[发明专利]一种车身低剖面天线

说明书

本申请提出了一种车身低剖面天线。该天线为层叠结构，自下而上依次包括：金属地板层、第一介质层、金属结构单元阵列层、第二介质层、辐射单元。金属结构单元阵列层具有电磁周期结构，等效为一个类理想磁导体平面，其电流的镜像为同相，所以并不会发生电流元或辐射单元的辐射相消，也就不会影响天线的辐射效率和匹配；通过这种金属结构单元阵列层设计可以让天线不再受金属净空的约束，可以实现天线即使在金属表面也能随意布置，增大天线的设计和布置自由度；基于这种金属结构单元阵列层理论上可以让天线距离地板无限近，从而显著降低天线的剖面高度，让天线更容易贴合物体的外形表面，实现更好的设计共形。

技术领域

本申请属于天线技术领域，具体涉及低剖面天线。

背景技术

现有的车载终端类天线受限于车身的金属影响和空间，往往需要选择距离金属体较远的地方作为天线的设计和布置的位置，但是受限于现在车体的内部空间拥挤，以及干扰增多，留给适合天线布置的位置和空间非常有限；同时受限于车身外形设计的限制，天线也不能突出车身的外形轮廓太多，否则会影响车身的外形美观和风阻；所以汽车对于车载天线的设计需求主要从三个方面来考虑，即性能、美观和位置。目前的天线设计需要占用一定的空间，尤其是当天线距离金属很近的时候需要留有足够的金属净空，不然会对天线的性能和覆盖产生明显的影响。

发明内容

为解决背景技术中指出的问题，本申请提出一种车身低剖面天线。该车身低剖面天线为层叠结构，自下而上依次包括：金属地板层、第一介质层、金属结构单元阵列层、第二介质层、辐射单元。

该层叠结构中，金属地板层作为整个天线的金属地，用于承载其上的其他层，其尺寸一般需要大于金属结构单元阵列层的所占面积；金属地板层与金属结构单元阵列层之间由第一介质层隔开，金属结构单元阵列层与辐射单元之间由第二介质层隔离开。

本申请中的辐射单元包括：偶极子辐射单元或PIFA辐射单元。

进一步：偶极子辐射单元由两个阵子臂和一个馈电点组成。

金属结构单元阵列层的形式也有多种，金属结构单元的形状包括：圆环、方环、方片、圆片、弯折曲线之一；金属结构单元周期一般为工作频率波长的0.3-0.5倍，金属结构单元之间的距离根据工作频率和所需的传播阻抗匹配来适当调节。

金属结构单元阵列层的形式也可以是立体结构，如T形、C形立体开口谐振环等。

本申请通过金属结构单元的阵列排布形成金属结构单元阵列层，可以实现电磁波的反射波和入射波相位相等的电磁传输效果，不会像传统的金属表面一样产生180度的相位差；金属结构单元阵列层产生等效为理想磁平面的效果，可以让辐射单元即使在距离金属地板层很近的距离下仍然能正常工作，从而免除了由于天线距离金属太近而带来的干扰或失配的后果。金属结构单元阵列层具有电磁周期结构，等效为一个类理想磁导体平面，其电流的镜像为同相，所以并不会发生电流元或辐射单元的辐射相消，也就不会影响天线的辐射效率和匹配，反而在一定程度上会提升天线的增益和匹配；通过这种金属结构单元阵列层设计可以让天线不再受金属净空的约束，可以实现天线即使在金属表面也能随意布置，增大天线的设计和布置自由度；基于这种金属结构单元阵列层理论上可以让天线距离地板无限近，从而显著降低天线的剖面高度，让天线更容易贴合物体的外形表面，实现更好的设计共形。除此之外，金属结构单元阵列层表面的寄生效应，还能扩展天线的工作带宽，增大天线的等效口径，实现天线增益的提升。

技术效果

1.本申请车身低剖面天线即使距离金属很近也可以正常工作。

2.使用金属结构单元阵列层的低剖面天线可以极大降低辐射单元的剖面高度，同时可以抵抗金属的干扰，可以让天线更方便紧贴金属表面，例如在车身的表面粘贴，同时不影响汽车的外观；

3.本申请车身低剖面天线可以有更高的增益，更宽的带宽；