一种适用于车辆移动通信的低剖面宽带倒f天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及通信天线设备技术领域，更具体的是涉及一种适用于车辆蜂窝移动通信的天线。
【背景技术】
[0002]互联网和移动通信等信息技术已经深刻地改变了人类生活，讯息成为人们日常生活中不可或缺的重要资源。其中，移动通信技术以其独特的优势成为人们获取信息最重要、最便捷、最常用的途径。目前，移动通信基本实现了城镇和农村等广大地区的网络覆盖，中低速用户可在大部分区域获得较好的通信质量。然而，对于高速运动的用户，比如汽车、火车、高铁乘客，由于越区切换频繁，多普勒效应显著，通信链路健壮性较差，经常出现掉话中断、信息传输不畅、时延较长等问题。随着人们出行日益频繁，在交通工具上度过的时间越来越多。自然地，人们希望在乘坐火车和高铁等交通工具时，能享受到如同在市区和家中一样的高质量无线通信服务。因此，只有解决高速交通工具的移动通信问题，“任何人、在任何时候、任何地方、以任意方式获取信息”的梦想才能真正成为现实。目前，高速公路和高速铁路多采用沿线建设专用的移动基站以实现全线路无缝覆盖的方案。由于车体结构强度一般较大，导致电波穿透损耗增大，车内信号电平显著下降。有鉴于此，采用车内直放站便可很好地克服上述困难。然而，天线突出于车体表面，会带来行驶风阻问题。综上所述，高性能、宽频带、小型化、低剖面、轻重量、低成本的车载天线成为高速车辆无线通信技术的关键。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种旨在为高速行驶的交通工具，如长途大巴、火车、高铁列车等，提供一种高性能、小型化、低剖面、轻重量、结构简单、成本低廉的移动通信宽带天线解决方案。
[0004]本实用新型是采用如下技术解决方案来实现上述目的:一种适用于车辆移动通信的低剖面宽带倒F天线，包括单极子辐射体和金属底板，其特征在于，所述单极子辐射体由一块矩形金属片经边缘轮廓赋形加厚得到的，单极子辐射体立于金属底板上，单极子辐射体的前后两端分别设置有馈电点和短路点，馈电点上通过馈电同轴连接头连接金属底板，短路点与金属底板直接连接，单极子辐射体的外边缘轮廓从馈电点出发，向上依次延伸为圆弧段和样条曲线段，在样条曲线段的末端连接有水平段，水平段的末端向下弯折为阶梯状边缘一，阶梯状边缘一的下端连接有主凹槽，在主凹槽的另一端侧向上弯折延伸为与阶梯状边缘一对应的阶梯状边缘二，阶梯状边缘一与阶梯状边缘二之间设置有间隔，阶梯状边缘二的末端弯折向下为阶梯状边缘三，阶梯状边缘三穿过短路点，向馈电点方向延伸并形成连接于馈电点和短路点之间的内边缘凹槽。
[0005]作为上述技术方案的进一步说明，所述水平段中部下凹为顶部水平凹槽，顶部水平凹槽的侧缘水平段连接阶梯状边缘一的起始端。
[0006]所述单极子辐射体的主凹槽左侧设置有中心圆孔，能减轻天线整体重量和节省材料。
[0007]所述单极子辐射体的内外边缘轮廓有直边角倒圆角处理，以方便加工制造。
[0008]所述单极子辐射体和金属底板均选用常见的金属材料，包括银、纯铜、金、合金铜、纯铝和压铸铝。
[0009]所述馈电同轴连接头为带法兰盘的同轴连接器，如BNC-M、SMA-M连接头，馈电同轴连接头连接50 Ω标准同轴线，电气连接可靠和方便。
[0010]本实用新型采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是:
[0011]1、本实用新型将矩形的单极子辐射体长边沿水平方向放置以降低剖面高度。
[0012]2、本实用新型的馈电点和短路点选取矩形片上两个相距最大的位置点，使得低频电流有足够长的路径，左侧边缘采用光滑的圆弧和样条曲线能减小安装时所带来的风阻。
[0013]3、本实用新型的单极子辐射体边缘四周不同位置向内开多个凹槽，以及对直边进行几何弯折，进一步增大电流路径、减小天线尺寸。
[0014]4、本实用新型的内开凹槽的形状、位置、大小不仅决定电流路径的长短，还影响带隙宽度和失配程度，同时也决定通带宽度和匹配好坏。
[0015]5、本实用新型的单极子辐射体通过变成具有一定厚度的金属块，再结合末端短路到地板，从而实现宽频范围内的良好阻抗匹配。
[0016]6、本实用新型从左侧中心位置打出一个半径为R、贯穿厚度的中心圆孔，以及从矩形辐射体边缘附近位置往中心部分切削出深度均匀的凹槽，能减轻天线整体重量和节省材料。
[0017]7、辐射体内外边缘所有直边角进行倒圆角处理，以方便加工制造。
[0018]8、本实用新型的宽带倒F天线输入阻抗接近50 Ω，但并非用标准同轴线直接馈电，而是通过带法兰盘的同轴连接器，如BNC-M、SMA-M连接器与天线连接，使得天馈电气连接更加可靠和方便。
[0019]9、宽带倒F天线具有宽频带、全向性好、效率高、小型化、低剖面、重量轻、低成本的优势，尤其适合高速交通工具如高铁列车的移动通信，但其应用领域不限于此。
【附图说明】
[0020]图1为宽带倒F天线正视图；
[0021]图2为宽带倒F天线俯视图；
[0022]图3为宽带倒F天线侧视图；
[0023]图4为宽带倒F天线底板及馈点位置；
[0024]图5为宽带倒F天线反射系数IS111 ；
[0025]图6为宽带倒F天线f\= 824MHz实增益方向图(实线-Phi = 0° ,XOZ平面；虚线-Theta = 90o，XOY 平面),G = 3.31dBi ；
[0026]图7为宽带倒F天线f2 = 1710MHz实增益方向图(实线-Phi = 0°，XOZ平面；虚线-Theta = 90°，XOY 平面)，G = 4.77dBi ；
[0027]图8为宽带倒F天线f\= 5850MHz实增益方向图(实线-Phi = 0°，XOZ平面；虚线-Theta = 90°，XOY 平面)，G = 5.91dBi ；
[0028]图9为宽带倒F天线效率η与频率f关系曲线。
[0029]附图标记说明:1、单极子辐射体；1_1、圆弧段；1_2、样条曲线段；1_3、顶部水平凹槽；1_4、主凹槽开口处阶梯状边缘；1_5、主凹槽；1_6、短路点处阶梯状边缘；1_7、短路点；1_8、内边缘凹槽；1-9、中心圆孔；1-10、馈电点；1-11、馈点同轴连接头；1_12、倒圆角；1-13、水平段；2、金属底板。
【具体实施方式】
[0030]以下结合具体实施例对本实用新型的技术方案作详细的描述