一种用于车身的适应性天线的制作方法

1.本技术属于天线技术领域，具体涉及一种汽车天线。


背景技术：

2.目前的车载天线种类主要有4/5g天线、wifi、蓝牙、gnss和am/fm天线；其中大部分的4/5g天线、wifi、蓝牙、gnss都会集成在一个天线盒子里面。天线盒子的形式有多种，但主要是放在车顶部的鲨鱼鳍天线盒子，或放在车内的长方形天线盒子；其中鲨鱼鳍天线受限于车身外形的要求往往体积和高度都不能过大，会造成其内部空间非常有限，在这个前提下很难集成上述如此多的天线种类在一个局促的空间中；如果为了集成度强行把上述多种类的天线集成在鲨鱼鳍内部，会造成多种类天线之间的相互干扰，尤其是gnss天线，其自身除了对常规的天线指标如驻波、增益等有要求，其还需要对轴比有要求，轴比是一种衡量圆极化天线性能的指标。当有其他天线在gnss天线附近时，难免会对gnss天线的轴比产生直接影响，从而严重影响gnss天线性能。
3.对于4/5g、wifi/蓝牙天线，在空间局限的盒子内会有天线的相互干扰，造成自身性能下降；对于具有mimo功能的4/5g、wifi/蓝牙天线，天线之间的隔离度至关重要。有限的空间造成天线都被挤在一起，同频天线之间的隔离度会变差，从而影响无线通信的mimo性能。
4.对于现在的车载天线，大致有两种布局位置，一个是以鲨鱼鳍形式为主的放在车顶的布局；另外一个是以天线盒子为主的放在车内，如ip、中控台等位置。如上所述，虽然鲨鱼鳍的位置很好，天线具有很好的金属净空且无遮挡，但鲨鱼鳍受尺寸限制，内部空间有限，会造成天线自身性能不佳；天线盒子放在车内，容易受到车身部件的遮挡和干扰，造成接收信号质量差等问题。
5.已有资料中对有基于舰船和飞机的设计分析较多，也有基于车模型的分析；但是目前他们的工作带宽都很窄，不适用于宽带通信，同时他们的馈电结构要求较高，也相对复杂，不易于在工程中实现。


