一種覆層天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種覆層天線，包括圓極化輻射貼片、阻抗變換線、微帶饋線、介質(zhì)基板、接地板以及頻率選擇表面覆層；所述圓極化輻射貼片蝕刻在所述介質(zhì)基板上表面的中心位置，并通過所述阻抗變換線與所述微帶饋線相連接；所述接地板蝕刻在所述介質(zhì)基板的下表面，所述頻率選擇表面覆層位于所述圓極化輻射貼片的正上方；所述圓極化輻射貼片的邊長為13mm-15.5mm，該貼片的一組對角上均切有一個邊長為1.5mm-3mm的等腰直角三角形；所述頻率選擇表面覆層的下表面蝕刻著64個方形金屬單元，所述方形金屬單元為8×8陣列均勻排布，每一行的所述方形金屬單元面積逐漸變小。采用本發(fā)明實(shí)施例，具有饋電網(wǎng)絡(luò)簡單，寬頻帶、高增益、低旁瓣、高阻抗帶寬的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種覆層天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天線【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種ETC系統(tǒng)中的覆層天線。

【背景技術(shù)】
[0002]電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)(ETC，Electronic Toll Collect1n)是利用無線通信技術(shù)、自動識別技術(shù)、圖像處理技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的設(shè)備和軟件所組成的先進(jìn)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)車輛無需停車即可自動收取道路通行費(fèi)用。
[0003]ETC系統(tǒng)由路邊讀寫設(shè)備RSU、車載單元0BU、地感線圈、自動欄桿機(jī)、車輛檢測器、費(fèi)額顯示器、稽核系統(tǒng)等幾大部分組成。ETC系統(tǒng)是通過路邊單元與車載單元進(jìn)行相互通信和信息交換，以達(dá)到對車輛的自動識別，并自動從該用戶的專用帳戶中扣除通行費(fèi)，從而實(shí)現(xiàn)自動收費(fèi)的系統(tǒng)。ETC系統(tǒng)的基本流程是:在預(yù)定范圍內(nèi)設(shè)置減速板、欄桿等裝置限制車輛速度；車輛駛?cè)敫咚俟啡肟谔帟r，ETC系統(tǒng)通過車載電子標(biāo)簽中的交通卡自動記錄該車的車型、牌照、入口時間和地點(diǎn)；到出口處時該系統(tǒng)讀到這些數(shù)據(jù)并同時生成需付費(fèi)金額，迅速在交通卡中自動扣除。
[0004]隨著ETC系統(tǒng)在高速公路的廣泛應(yīng)用以及國家電子收費(fèi)專用短程通信標(biāo)準(zhǔn)GB/T20851-2007的發(fā)布，ETC系統(tǒng)中的RSU天線的性能也需要不斷發(fā)展、完善及提高?，F(xiàn)有ETC系統(tǒng)中的RSU天線主要采用微帶陣列天線的形式，通過合適的饋電網(wǎng)絡(luò)來對天線單元組陣，使天線方向性增強(qiáng)。目前大部分廠家采用八單元的天線陣列，也有部分廠商采用十六單元的陣列。但采用微帶陣列形式不僅需要設(shè)計復(fù)雜的饋電網(wǎng)絡(luò)，而且主瓣波束較寬，副瓣電平較高，易造成鄰道干擾問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實(shí)施例提供一種覆層天線，簡化現(xiàn)有天線饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，提高天線增益、降低旁瓣特性、增加頻帶寬度、提高阻抗帶寬有效解決系統(tǒng)的鄰道干擾。
[0006]本發(fā)明實(shí)施例提供一種覆層天線，其特征在于，包括:圓極化輻射貼片、阻抗變換線、微帶饋線、介質(zhì)基板、接地板以及頻率選擇表面覆層；
[0007]所述圓極化輻射貼片蝕刻在所述介質(zhì)基板上表面的中心位置，并通過所述阻抗變換線與所述微帶饋線相連接；所述接地板蝕刻在所述介質(zhì)基板的下表面，所述頻率選擇表面覆層位于所述圓極化輻射貼片的正上方；
[0008]所述圓極化輻射貼片的邊長為13mm-15.5mm，該貼片的一組對角上均切有一個邊長為1.5mm-3mm的等腰直角三角形；
[0009]所述頻率選擇表面覆層的下表面蝕刻著64個方形金屬單元，所述方形金屬單元為8X8陣列均勻排布，每一行的所述方形金屬單元面積逐漸變小。
[0010]進(jìn)一步的，所述方形金屬單元中面積最大的單元的邊長為13mm-15mm。
[0011]再進(jìn)一步的，所述阻抗變換線的特性阻抗為70Ω?90Ω。
[0012]更進(jìn)一步的，所述頻率選擇表面覆層的下表面通過絕緣支架支撐在所述圓極化輻射貼片的上方。
