线，etc天线等与汽车玻璃融合成为一种车载天线的设计趋势，根据需要安装在不同位置，连接通信设备，减少天线损耗。
3.一般的车载天线存在的问题有：1.影响外观设计，天线放置在外面会增大设计难度的同时增大风阻；2.设置在仪表盘内会受到其他电器影响，受到周围电器的干扰；3.装在盒子里影响通讯效果，从而影响天线的性能。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于设计单频圆极化口径耦合微带天线，为一种新型车辆玻璃天线，胶质层（pvb板）加在汽车天窗玻璃中间，天线的微带网络结构放置在汽车内部，不会影响外观的同时也不会增大风阻；天线的后向干扰也比较小；放在汽车玻璃上对于通讯效果的影响很小。
5.本发明通过下述技术方案实现：单频圆极化口径耦合微带天线，包括设置有胶质层的玻璃，在玻璃上装载有天线单元，所述天线单元包括圆形铜片、pcb板层、采用90度等功分模式的微带网络、输入端口、输入微带线、连接柱，所述圆形铜片设置在玻璃内，pcb板层设置在玻璃表层上，所述微带网络置于pcb板层内，所述输入端口与输入微带线相连接，输入微带线通过连接柱与微带网络相连接；所述微带网络采用90度等功分微带网络，实现圆极化；所述胶质层采用pvb材料构成。
6.进一步为更好地实现本发明所述的单频圆极化口径耦合微带天线，特别采用下述设置结构：所述pcb板层包括介质板a、介质板b、上层接地板及下层接地板，所述上层接地板设置在玻璃表层上，介质板a和介质板b设置在上层接地板和下层接地板之间。
7.进一步为更好地实现本发明所述的单频圆极化口径耦合微带天线，特别采用下述设置结构：在所述介质板a和下层接地板之间还设置有圆柱，所述圆柱可将能量信号全部锁在pcb 板层内部。
8.进一步为更好地实现本发明所述的单频圆极化口径耦合微带天线，特别采用下述设置结构：所述微带网络设置在介质板a和介质板b之间。
9.进一步为更好地实现本发明所述的单频圆极化口径耦合微带天线，特别采用下述设置结构：所述介质板a、介质板b、上层接地板及下层接地板采用一体化方式形成。
10.进一步为更好地实现本发明所述的单频圆极化口径耦合微带天线，特别采用下述设置结构：在所述下层接地板上开有用于连接外部馈电系统或设备的外部馈电端口缝隙。
11.进一步为更好地实现本发明所述的单频圆极化口径耦合微带天线，特别采用下述
设置结构：所述上层接地板上亦开有矩形缝隙，采用缝隙馈电的方式，与微带网络进行缝隙耦合，将信号（能量）通过缝隙传播出去。
12.进一步为更好地实现本发明所述的单频圆极化口径耦合微带天线，特别采用下述设置结构：所述上层接地板设置的矩形缝隙与下层接地板设置的外部馈电端口缝隙在空间位置处呈正交状。
13.进一步为更好地实现本发明所述的单频圆极化口径耦合微带天线，特别采用下述设置结构：所述玻璃为汽车天窗玻璃，包括外玻璃和内玻璃，胶质层夹于外玻璃和内玻璃之间，所述pcb板层和内玻璃表层相邻。
14.进一步为更好地实现本发明所述的单频圆极化口径耦合微带天线，特别采用下述设置结构：在所述微带天线的中心设置有定位孔，定位孔贯穿整个天线；在所述玻璃与pcb板层之间留有可调节缝隙。
15.进一步为更好地实现本发明所述的单频圆极化口径耦合微带天线，特别采用下述设置结构：所述圆形铜片嵌在胶质层与内玻璃中间。
16.作为优选的设计方案，所述圆形铜片嵌在pvb胶质层与汽车天窗内玻璃中间，来自底部的输入微带线与缝隙耦合之后的信号（能量）再与圆形铜片进行耦合产生所需要的电磁信号波。
17.本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：本发明为一种新型车辆玻璃天线，胶质层（pvb板）加在汽车天窗玻璃中间，天线的微带网络结构放置在汽车内部，不会影响外观的同时也不会增大风阻；天线的后向干扰也比较小；放在汽车玻璃上对于通讯效果的影响很小。
18.本发明将天线馈网与汽车天窗玻璃融合，玻璃与天线下层结构（pcb板层）中间留一条可调节的缝隙，内部的微带网络实现天线的主要功能。避免发生影响汽车外观，增大设计难度、风阻，以及安装在仪表盘前受到周围电器的干扰影响天线性能的问题。
19.本发明将pvb板加在汽车天窗玻璃中间，微带网络层设置在汽车内部，玻璃层与pcb板层中间留有可调节缝隙，不影响汽车的外观设计，减少风阻。
20.本发明天线玻璃层与微带网络层采用缝隙耦合，不破坏玻璃，玻璃层与微带网络层留有可调节带宽作用的矩形缝隙，可有效减小后向干扰。
21.本技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术实施例而了解。本技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本技术的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本技术的主旨。