技术实现要素：

6.为解决背景技术中指出的问题，采取如下技术方案：
7.一种用于车身的适应性天线，包括：天线辐射的主体、馈电点、馈电结构，其特征在于：以车身的金属作为天线辐射的主体，所述馈电点位于车身特征模式电流的波峰附近，馈电点处设置有馈电结构。
8.进一步地，上述技术方案中：所述的馈电结构包括：额外添加的寄生馈电结构或车身金属结构上设置的缝隙。
9.优选的，所述寄生馈电结构形状包括：t形或l形。
10.优选的，所述的缝隙为：满足工作频率的四分之一波长的开口缝隙或满足工作频率二分之一波长的闭合缝隙。
11.优选的，所述的缝隙形式包括矩形、圆形、阶梯形、h形、l形之一。
12.优选的，所述的馈电点设置为多个，每个馈电点处均设置有馈电结构。在馈电点的区域添加激励，以实现多模式的同时激励，从而实现宽带模式天线设计。此外采用多馈点的方式实现方向图的组合或赋形，即多个激励端口并满足一定的激励相位关系，从而实现天线的方向图赋形设计；基于此可以实现波束的指向偏转、扫描、跟踪等，以及方向图形状、覆盖形式等的控制。
13.优选的，馈电点位于车窗、车顶、车身金属交接处。车身特征模式电流的波峰分布于车窗、车顶、车身金属交接附近，因此将馈电点设置于此处附近，容易获得最优的方向图。从实践角度，一般天线的馈电点会放在如车窗、车顶、金属交接等，位置相对暴露，金属净空好的地方。由于车身的金属面积很大，所以天线的口径和增益都会增大，效率也会明显提高；这能极大降低通信系统对射频前端放大器的依赖；例如对于fm天线，也许就可以直接去掉前端放大器，从而降低天线整体成本，而且由于放大器的取消，天线的复杂度显著下降，反而可靠性会增加；同时天线的布局自由度也会显著提升，多根天线之间的距离也可以被充分的拉远，实现天线隔离度显著提高。
14.优选的，馈电点位于车身侧窗位置，馈电点处设置t形寄生馈电结构。
15.本技术的技术效果为：辐射主要以车身金属结构为平台，实现大口径辐射；天线更容易通过多个模式的融合实现宽带和高效率工作；车身多个模式的灵活组合可以实现多种方向图的组合，实现方向图的调控；借助于车身尺寸，可以更容易实现低频天线的宽带化和高效率设计；天线设计不需要额外的大金属结构，不会对汽车的外观产生明显影响，提升车载天线性能的同时也提升车身美观性；不需要单独的天线布置和设计；天线的高效率实现可以有效降低车载天线对放大器的依赖，不但可以降低接收信号的噪声系数同时也可以降低射频系统的成本。本技术天线设计辐射主体是车身的金属结构，没有额外的天线结构，只需要在车身的合适位置引入馈电结构即可；所以具有易于实现，成本低，结构简单，几乎不占用车载空间等优点。
附图说明
16.图1为汽车模型示意图；
17.图2为本技术实施例的用于车身的适应性天线的s11匹配图。
具体实施方式
18.以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本技术而不限于限制本技术的范围。实施例中采用的实施条件可以如具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
19.本技术提出一种用于车身的适应性天线。该用于车身的适应性天线包括：天线辐射的主体、馈电点、馈电结构；以车身的金属作为天线辐射的主体，馈电点位于车身特征模式电流的波峰附近，馈电点处设置有馈电结构。辐射主要以车身金属结构为平台，实现大口径辐射；天线更容易通过多个模式的融合实现宽带和高效率工作；车身多个模式的灵活组合可以实现多种方向图的组合，实现方向图的调控；天线设计不需要额外的大金属结构，不会对汽车的外观产生明显影响，提升车载天线性能的同时也提升车身美观性；不需要单独
的天线布置和设计；天线的高效率实现可以有效降低车载天线对放大器的依赖，不但可以降低接收信号的噪声系数同时也可以降低射频系统的成本。
20.下面结合附图及实施例对本技术做进一步描述。
21.实施例
22.一种用于车身的适应性天线，如图1所示，天线的馈电点位于车身侧窗位置，该位置存在两个频率下的分布较为接近的电流模式，在车窗侧边设置t形寄生馈电结构10，通过调节t形尺寸以实现对两个模式的同时激励，实现天线的宽带匹配和工作；
23.如图2所示，t形馈电结构在两个电流模式重合的地方通过适当的激励，实现了两个模式的同时工作，同时实现了两个谐振模式展宽了天线的工作带宽。
24.通过对车身本身的固有特征模式电流进行仿真分析，发现车身在侧窗位置有两个频率下的分布较为接近的电流模式，此设计方法可以让一个小尺寸的t形结构实现一个极宽的工作带宽，同时具有很高的增益和效率。
25.通过这样的设计，可以让天线以很高的效率覆盖fm广播频段，从而可以降低甚至去掉传统车载广播天线的放大器，实现与传统天线同样的接收效果，更低的噪声系数，更高的通信质量。
26.对于一个宽带天线设计需求来说，例如fm(76-108mhz)；在给定的频率带宽下选取几个典型的频点，例如80mhz、90mhz、100mhz三个频点，基于这三个频点对车身金属主体进行计算分析；通过计算得出在这三个频率下的所有主要参与辐射的特征模式电流；
27.如果只考虑窄带匹配，则只需要选取对应频率的特征模式电流，根据方向图的覆盖需求选取合适的馈电点即可；同时在添加馈电结构时需要考虑天线端口的匹配问题，例如馈电点一般需要选取在特征模式电流的波峰附近，并通过调整寄生馈电结构的形式来调节天线的输入端口的阻抗的虚部。
28.如果考虑宽带天线，则需要同时查看多个频率下的特征模式电流，找出他们分布接近的地方，通过添加寄生的馈电结构，实现多个频率模式的同时激励；在宽带的模式下需要考虑兼顾多频点的匹配，这需要采用例如t形、l形等寄生馈电结构形式。这几种形式具有输入阻抗实部和虚部方便调节的优点，可以通过长度来调节虚部，高度来调节实部。
29.上述实施例只为说明本技术的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本技术的内容并据以实施，并不能以此限制本技术的保护范围。凡如本技术精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本技术的保护范围之内。