一種用于微波讀寫器的覆層天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于微波讀寫器的覆層天線，包括圓極化輻射貼片、阻抗變換線、微帶饋線、介質基板、接地板以及頻率選擇表面覆層；圓極化輻射貼片蝕刻在介質基板上表面的中心位置，并通過阻抗變換線與微帶饋線相連接；接地板蝕刻在所述介質基板的下表面，頻率選擇表面覆層位于圓極化輻射貼片的正上方；圓極化輻射貼片的邊長為13mm-15.5mm，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；頻率選擇表面覆層的下表面蝕刻著64個方形金屬單元，方形金屬單元為8×8陣列均勻排布，陣列中心的方形金屬單元的面積最大，從中心向四周的所述方形金屬單元的面積逐漸變小。采用本發(fā)明實施例，可以同時提高阻抗帶寬和增益頻段，增加可用頻段，而且副瓣電平低。
【專利說明】—種用于微波讀寫器的覆層天線

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及天線【技術領域】，尤其涉及一種用于微波讀寫器的覆層天線。

【背景技術】
[0002]電子不停車收費系統(tǒng)(ETC，Electronic Toll Collect1n)是利用無線通信技術、自動識別技術、圖像處理技術、計算機網絡技術等高新技術的設備和軟件所組成的先進系統(tǒng)，以實現車輛無需停車即可自動收取道路通行費用。
[0003]ETC系統(tǒng)由路邊讀寫設備RSU、車載單元0BU、地感線圈、自動欄桿機、車輛檢測器、費額顯示器、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行相互通信和信息交換，以達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，從而實現自動收費的系統(tǒng)。ETC系統(tǒng)的基本流程是:在預定范圍內設置減速板、欄桿等裝置限制車輛速度；車輛駛入高速公路入口處時，ETC系統(tǒng)通過車載電子標簽中的交通卡自動記錄該車的車型、牌照、入口時間和地點；到出口處時該系統(tǒng)讀到這些數據并同時生成需付費金額,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用以及國家電子收費專用短程通信標準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。現有ETC系統(tǒng)中的RSU天線主要采用微帶陣列天線的形式，通過合適的饋電網絡來對天線單元組陣，使天線方向性增強。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計復雜的饋電網絡，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)明內容】

[0005]本發(fā)明實施例提供一種用于微波讀寫器的覆層天線，簡化現有天線饋電網絡設計，可以同時提高阻抗帶寬和增益頻段，增加可用頻段，而且副瓣電平低，有效解決系統(tǒng)的鄰道干擾。
[0006]本發(fā)明實施例提供一種用于微波讀寫器的覆層天線，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]所述圓極化福射貼片的邊長為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，陣列中心的所述方形金屬單元的面積最大，從中心向四周的所述方形金屬單元的面積逐漸變小。
[0010]進一步的,所述方形金屬單元中面積最大的單元的邊長為13mm-15mm。
[0011]再進一步的，所述阻抗變換線的特性阻抗為70Ω?90Ω。
[0012]更進一步的，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]又進一步的，所述介質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)明實施例提供的一種用于微波讀寫器的覆層天線，采用了一個圓極化輻射貼片，不需要設計復雜的饋電網絡，簡化了設計難度。采用了頻率選擇表面覆層與接地板，構成了 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。采用的覆層表面刻蝕矩形陣列均勻排布的方形金屬單元，方形金屬單元的面積二維漸變，可以同時提高阻抗帶寬和增益頻段，增加可用頻段，而且副瓣電平低、方向性較強。

