超宽带高性能全向车载天线的制作方法

本实用新型涉及天线
技术领域：
，特别涉及一种超宽带高性能全向车载天线。
背景技术：
：天线作为发射和接收电磁波的器件，是无线通信系统中重要的组成部分。在现代军事通信系统中，出于保密通信的要求，跳频和扩频技术得到了广泛的应用。而这些通信技术的应用对天线有更高的要求。天线带宽，是指天线性能指标满足设计要求时的频率范围。对于宽带天线来说，带宽通常用上限频率和下限频率之比来表示。随着电子技术的飞跃发展和宽带通信设备的出现，宽带天线和天线的宽带技术也在不断发展，目前实现宽带化的技术主要有宽带阵列天线，宽带行波天线，非形变天线，以及使用天线匹配网络，除此之外，还可以使用天线的多模工作方式，组合复用技术，天线分形技术等展宽天线的带宽。而既要实现天线的小型化，又要实现天线的宽带化，一般来讲这类天线的设计是比较困难的。这是因为一方面当频率确定时，自由空间波长不变，另一方面天线作为自由空间能量耦合的器件，其电性能直接受到几何尺寸的限制，结果是天线的方向性系数、阻抗、带宽等与天线的几何尺寸构成矛盾。基于跳频扩频技术的现代通信系统对天线的全向辐射特性和宽带特性提出了更高的要求。超宽带全向天线就是一个很好的选择。然而在高频段上，目前绝大多数情况下采用的有限高无加载超宽带全向天线。但是由于该有限高无加载超宽带全向天线其输入阻抗随谐振频率剧烈变化，且难与50欧姆馈电同轴线匹配，导致其带宽较窄剖面较大且难于实现全向辐射。比如常用的RLC超宽带全向天线，虽然该RLC超宽带全向天线能做到较宽的带宽，但是其电长度可达六分之一波长，不利于实现天线的低剖面。而折合超宽带全向天线电长度虽然较小，但其辐射具有较强的方向性，难以实现全向辐射。在目前的技术条件下，想覆盖整个通信频段并实现全向辐射时，一般需要几幅天线同时工作，然而由于天线间的相互耦合效应，使得整个天线系统的性能大大降低。因此，为了在一副天线上实现天线的全向辐射效果且同时具有优良的阻抗匹配具有重要意义。技术实现要素：本实用新型的主要目的是提出一种超宽带高性能全向车载天线，旨在提供一种具有优良的阻抗匹配的超宽带高性能全向车载天线。为实现上述目的，本实用新型提出的超宽带高性能全向车载天线，包括底板、射频连接器和辐射单元，其中，所述辐射单元包括两十字交叉的辐射板及盖设于两所述辐射板上方的盖板，且两所述辐射板垂直固设于所述底板上；所述辐射板靠近所述底板的一端设有切角，且自所述切角处向所述底板一侧引出有寄生调谐片，所述射频连接器的内芯穿过所述底板与两所述辐射板的底部馈电连接。优选地，两所述辐射板上设有第一定位部，所述盖板上设有第二定位部，所述第一定位部与所述第二定位部限位配合以将所述盖板限位在两所述辐射板上方，且所述盖板与两所述辐射板焊接。优选地，所述第一定位部为凸起，且设于两所述辐射板的顶端，所述第二定位部为连接孔，所述凸起嵌置于所述连接孔内以将所述盖板设于两所述辐射板顶端。优选地，一所述辐射板的中部开设有宽度为所述辐射板的厚度且沿所述辐射板的长度方向贯穿所述辐射板顶边的嵌槽；另一所述辐射板的中部开设有宽度为所述辐射板的厚度且沿所述辐射板的长度方向贯穿所述辐射板底边的插槽；所述嵌槽及所述插槽配合以使得两所述辐射板呈十字交叉状。优选地，所述底板为反射板。优选地，本实用新型超宽带高性能全向车载天线还包括多个固定码，每一所述固定码一端与所述辐射板固定连接，另一端与所述底板固定连接，以将两所述辐射板固定连接在所述底板上。优选地，两所述辐射板远离所述底板的一端设有切角。优选地，本实用新型还包括天线罩，所述天线罩为底端开口的圆盖状，所述天线罩安装在所述底板上，所述辐射单元封装于所述天线罩内。优选地，本实用新型超宽带高性能全向车载天线还包括胶垫，所述胶垫与所述底板相适配，所述底板设于所述胶垫及所述天线罩的开口端之间。优选地，所述辐射板的长度为四分之一波长；所述盖板为圆形盖板，且所述盖板的圆周长为二分之一波长。本实用新型超宽带高性能全向车载天线通过设置两个十字交叉的辐射板，由射频连接器引入电流，使得辐射板上的电流在空间中产生的电磁波呈球体辐射，实现辐射的全方向性。