单极子天线、车辆及调整方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及天线技术领域，更具体地，涉及一种单极子天线、车辆及用于调整单极子天线的方法。
【背景技术】
[0002]随着生活水平的不断提高，人们对无线通信的需求日益增长。汽车作为一个移动的载体，除了提供舒适性、安全性以及私密性等必要条件之外，人们对其便利性以及智能性也有了更进一步的要求。
[0003]在新一轮的汽车革命中，车联网的概念已经广泛为人们所知。为了满足市场需求，各个厂商已经将车载电视、电话会议、无线遥控等功能全部集成到车载系统中。人和机器可以互动，从而使得汽车智能化程度更高。实现这个功能的前提是提供全频段的收发装置以及性能良好的天线系统。
[0004]然而，现有的车载天线还具有许多不同的问题。例如，在现有的车载天线中，所集成的频段很少。现有的车载天线在设计时调整比较困难。此外，现有的车载天线很难覆盖整个移动通信频段(690MHz至960MHz，1430MHz至1520MHz，1710MHz至2690MHz)或者需要非常高的成本来覆盖这些频段。现有的车载天线性能不稳固。现有的车载天线容易受到车载系统中数据传输线和/或电源线和/或车顶的干扰。现有的车载天线结构复杂。现有的车载天线可实现性低。现有的车载天线造价昂贵、易损坏。
[0005]此外，目前，技术人员在设计天线时，往往通过不断试验的方式来找到较佳的天线图案。如果能够提供一种新的天线形式，使得设计人员能够具有较多方式来调整天线的图案，这将极大地简化设计工作，或者能够使得设计人员有更多的手段来调整天线的性能。
【发明内容】
[0006]本发明的一个目的是提供一种关于单极子天线的新技术方案。
[0007]根据本发明的第一方面，提供了一种单极子天线，包括:支撑体；
[0008]布置在所述支撑体上的辐射阵列，其中，该辐射阵列包括作为辐射体的第一导体、第二导体、第三导体和第四导体，其中第一导体、第二导体、第三导体和第四导体按顺时针或逆时针依次排列成一圈以及第一导体与第三导体在对角方向上相对；以及其中，第一导体用于馈入信号，以及第二导体、第三导体和第四导体用于连接到地。
[0009]优选地，第一导体、第三导体和第四导体是枝节形状的，以及第二导体是阶梯形状的。
[0010]优选地，第一导体包括枝节形状的第一部分和枝节形状的第二部分，其中，第一部分的枝节开口与第二部分的枝节开口相对，第一部分和第二部分在底部相连，第一部分和第二部分的顶部与第二导体相邻，以及第一部分邻近第四导体。
[0011 ] 优选地，第一部分和第二部分的枝节形状是E形，以及第一部分的E形的开口与第二部分的E形的开口相对；第一部分的底部用于馈入信号。
[0012]优选地，第三导体的枝节形状的开口背向第二导体，以及第四导体的枝节形状的开口朝向第三导体或背向第一导体；第三导体的枝节形状分别是F形或E形，以及第四导体的枝节形状分别是F形或E形。
[0013]优选地，第二导体从窄到宽依次包括前端、中部和末端，以及前端邻近第三导体。
[0014]优选地，第二导体还包括竖直结构，以及该竖直结构位于中部和末端背向第一导体的一侧的侧面。
[0015]优选地，所述单极子天线还包括印刷电路板，所述印刷电路板包括净空区，第一导体的外边缘与净空区的边缘相对应。
[0016]根据本发明的第二方面，提供了一种车辆，包括车顶、根据本发明的单极子天线和连接柱，其中，印刷电路板通过连接柱与车顶相连，印刷电路板的地与车顶导通。
[0017]根据本发明的第三方面，提供了一种用于调整单极子天线的方法，其中，所述单极子天线包括辐射阵列，辐射阵列包括作为辐射体的第一导体、第二导体、第三导体和第四导体，第一导体、第二导体、第三导体和第四导体按顺时针或逆时针依次排列成一圈以及第一导体与第三导体在对角方向上相对，第一导体用于馈入信号，第二导体、第三导体和第四导体用于连接到地，第一导体、第三导体和第四导体是枝节形的，第二导体是阶梯形的，第二导体从窄到宽依次包括前端、中部和末端，前端邻近第三导体，第一导体包括枝节形状的第一部分和枝节形状的第二部分，第一部分的枝节开口与第二部分的枝节开口相对，第一部分和第二部分在底部相连，第一部分和第二部分的顶部与第二导体相邻，以及第一部分邻近第四导体，所述方法包括:通过执行如下步骤中的至少一个来调整单极子天线的特性，即，延伸第二导体的长度以调整天线的谐振频率向690MHz移动；展宽第二导体的末端以消除由数据传输线引入的杂波影响；在第二导体的中部和末端的侧面加载竖直结构以消除由数据传输线引入的杂波影响；更改第二导体的中部宽度以改变与第一导体的缝隙大小，从而微调1430MHz至1520MHz的带宽特性；延长第三导体的长度以使得1430MHz至1520MHz范围内的谐振波向较低处偏移；将第三导体的枝节形状的弯折位置向第二导体靠时，以调整2300MHz至2690MHz处的谐振特性；加宽第三导体的底部部分，以降低由电源线引入的杂波影响；改变第四导体的长度和枝节形状的枝节个数中的至少一个，以改变在2300MHz至2690MHz范围内形成的谐波。