23.图1为本发明的整体结构俯视图。
24.图2为本发明整体结构侧视图。
25.图3为本发明所述微带网络示意图。
26.图4为本发明介质板与接地板一体化结构侧视图。
27.图5为本发明接地板的矩形缝隙示意图。
28.图6为本发明天线的s11曲线图。
29.图7为本发明天线左旋和右旋方向图。
30.图8为本发明天线轴比图。
31.图9为本发明天线增益图。
32.图10为本发明下层接地板馈电端口图。
33.其中，1-圆形铜片、2-微带网络、3-圆柱、4-定位孔、5-输入端口、6-输入微带线、7-外玻璃、8-胶质层、9-内玻璃、10-可调节缝隙、11-介质板a、12-介质板b、13-连接柱、14-上层接地板、15-下层接地板、16-矩形缝隙。17-外部馈电端口缝隙
具体实施方式
34.下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
35.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
36.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本技术的描述中诸如“第一”、“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。再者，本技术中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。
37.在本发明的描述中，需要理解的是，术语等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
38.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，“多位”的含义是两位或两位以上，除非另有明确具体的限定。
39.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
40.在本技术各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
41.可以替换的，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。
42.在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、原理、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、原理、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、原理、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
43.实施例1：单频圆极化口径耦合微带天线，为一种新型车辆玻璃天线，胶质层（pvb板）加在汽车天窗玻璃中间，天线的微带网络结构放置在汽车内部，不会影响外观的同时也不会增大风阻；天线的后向干扰也比较小；放在汽车玻璃上对于通讯效果的影响很小，结合图1~图5、图10所示，包括设置有胶质层8的玻璃，在玻璃上装载有天线单元，所述天线单元包括圆形铜片1、pcb板层、采用90度等功分模式的微带网络2、输入端口5、输入微带线6、连接柱13，所述圆形铜片1设置在玻璃内，pcb板层设置在玻璃表层上，所述微带网络2置于pcb板层内，所述输入端口5与输入微带线6相连接，输入微带线6通过连接柱13与微带网络2相连接；所述微带网络2采用90度等功分微带网络，实现圆极化；所述胶质层8采用pvb材料构成。
44.作为优选的设计方案，该单频圆极化口径耦合微带天线主要有玻璃层和天线单元两部分构成，玻璃层采用夹层玻璃（玻璃、胶质层），天线单元包括圆形铜片1、pcb板层、采用90度等功分模式的微带网络2、输入端口5、输入微带线6、连接柱13；其中，圆形铜片1嵌入在玻璃内，用于接收底部90度等功分模式的微带网络2缝隙耦合后产生的电磁信号。
45.pcb板层用于产生所需要的电磁信号波，其设置在玻璃表层上，优选的在pcb板层与玻璃表层之间预留有可调缝隙。
46.微带网络2置于pcb板层内。
47.输入端口5与输入微带线6相连接，输入微带线6通过连接柱13与微带网络2相连接，在具体设计时，输入微带线6连接连接柱13的底部，连接柱13的顶部连接微带网络2；其中，连接柱13优选采用圆柱体结构，输入端口5将电磁波信号输入到仿真模型中，并从仿真模型中获取输出信号；所述微带网络2采用90度等功分微带网络，实现圆极化性；所述胶质层8采用pvb材料构成。