[0013]又進(jìn)一步的，所述介質(zhì)基板與所述頻率選擇表面覆層均采用聚四氟乙烯材料。
[0014]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種覆層天線，采用了一個圓極化輻射貼片，簡化了饋電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計難度。采用了頻率選擇表面覆層與接地板，構(gòu)成了 F-P諧振腔，使圓極化輻射貼片輻射出的電磁波透過諧振腔后同相疊加，提高了增益；諧振腔對透射過的電磁波呈匯聚作用，銳化了波束，抑制了副瓣，避免了天線輻射出的能量泄露到相鄰車道，能夠有效解決鄰道干擾問題。采用的矩形陣列均勻排布的覆層表面刻蝕方形金屬單元，方形金屬單元的面積一維漸變，方向性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡單，易于優(yōu)化設(shè)計。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明提供的覆層天線的實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明提供的覆層天線的實(shí)施例的圓極化輻射貼片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為本發(fā)明提供的覆層天線的實(shí)施例的頻率選擇表面覆層結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4為本發(fā)明提供的覆層天線的實(shí)施例的輸入端反射系數(shù)仿真圖；
[0019]圖5為本發(fā)明提供的覆層天線的實(shí)施例的增益輻射方向圖；
[0020]圖6為本發(fā)明提供的覆層天線的實(shí)施例的軸比仿真圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0022]參見圖1-3，對本發(fā)明提供的覆層天線的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0023]參見圖1，本發(fā)明提供的覆層天線的實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖，包括圓極化輻射貼片1、阻抗變換線2、微帶饋線3、介質(zhì)基板4、接地板5、頻率選擇表面覆層6、均勻二維周期排列的方形金屬單元7以及絕緣支架8 ；
[0024]所述圓極化輻射貼片I蝕刻在所述介質(zhì)基板4上表面的中心位置，并通過所述阻抗變換線2與所述微帶饋線3相連接；所述接地板5蝕刻在所述介質(zhì)基板4的下表面，所述頻率選擇表面覆層6位于所述圓極化輻射貼片I的正上方，使所述頻率選擇表面覆層6與所述接地板5之間形成F-P諧振腔，所述頻率選擇表面覆層的6下表面通過絕緣支架8支撐在所述圓極化輻射貼片I的上方。
[0025]所述阻抗變換線2，其長度為9mm，寬度為1.2mm。阻抗變換線一端與圓極化輻射貼片I相接，將其輸入阻抗的實(shí)部Ztl變換到50歐姆，另一端與微帶饋線3相接，實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。
[0026]所述頻率選擇表面覆層6，通過四個塑料支架8支撐在介質(zhì)基板4的正上方，與介質(zhì)基板4下表面的接地板5構(gòu)成F-P諧振腔。
[0027]優(yōu)選的，所述阻抗變換線2的特性阻抗為70 Ω?90 Ω。
[0028]在具體實(shí)施當(dāng)中，所述介質(zhì)基板4與所述頻率選擇表面覆層6均采用聚四氟乙稀材料。所述介質(zhì)基板4與所述頻率選擇表面覆層6也采用其他材料制作。
[0029]參見圖2，為本發(fā)明提供的覆層天線的實(shí)施例的圓極化輻射貼片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]為使輻射貼片能產(chǎn)生圓極化，本發(fā)明實(shí)施例提供的覆層天線的圓極化輻射貼片1的對角上切掉邊長為6的兩個相同的等腰直角三角形，使所述圓極化輻射貼片1產(chǎn)生的兩個簡并模產(chǎn)生分離，調(diào)整等腰直角三角形邊長6的大小可使兩個簡并模產(chǎn)生90。相位差，實(shí)現(xiàn)圓極化。參照圖2，本發(fā)明實(shí)施例中的所述圓極化輻射貼片1的邊長3 = 14.1.，等腰直角三角形邊長6 = 2.4皿，輻射貼片為銅材質(zhì)。
[0031]優(yōu)選的，所述圓極化輻射貼片的邊長為13^-15.5！^，該貼片的一組對角上均切有一個邊長為1.5111111-3111111的等腰直角三角形；
