一种sdars及gps双频车载平面天线的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种SDARS及GPS双频车载平面天线，在一块长方形单面FR4印刷电路板上刻蚀而形成，包括半圆形结构的缝隙Ⅰ和矩形结构的缝隙Ⅱ，缝隙Ⅱ设置在缝隙Ⅰ靠近圆心的一侧，且缝隙Ⅱ与缝隙Ⅰ相互平行设置，在缝隙Ⅰ底端与缝隙Ⅱ底端之间设置有“」”形连接缝隙，“」”形连接缝隙将缝隙Ⅰ与缝隙Ⅱ连为一体。本实用新型在SDARS的2.3 GHz工作频段（2.25?2.4 GHz）以及GPS的L1工作频段（1575.42±1.023 MHz），有很好的阻抗特性及合适的方向图，能满足现代汽车同时接收2.3 GHz工作频段的SDARS信号及GPS信号的需求。
【专利说明】
一种SDARS及GPS双频车载平面天线
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种天线，特别涉及一种车载平面天线。
【背景技术】
[0002] SDARS(The Satellite Digital Audio Radio Service)即卫星数字音频广播服 务，其工作机理是通过在轨卫星转发节目信号。SDARS有多个工作频段，其中，全球用户量最 大的美国Sir iusXM公司，其服务系统工作2.3GHz频段，频率范围从2.32GHz到2.345GHz。 SDARS能为地面用户提供音质和地域覆盖均超越FM、AM的高品质广播节目服务。为了保证信 号强度，在卫星信号可能衰弱的区域，如位于城市中心区的高楼附近和室内停车场等阻隔 卫星信号的场所，地面中继器可以对信号进行重新广播以保证使用过程中全面持续的信号 覆盖。SDARS多采用付费收听的运营模式，广播节目种类众多、内容丰富、音质清晰，广播内 容包括音乐、新闻时事、体育访谈、谈话、交通天气等，汽车用户的车载音响如果支持SDARS 服务，可以用8位数字的车载接收机进行收听。截止2010年末，美国SiriusXM公司的SDARS广 播服务订购用户总数己经突破2000万，达到2019万，显示了卫星广播服务消费需求的强劲 增长，车载音响预置SDARS收听功能的汽车品牌的销售也将在这一进程中大为受益。
[0003] GPS又称为全球定位系统(Global Positioning System，GPS)，是美国从20世纪70 年代开始研制，于1994年全面建成，具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一 代卫星导航与定位系统。GPS是由空间星座、地面控制和用户设备等三部分构成的。GPS测量 技术能够快速、高效、准确地提供点、线、面要素的精确三维坐标以及其它相关信息，具有全 天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，广泛应用于军事、民用交通(船舶、飞机、汽车等） 导航、大地测量、摄影测量、野外考察探险、土地利用调查、精确农业以及日常生活(人员跟 踪、休闲娱乐)等不同领域。现在GPS与现代通信技术相结合，使得测定地球表面三维坐标的 方法从静态发展到动态，从数据后处理发展到实时的定位与导航，极大地扩展了它的应用 广度和深度。目前，现代汽车已经广泛采用GPS技术，实现对汽车的定位、导航等功能。
[0004] 车载天线是汽车的重要设备，是汽车内外实现无线通信的"眼睛"，其性能直接影 响到汽车的通信质量甚至是能否与外界进行有效通信。民用汽车目前配置的天线主要是用 于接收调频/调幅广播的天线，其形式多为拉杆天线或车窗印刷天线，或车顶"鱼脊"天线， 这些天线都能有效地接收调频/调幅广播信号，但不能接收SDARS信号。随着现代通信技术 和汽车制造技术的发展，高档汽车正逐渐配置有GPS系统，并有可能逐步配置SDARS接收系 统。因此，一款既能接收GPS信号，又能接收SDARS信号的双频天线，具有一定的实用前景。
【发明内容】
[0005] 本实用新型的目的是提供一种SDARS及GPS双频车载平面天线，在SDARS的2.3GHz 工作频段(2.25-2.4GHz)以及GPS的LI工作频段（1575.42 ± 1.023MHz)，有很好的阻抗特性 及合适的方向图，能满足现代汽车同时接收2.3GHz工作频段的SDARS信号及GPS信号的需 求。
[0006] 本实用新型为实现上述目的采用的技术方案是:一种SDARS及GPS双频车载平面天 线，在一块长方形单面FR4印刷电路板上刻蚀而形成，包括半圆形结构的缝隙I和矩形结构 的缝隙Π ，缝隙Π 设置在缝隙I靠近圆心的一侧，且缝隙Π 与缝隙I相互平行设置，在缝隙I 底端与缝隙Π 底端之间设置有"」"形连接缝隙，"」"形连接缝隙将缝隙I与缝隙Π 连为一体。
[0007] 本实用新型SDARS及GPS双频车载平面天线具有如下有益效果：（1)整体结构简单， 容易制作，成本低；（2)双频工作:能满足现代汽车同时接收2.3GHz工作频段的SDARS信号及 GPS信号的需求;（3)易于与汽车车身共形设计。
[0008] 下面结合附图和实施例对本实用新型SDARS及GPS双频车载平面天线作进一步的 说明。