【專利附圖】

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

【具體實施方式】
[0021]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0022]參見圖1-3，對本發(fā)明提供的用于微波讀寫器的覆層天線的實施例的結構進行詳細說明。
[0023]參見圖1，本發(fā)明提供的用于微波讀寫器的覆層天線的實施例的整體結構示意圖，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2 —端與圓極化輻射貼片I相接，將其輸入阻抗的實部ZO變換到50歐姆，另一端與微帶饋線3相接，實現阻抗匹配。
[0026]所述頻率選擇表面覆層6，通過四個塑料支架8支撐在介質基板4的正上方，與介質基板4下表面的接地板5構成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]在具體實施當中，所述介質基板4與所述頻率選擇表面覆層6均采用聚四氟乙烯材料。所述介質基板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)明提供的用于微波讀寫器的覆層天線的實施例的圓極化輻射貼片的結構示意圖。
[0030]為使輻射貼片能產生圓極化，本發(fā)明實施例提供的用于微波讀寫器的覆層天線的圓極化輻射貼片I的對角上切掉邊長為b的兩個相同的等腰直角三角形，使所述圓極化輻射貼片I產生的兩個簡并模產生分離，調整等腰直角三角形邊長b的大小可使兩個簡并模產生90°相位差，實現圓極化。參照圖2，本發(fā)明實施例中的所述圓極化輻射貼片I的邊長a = 14.1mm,等腰直角三角形邊長b = 2.4mm,福射貼片為銅材質。
[0031]優(yōu)選的，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；
[0032]應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，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定為其他數值，可將所述等腰直角三角形邊長設定為其他數值，這些改進也視為本發(fā)明的保護范圍。
[0033]參見圖3，本發(fā)明提供的用于微波讀寫器的覆層天線的實施例的頻率選擇表面覆層結構示意圖。
[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，陣列中心的所述方形金屬單元7的面積最大，從中心向四周的所述方形金屬單元7的面積逐漸變小。其參數包括邊長d和周期t，調整這兩個參數可以改變頻率選擇表面覆層6的反射系數幅值P和反射相位。當反射系數幅值P在0.89?0.93之間時，天線的增益可以得到大幅度的提高，當P繼續(xù)增大時，天線的增益會急劇下降。
[0035]在具體實施當中，所述方形金屬單元中面積最大的單元的邊長為13mm-15mm。
[0036]應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，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定為其他數值，這些改進也視為本發(fā)明的保護范圍。
[0037]參見圖4-6，對本發(fā)明提供的用于微波讀寫器的覆層天線的實施例的仿真效果進行詳細說明。
[0038]參見圖4，為本發(fā)明提供的用于微波讀寫器的覆層天線的實施例的輸入端反射系數仿真圖。
[0039]圖4中，橫坐標為天線的頻率，縱坐標表示天線在不同頻率下的反射系數，反射系數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5.75-5.9GHz通帶內反射系數小于-10dB，匹配良好。
[0040]參見圖5，為本發(fā)明提供的用于微波讀寫器的覆層天線的實施例的增益輻射方向圖。
[0041]圖5中，橫坐標表示天線的輻射角度，縱坐標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5.8GHz，天線的最大增益達到18dB，副瓣電平為-16dB JiMETC系統(tǒng)對增益的要求。
[0042]參見圖6，為本發(fā)明提供的用于微波讀寫器的覆層天線的實施例的軸比仿真圖。
[0043]圖6中，橫坐標表示天線的輻射角度，縱坐標表示不同輻射角度對應的天線的軸t匕。從圖6可以看到，該天線工作在5.8GHz，其水平面軸比小于3dB的角度約為50°，垂直面軸比小于3dB的角度約為60°，滿足ETC系統(tǒng)對極化的要求。
[0044]本發(fā)明實施例提供的一種用于微波讀寫器的覆層天線，采用了一個圓極化輻射貼片，不需要設計復雜的饋電網絡，簡化了設計難度。采用了頻率選擇表面覆層與接地板，構成了 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。采用的覆層表面刻蝕矩形陣列均勻排布的方形金屬單元，方形金屬單元的面積二維漸變，可以同時提高阻抗帶寬和增益頻段，增加可用頻段，而且副瓣電平低、方向性較強。
[0045]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種用于微波讀寫器的覆層天線，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-15.5_，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8X8陣列均勻排布，陣列中心的所述方形金屬單元的面積最大，從中心向四周的所述方形金屬單元的面積逐漸變小。
2.如權利要求1所述的用于微波讀寫器的覆層天線，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13mm-15mm。
3.如權利要求1所述的用于微波讀寫器的覆層天線，其特征在于:所述阻抗變換線的特性阻抗為70 Ω?90 Ω。
4.如權利要求1所述的用于微波讀寫器的覆層天線，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.如權利要求1所述的用于微波讀寫器的覆層天線，其特征在于:所述介質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】H01Q1/38GK104466377SQ201410691530
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月25日 優(yōu)先權日:2014年11月25日
【發(fā)明者】駱柳春 申請人:駱柳春