48.该天线是一款单频圆极化微带缝隙天线，结构上是两层玻璃板中间加一层pvb板（胶质层8），底部网络是90
°
等功分微带网络，通过产生两个相位差为90
°
的正交电流模式来实现圆极化的性能。
49.实施例2：本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同之处在此不再赘述，如图1~图5、图10所示，进一步为更好地实现本发明所述的单频圆极化口径耦合微带天线，特别采用下述设置结构：所述pcb板层包括介质板a11、介质板b12、上层接地板14及下层接地板15，所述上层接地板14设置在玻璃表层上，介质板a11和介质板b12设置在上层接地板14和下层接地板15之间。
50.作为优选的设计方案，pcb板层包括介质板a11、介质板b12、上层接地板14及下层接地板15，在设置时，上层接地板14与玻璃表层之间预留有可调缝隙，介质板a11和介质板b12设置在上层接地板14和下层接地板15之间，且pcb板层中各层之间的关系依次为上层接地板14、介质板a11、介质板b12及下层接地板（gnd2）15。
51.实施例3：本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同之处在此不再赘述，如图1~图5、图10所示，进一步为更好地实现本发明所述的单频圆极化口径耦合微带天线，特别采用下述设置结构：在所述介质板a11和下层接地板15之间还设置有圆柱3，优选的，在圆柱3所围范围大于圆形铜片1的外围，设置的圆柱3可将能量信号全部锁在pcb板层内部。
52.实施例4：本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同之处在此不再赘述，如图1~图5、图10所示，进一步为更好地实现本发明所述的单频圆极化口径耦合微带天线，特别采用下述设置结构：所述微带网络2设置在介质板a11和介质板b12之间。
53.实施例5：本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同之处在此不再赘述，如图1~图5、图10所示，进一步为更好地实现本发明所述的单频圆极化口径耦合微带天线，特别采用下述设置结构：所述介质板a11、介质板b12、上层接地板14及下层接地板15采用一体化方式形成。
54.实施例6：本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同之处在此不再赘述，如图1~图5、图10所示，进一步为更好地实现本发明所述的单频圆极化口径耦合微带天线，特别采用下述设置结构：在所述下层接地板15上开有用于连接外部馈电系统或设备的外部馈电端口缝隙17，且外部馈电端口缝隙17亦为矩形缝隙结构；所述上层接地板14上亦开有矩形缝隙16，采用缝隙馈电的方式，与微带网络2进行缝隙耦合，将信号（能量）通过缝隙传播出去。
55.将安装在汽车玻璃上后，底部（定义天线本身的玻璃为顶部，pcb板层则为底部）开了两个矩形缝隙，与底部的输入微带线6进行耦合，将输入微带线6上的信号（能量）通过缝隙传播出去，传播出去的信号（能量）再与顶部的圆形铜片1进行耦合，从而产生所需要的电磁信号波，实现此天线的功能。
56.实施例7：本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同之处在此不再赘述，如图1~图5、图10所示，进一步为更好地实现本发明所述的单频圆极化口径耦
合微带天线，特别采用下述设置结构：所述上层接地板14设置的矩形缝隙16与下层接地板15设置的外部馈电端口缝隙17在空间位置处呈正交状，即结合图5所示，如果矩形缝隙16的上下为宽度、左右为长度，则外部馈电端口缝隙17的上下为长度、左右为宽度。
57.实施例8：本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同之处在此不再赘述，如图1~图5、图10所示，进一步为更好地实现本发明所述的单频圆极化口径耦合微带天线，特别采用下述设置结构：所述玻璃为汽车天窗玻璃，包括外玻璃7和内玻璃9，胶质层8夹于外玻璃7和内玻璃9之间，所述pcb板层和内玻璃9表层相邻。
58.作为优选的设计方案，该天线的玻璃为汽车天窗玻璃，该玻璃为夹层玻璃结构，即包括外玻璃7、胶质层8和内玻璃9，胶质层8夹于外玻璃7和内玻璃9之间，在设置时，pcb板层的上层接地板14和内玻璃9表层之间为预留的可调节缝隙，通过改变可调节缝隙的厚度来调节带宽，以达到有效增加带宽的目的。
59.实施例9：本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同之处在此不再赘述，如图1~图5、图10所示，进一步为更好地实现本发明所述的单频圆极化口径耦合微带天线，特别采用下述设置结构：在所述微带天线的中心设置有定位孔4，定位孔贯穿整个天线；通过定位孔4能够校准固定天线具体安装位置。