[0018]本发明的发明人发现，在现有技术中，没有本发明所公开的具有四个导体作为辐射体的单极子天线。使用具有根据本发明的结构的单极子天线，能够更容易地调整天线的特性。因此，本发明所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本发明是一种新的技术方案。
[0019]通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
【附图说明】
[0020]被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
[0021]图1是根据本发明的一个实施例的单极子天线的俯视图。
[0022]图2是根据本发明的一个实施例的单极子天线的立体图。
[0023]图3是根据本发明的一个实施例的具有印刷电路板的单极子天线的俯视图。
[0024]图4是将根据本发明的一个例子的单极子天线安装到模拟用的车顶上的俯视图。
[0025]图5是将根据本发明的一个例子的单极子天线安装到模拟用的车顶上的侧视图。
[0026]图6是图4和图5所示的例子中的单极子的天线回波损耗测试的曲线图。
[0027]图7是图4和图5所示的例子中的单极子的天线效率测试的曲线图。
【具体实施方式】
[0028]现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
[0029]以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
[0030]对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
[0031]在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
[0032]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讨论。
[0033]如图1所示，单极子天线包括:支撑体310和布置在所述支撑体310上的辐射阵列300。
[0034]该辐射阵列300包括作为辐射体的第一导体301、第二导体302、第三导体303和第四导体304。第一导体301、第二导体302、第三导体303和第四导体304按逆时针依次排列成一圈，其中，第一导体301与第三导体303在对角方向上相对。本领以技术人员应当理解，尽管在图1中，第一导体301、第二导体302、第三导体303和第四导体304按逆时针依次排列，但是，它们也可以按顺时针依次排列。
[0035]第一导体301用于馈入信号S。第二导体302、第三导体303和第四导体304用于连接到地G。
[0036]本领域技术人员应当理解，尽管在这里仅仅示出了四个导体，但是，根据需要，还可以增加其他导体，作为补片。
[0037]在图1里，支撑体310是塑料板，例如，ABS、PC或FR-4板等。只要支撑体能够支撑辐射阵列中的各个导体，以保持相对位置，本领域技术人员可以根据需要采用的不同材料和/或不同形式的支撑体。
[0038]在根据本发明的单极子天线中，辐射阵列300包括四个导体。对于技术人员来说，在设计天线时，可以调整四个导体的形状和/或导体之间的耦合关系。这给设计人员提供了更多的设计灵活性。此外，这种形式的单极子天线容易实现覆盖较多的通信频段。
[0039]如图1所不，在一个例子中，第一导体301、第三导体303和第四导体304是枝节形状的，以及第二导体302是阶梯形的。采用这种枝节形状的辐射体，更有利于导体之间的耦入口 ο
[0040]如图1所示，例如，第一导体301包括枝节形状的第一部分301a和枝节形状的第二部分301b。第一部分的枝节开口 301a与第二部分的枝节开口 301b相对。第一部分301a和第二部分301b在底部相连。第一部分301a和第二部分301b的顶部与第二导体相邻，以及第一部分301a邻近第四导体304。
[0041]在图1中，作为示例，第一部分301a和第二部分301b的枝节形状是E形，以及第一部分的E形的开口与第二部分的E形的开口相对。例如，第一部分301a的底部用于馈入信号So
[0042]在图1中，第三导体303的枝节形状的开口背向第二导体。第四导体304的枝节形状的开口朝向第三导体。但是，本领域技术人员应当理解，第四导体304的枝节形状的开口也可以背向第一导体。在图1中，第三导体303的枝节形状是F形，以及第四导体304的枝节形状是F形。但是，本领域技术人员应当理解，它们也可以是E形或者具有更多分枝的枝节形状。
[0043]在图1中，第二导体302从窄到宽依次包括前端302a、中部302b和末端302c。前端302a邻近第三导体303。
[0044]如图2所示，第二导体302还可以包括竖直结构302d。该竖直结构302d位于中部和末端背向第一导体301的一侧的侧面。通过该竖直结构，可以有效消除由数据传输线引入的杂波影响。
[0045]使用根据本发明的天