且在辐射板的切角处引出朝向底板一侧的寄生调谐片，能够给增加电长度，改善驻波比和阻抗带宽，从而阻抗匹配；在两辐射板上设置盖板，一方面使得两辐射板的顶端短路，有增加感抗的作用，抵消两辐射板顶端的开路结构而产生的容抗，从而阻抗匹配，另一方面使得盖板相当于一个金属屏蔽网，阻断两辐射板顶端电流散射，使得辐射电磁波更加集中，从而优化天线的辐射方向且拓展其带宽。附图说明为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。图1为本实用新型超宽带高性能全向车载天线一实施例的结构示意图；图2为图1中A处的局部放大图；图3为图1中超宽带高性能全向车载天线中一辐射板的结构示意图；图4为图1中超宽带高性能全向车载天线中另一辐射板的结构示意图；图5为图1中超宽带高性能全向车载天线中盖板的结构示意图；图6为图1中超宽带高性能全向车载天线中胶垫的结构示意图。附图标号说明：标号名称标号名称标号名称1底板311第一定位部4寄生调谐片2射频连接器312嵌槽5固定码21内芯313插槽6天线罩3辐射单元32盖板7胶垫31辐射板321第二定位部本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。本实用新型提出一种超宽带高性能全向车载天线。多应用于机车系统，当然同时也能够应用到通信、对讲机、无线传输等多个领域在本实用新型实施例中，如图1及图2所示，该超宽带高性能全向车载天线，包括底板1、射频连接器2和辐射单元3，其中，辐射单元3包括两十字交叉的辐射板31及设于两辐射板31上方的盖板32，且两辐射板31垂直固设于底板1上；辐射板31靠近底板1的一端设有切角(未标示)，且自切角(未标示)处向底板1一侧引出有寄生调谐片4，射频连接器2的内芯21穿过底板1与两辐射板31的底部馈电连接。在本实施例中，可以理解的是，射频连接器2与馈电同轴线馈电连接，通过射频连接器2引入电流，射频连接器2引入的电流在每片辐射板31上形成近似正弦波形的电流分布，每片辐射板31上的电流可以分解成无限多个电流元，而其中的每一小段电流元根据电磁波辐射机理，均可在空间形成辐射场，由此两片辐射板31产生的强电流按照不同的角度对外辐射电磁波，且辐射板31的辐射场在空间相互叠加，使得电流产生的电磁波呈球体辐射。可以通过在辐射板31上开设槽或者孔使得两块辐射板31相互穿插呈十字交叉形状。辐射板31可以通过直接焊接在底板1上或者通过使用连接件连接在底板1上。本实用新型超宽带高性能全向车载天线的辐射板31优选的使用铜板。通过在辐射板31靠近底板1的一端进行切角(未标示)，优选的切角(未标示)的角度为38度，如此能改善辐射电流走向，使得馈电处阻抗变换平缓过渡，从而扩展带宽。底板1与地相接，在切角(未标示)处引入寄生调谐片4，则在寄生调谐片4上的电流产生的对底板1的辐射电场能够给增加电长度，改善驻波比和阻抗带宽，抵消两辐射板31靠近底板1的一侧与底板1的容抗，从而阻抗匹配。为了使得阻抗匹配效果更好，寄生调谐片4延伸至靠近辐射板31的底端端面的位置。盖板32为金属盖板32，优选地为铜。通过金属盖板32使得两辐板的顶端短路，一方面使得两辐射板31的顶端短路，有增加感抗的作用，抵消两辐射板31顶端的开路结构而产生的容抗，从而阻抗匹配，另一方面使得盖板32相当于一个金属屏蔽网，阻断两辐射板31顶端电流散射，使得辐射电磁波更加集中，利于提高超宽带高性能全向车载天线的不圆度，从而优化天线的辐射方向且拓展其带宽。在一实施例中，辐射板31包括介质板、第一金属层和第二金属层，第一金属层及第二金属层分别覆盖住介质板的上下表面。如此，辐射板31采用双面覆铜技术，使得天线正反面都能形成电流并向外辐射电磁波，进一步保证天线的全向辐射性。本实用新型超宽带高性能全向车载天线通过设置两个十字交叉的辐射板31，由射频连接器2引入电流，实现辐射的全方向性。且在辐射板31的切角(未标示)处引出朝向底板1一侧的寄生调谐片4，在两辐射板31上盖设盖板32，使得两辐射板31与馈电同轴线的阻抗匹配性更好，另一方面盖板32相当于一个金属屏蔽网，阻断两辐射板31顶端电流散射，使得辐射电磁波更加集中，从而优化天线的辐射方向且拓展其带宽。进一步地，请一并参照图3至图5，两辐射板31上设有第一定位部311，盖板32上设有第二定位部321，第一定位部311与第二定位部321限位配合以将盖板32限位在两辐射板31上方，且盖板32与两辐射板31焊接。