60.实施例10：本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同之处在此不再赘述，如图1~图5、图10所示，进一步为更好地实现本发明所述的单频圆极化口径耦合微带天线，特别采用下述设置结构：所述圆形铜片1嵌在胶质层8与内玻璃9中间，可实现天线的性能。
61.作为优选的设计方案，所述圆形铜片1嵌在pvb材料的胶质层8与汽车车窗内玻璃9中间，来自底部的输入微带线6与矩形缝隙16耦合之后的信号（能量）再与圆形铜片1进行耦合产生所需要的电磁信号波。
62.结合图6所示，其s11在-10db以下，天线匹配良好符合要求。
63.结合图7所示，天线的最大增益为4.5db。
64.结合图8所示，在仰角为0-90
°
时，天线的轴比为0.6。
65.结合图9所示，天线的增益为4.5db。
66.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并不用于限制本技术的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的原理、思想、精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.单频圆极化口径耦合微带天线，其特征在于：包括设置有胶质层（8）的玻璃，在玻璃上装载有天线单元，所述天线单元包括圆形铜片（1）、pcb板层、采用90度等功分模式的微带网络（2）、输入端口（5）、输入微带线（6）、连接柱（13），所述圆形铜片（1）设置在玻璃内，pcb板层设置在玻璃表层上，所述微带网络（2）置于pcb板层内，所述输入端口（5）与输入微带线（6）相连接，输入微带线（6）通过连接柱（13）与微带网络（2）相连接。2.根据权利要求1所述的单频圆极化口径耦合微带天线，其特征在于：所述pcb板层包括介质板a（11）、介质板b（12）、上层接地板（14）及下层接地板（15），所述上层接地板（14）设置在玻璃表层上，介质板a（11）和介质板b（12）设置在上层接地板（14）和下层接地板（15）之间。3.根据权利要求2所述的单频圆极化口径耦合微带天线，其特征在于：在所述介质板a（11）和下层接地板（15）之间还设置有圆柱（3）。4.根据权利要求2所述的单频圆极化口径耦合微带天线，其特征在于：所述微带网络（2）设置在介质板a（11）和介质板b（12）之间。5.根据权利要求2所述的单频圆极化口径耦合微带天线，其特征在于：所述介质板a（11）、介质板b（12）、上层接地板（14）及下层接地板（15）采用一体化方式形成。6.根据权利要求2所述的单频圆极化口径耦合微带天线，其特征在于：在所述下层接地板（15）上开有用于连接外部馈电系统或设备的外部馈电端口缝隙（17）。7.根据权利要求2所述的单频圆极化口径耦合微带天线，其特征在于：所述上层接地板（14）上亦开有矩形缝隙（16），采用缝隙馈电的方式，与微带网络（2）进行缝隙耦合，将信号通过缝隙传播出去。8.根据权利要求1所述的单频圆极化口径耦合微带天线，其特征在于：所述玻璃为汽车天窗玻璃，包括外玻璃（7）和内玻璃（9），胶质层（8）夹于外玻璃（7）和内玻璃（9）之间，所述pcb板层和内玻璃（9）表层相邻。9.根据权利要求1所述的单频圆极化口径耦合微带天线，其特征在于：在所述微带天线的中心设置有定位孔（4），定位孔（4）贯穿整个天线；在所述玻璃与pcb板层之间留有可调节缝隙（10）。10.根据权利要求1所述的单频圆极化口径耦合微带天线，其特征在于：所述圆形铜片（1）嵌在胶质层（8）与内玻璃（9）中间。

技术总结
本发明公开了单频圆极化口径耦合微带天线，包括设置有胶质层（8）的玻璃，在玻璃上装载有天线单元，所述天线单元包括圆形铜片（1）、PCB板层、采用90度等功分模式的微带网络（2）、输入端口（5）、输入微带线（6）、连接柱（13），所述圆形铜片（1）设置在玻璃内，PCB板层设置在玻璃表层上，所述微带网络（2）置于PCB板层内，所述输入端口（5）与输入微带线（6）相连接，输入微带线（6）通过连接柱（13）与微带网络（2）相连接，胶质层（PVB板）加在汽车天窗玻璃中间，天线的微带网络结构放置在汽车内部，不会影响外观的同时也不会增大风阻；天线的后向干扰也比较小；放在汽车玻璃上对于通讯效果的影响很小。放在汽车玻璃上对于通讯效果的影响很小。放在汽车玻璃上对于通讯效果的影响很小。


技术研发人员：叶舒 张选 黄贤前 廖继伟 陈志兴 王雪松 王云刚
受保护的技术使用者：成都天合智控科技有限公司
技术研发日：2023.07.06
技术公布日：2023/10/6