[0032]應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，可將所述圓極化輻射貼片的邊長設(shè)定為其他數(shù)值，可將所述等腰直角三角形邊長設(shè)定為其他數(shù)值，這些改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0033]參見圖3，本發(fā)明提供的覆層天線的實(shí)施例的頻率選擇表面覆層結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]所述頻率選擇表面覆層6的下表面蝕刻著64個方形金屬單元7，所述方形金屬單元7為8X8陣列均勻排布，每一行的所述方形金屬單元7的面積逐漸變小。其參數(shù)包括邊長(1和周期I調(diào)整這兩個參數(shù)可以改變頻率選擇表面覆層6的反射系數(shù)幅值？和反射相位。當(dāng)反射系數(shù)幅值？在0.89?0.93之間時，天線的增益可以得到大幅度的提高，當(dāng)？繼續(xù)增大時，天線的增益會急劇下降。
[0035]在具體實(shí)施當(dāng)中，所述方形金屬單元中面積最大的單元的邊長為13111111-15111111。
[0036]應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，可將所述方形金屬單元中面積最大的單元的邊長設(shè)定為其他數(shù)值，這些改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0037]參見圖4-6，對本發(fā)明提供的覆層天線的實(shí)施例的仿真效果進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0038]參見圖4，為本發(fā)明提供的覆層天線的實(shí)施例的輸入端反射系數(shù)仿真圖。
[0039]圖4中，橫坐標(biāo)為天線的頻率，縱坐標(biāo)表示天線在不同頻率下的反射系數(shù)，反射系數(shù)反映了該天線吸收饋線上能量的能力。由圖4可以看出，天線在5.75-5.9如2通帶內(nèi)反射系數(shù)小于-10(18，匹配良好。
[0040]參見圖5，為本發(fā)明提供的覆層天線的實(shí)施例的增益輻射方向圖。
[0041]圖5中，橫坐標(biāo)表示天線的輻射角度，縱坐標(biāo)表示在不同輻射角度下天線的增益。由圖5可知，該天線工作在5.8(^2，天線的最大增益達(dá)到18(18，副瓣電平為-16(18，滿足2扣系統(tǒng)對增益的要求。
[0042]參見圖6，為本發(fā)明提供的覆層天線的實(shí)施例的軸比仿真圖。
[0043]圖6中，橫坐標(biāo)表示天線的輻射角度，縱坐標(biāo)表示不同輻射角度對應(yīng)的天線的軸比。從圖6可以看到，該天線工作在5.8(^2,其水平面軸比小于3(18的角度約為50。，垂直面軸比小于3(18的角度約為60。，滿足2扣系統(tǒng)對極化的要求。
[0044]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種覆層天線，采用了一個圓極化輻射貼片，不需要設(shè)計復(fù)雜的饋電網(wǎng)絡(luò)，簡化了設(shè)計難度。采用了頻率選擇表面覆層與接地板，構(gòu)成了諧振腔，使圓極化輻射貼片輻射出的電磁波透過諧振腔后同相疊加，提高了增益、增加了寬頻帶、提高了阻抗帶寬；諧振腔對透射過的電磁波呈匯聚作用，銳化了波束，抑制了副瓣，避免了天線輻射出的能量泄露到相鄰車道，能夠有效解決鄰道干擾問題。采用的矩形陣列均勻排布的覆層表面刻蝕方形金屬單元，方形金屬單元的面積一維漸變，方向性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡單，易于優(yōu)化設(shè)計。
[0045]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種覆層天線，其特征在于，包括:圓極化輻射貼片、阻抗變換線、微帶饋線、介質(zhì)基板、接地板以及頻率選擇表面覆層； 所述圓極化輻射貼片蝕刻在所述介質(zhì)基板上表面的中心位置，并通過所述阻抗變換線與所述微帶饋線相連接；所述接地板蝕刻在所述介質(zhì)基板的下表面，所述頻率選擇表面覆層位于所述圓極化輻射貼片的正上方； 所述圓極化福射貼片的邊長為13111111-15.5皿，該貼片的一組對角上均切有一個邊長為1.5111111-3111111的等腰直角三角形； 所述頻率選擇表面覆層的下表面蝕刻著64個方形金屬單元，所述方形金屬單元為8 X 8陣列均勻排布，每一行的所述方形金屬單元面積逐漸變小。
2.如權(quán)利要求1所述的覆層天線，其特征在于:所述方形金屬單元中面積最大的單元的邊長為13臟-
3.如權(quán)利要求1所述的覆層天線，其特征在于:所述阻抗變換線的特性阻抗為700?90 0。
4.如權(quán)利要求1所述的覆層天線，其特征在于:所述頻率選擇表面覆層的下表面通過絕緣支架支撐在所述圓極化輻射貼片的上方。
5.如權(quán)利要求1所述的覆層天線，其特征在于:所述介質(zhì)基板與所述頻率選擇表面覆層均采用聚四氟乙烯材料。
【文檔編號】H01Q1/36GK104466359SQ201410689967
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
【發(fā)明者】駱柳春 申請人:駱柳春