【附图说明】
[0009] 图1是本实用新型SDARS及GPS双频车载平面天线正视结构示意图；
[0010]图2是本实用新型SDARS及GPS双频车载平面天线侧视结构示意图；
[0011 ]图3是车载平面天线回波损耗Sn的仿真及测试结果图；
[0012]图4是f = 1.575GHz车载平面天线方向图仿真结果图；
[0013]图5是f = 2.3385GHz车载平面天线方向图仿真结果图；
[0014] 附图标号说明：1-同轴电缆，2-"」"形连接缝隙，3-缝隙I，4_缝隙Π ，5_金属覆盖 层。
【具体实施方式】
[0015] 如图1、图2所示，本实用新型SDARS及GPS双频车载平面天线（简称"车载平面天 线"），在一块边长为LXW的长方形单面FR4印刷电路板上刻蚀而形成，包括半圆形结构的缝 隙13和矩形结构的缝隙Π 4,缝隙Π 4设置在缝隙13靠近圆心的一侧，且缝隙Π 4与缝隙13相 互平行设置，在缝隙13与缝隙Π 4之间形成粗细均匀的微带线，在缝隙13底端与缝隙Π 4底 端之间设置有"」"形连接缝隙2，"」"形连接缝隙2将缝隙13与缝隙Π 4连为一体。FR4印刷电 路板的正面设有金属覆盖层，其中FR4印刷电路板的相对介电常数为er，厚度为d，损耗角正 切为tan 〇Z'」"形连接缝隙2水平段上端为馈电点F，下端为接地点E，同轴电缆1的内导体和 外导体分别与馈电点F和接地点E相连接。
[0016] 对于常规的50欧姆的电缆，主要可通过优化半圆形结构缝隙13的半径R、矩形结构 缝隙Π 4的宽度W2、共面波导微带线宽度Ws以及L1-L3等参数来实现双频工作。天线设计一 组成功的几何参数如表1所示。
[0017] 表1:车载平面天线一组几何参数(er = 4.4, tan〇 = 〇.〇〇2,尺寸参数单位为:mm)
[0018] 图3是车载平面天线输入端回波损耗的仿真和实际测量结果，仿真工具：美国 ANSOFT公司商用高频仿真软件HFSS V. 13，测试工具：安捷伦网络分析仪，型号=Agilent 8753ES。由图可见，针对目标50欧姆的同轴电缆，车载平面天线在1.5-1.62GHz以及2.25-2.40GHz的频率范围内，回波损耗Sn小于-10dB，分别满足中心频率为1.575GHz的GPS和中心 频率为2.3385GHz的SDARS系统工作需求，相对带宽分别为7.6%和6.4%。显然，车载平面天 线在GPS的LI工作频段和2.3GHz的SDARS系统工作频段内，与50欧姆的同轴电缆有良好的阻 抗匹配特性。图4、图5分别是车载平面天线在1.575GHz和2.3385GHz频率点上的仿真方向 图，仿真工具：美国ANSOFT公司商用高频仿真软件HFSS V. 13。显然，在这两个工作频率点 上，天线在H面和E面分别是全向辐射和8字型辐射的，符合两种系统对天线方向图的需求。 显然，本发明所设计车载平面天线符合GPS和SDARS系统对天线电气性能的一般要求，能同 时工作于GPS和SDARS系统工作频段。
[0019]下面表2是车载平面天线增益最大值测量结果。
[0020]表2:车载平面天线增益最大值测量结果
[0021] 车载平面天线在要求的频段内，增益值在1.2dBi至3.05dBi之间变化。
[0022] 制作时，选用单面FR4印刷电路板，按表1尺寸参数在金属面上刻蚀出天线图案，即 完成天线制作。对于采用其它参数的印刷电路板，只需通过访真优化，调整Li~L 2&R等参 数，即可获得满意的阻抗特性及方向图。根据具体的应用场合，可在天线的接地点与馈电点 引出同轴电缆至接收机，或者直接将该天线与接收电路的前级集成。
[0023] 以上实施例仅为本实用新型的较佳实施例，本实用新型的结构并不限于上述实施 例列举的形式，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换等，均应包含 在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种SDARS及GPS双频车载平面天线，在一块长方形单面FR4印刷电路板上刻蚀而形 成，其特征在于，包括半圆形结构的缝隙1(3)和矩形结构的缝隙Π (4)，缝隙Π (4)设置在缝 隙1(3)靠近圆心的一侧，且缝隙Π (4)与缝隙1(3)相互平行设置，在缝隙1(3)底端与缝隙Π (4)底端之间设置有"」"形连接缝隙（2)，"」"形连接缝隙（2)将缝隙1(3)与缝隙Π ⑷连为一 体。
【文档编号】H01Q13/10GK205657177SQ201620330629
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2016年4月18日 公开号201620330629.7, CN 201620330629, CN 205657177 U, CN 205657177U, CN-U-205657177, CN201620330629, CN201620330629.7, CN205657177 U, CN205657177U
【发明人】赵嘉, 曾文波
【申请人】广西科技大学