在本实施例中，先通过第一定位部311及第二定位部321的配合将盖板32限位在辐射板31的上方，接下来再焊接盖板32与两辐射板31，如此，使得盖板32准确且更加方便的焊接在辐射板31上。第一定位部311可以为孔或突起，第二定位部321对应的为突起或者孔，以使得两者定位配合连接。具体地，第一定位部311为凸起，且设于两辐射板31的顶端，第二定位部321为连接孔，凸起嵌置于连接孔内以将盖板32盖设于两辐射板31顶端。优选地，凸起为矩形，连接孔为长方形孔，在盖板32盖设于辐射板31顶端时，凸起凸出盖板32的板面。如此，焊接时对凸起进行焊接即可将盖板32焊接在辐射板31上，使得焊接更加方便快速。进一步地，一辐射板31的中部开设有宽度为辐射板31的厚度且沿辐射板31的长度方向贯穿辐射板31顶边的嵌槽312；另一辐射板31的中部开设有宽度为辐射板31厚度且沿辐射板31的长度方向贯穿辐射板31底边的插槽313；嵌槽312及插槽313配合以使得两辐射板31呈十字交叉状。在本实施例中，为了优化天线的辐射方向，当两辐射板31呈十字交叉状时，两块辐射板31的高度相同。如此，可以理解的是，嵌槽312与插槽313的深度总和大于或等于辐射板31的长度即可实现两辐射板31的十字交叉状。优选地，嵌槽312及插槽313的深度均为辐射板31长度的一半。如此使得加工更加方便，且便于组合焊接。使得插槽313及嵌槽312的宽度为辐射板31的厚度在满足使得两辐射板31呈十字交叉状的同时最大的使用辐射板31的面积，从而使得整个天线的带宽高，全向辐射性好。进一步地，底板1为反射板。如此能够增强天线的电磁波辐射。进一步地，本实用新型超宽带高性能全向车载天线还包括多个固定码5，每一固定码5一端与辐射板31固定连接，另一端与底板1固定连接，以将两辐射板31固定连接在底板1上。在本实施例中，通过在辐射板31上及底板1上开设固定孔，使用螺钉分别穿过辐射板31及底板1上的固定孔，以将辐射板31及底板1分别连接在固定码5的两端。使用固定码5固定辐射板31与底板1使得固定强度更好。优选地，每一辐射板31通过两个固定码5固定在底板1上，两个固定码5对称的固定在辐射板31的两侧。进一步地，两辐射板31远离底板1的一端设有切角(未标示)。如此，能够进一步的改善辐射电流走向，使馈电处阻抗变换平缓过度，扩展带宽。进一步地，本实用新型超宽带高性能全向车载天线还包括天线罩6，天线罩6为底端开口的圆盖状，天线罩6安装在底板1上，辐射单元3封装于天线罩6内。在本实施例中，天线罩6采用多层玻璃纤维制作，能够保护置于其内的天线系统免受外部环境如暴风雨、冰雪、沙尘以及太阳辐射等影响，而在电气性能上具有良好的电磁波穿透特性。天线罩6可以通过胶水粘接在底板1上，优选地使用环氧树脂胶粘接。进一步地，请一并参照图6，本实用新型超宽带高性能全向车载天线还包括胶垫7，胶垫7与底板1相适配，底板1设于胶垫7及天线罩6的开口端之间。胶垫7选用具有弹性、强度高的橡胶材料。可以起到缓冲受力的防震作用，同时在将本单机子天线应用在机车系统上时，还能够防止刮伤车体。优选地，天线罩6的开口端的周缘向外延伸形成凸缘，一方面使得天线罩6与底板1的贴合面积更大，在使用胶水粘接时具有充分大的接触面积，从而使得天线罩6与底板1之间的安装更加牢固；另一方面使得天线罩6与底板1的贴合性好，从而密封防水性能更佳。可以通过在天线罩6的凸缘、底板1、胶垫7三者对应的位置开设安装孔，使用螺钉依次穿过天线罩6、底板1、胶垫7的安装孔以将整个天线装置固定安装在需要安装的位置，如机车的车顶上。优选地使用八颗螺钉，且八颗螺钉围绕该凸缘的周向呈间隔的设置。优选地，辐射板31的长度为四分之一波长。如此，使得整个超宽带高性能全向车载天线的阻抗匹配性更好。具体地，盖板32为圆形盖板32，且盖板32的圆周长为二分之一波长。圆形的盖板使得整个天线装置的形状大致为圆形，更加美观。本实用新型超宽带高性能全向车载天线的尺寸小，重量轻，使用频率为380MHZ～470MHZ，带宽达到90MHZ，达到了21％，远远的超过了传统的天线带宽，具有超宽带的特点。以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本实用新型的专利保护范围内。当前第1页1 2 3