一种组合天线及智能停车管理系统的制作方法

本申请属于通信天线技术领域，更具体地说，是涉及一种组合天线及智能停车管理系统。

背景技术：

智能停车管理系统，其所属的无线网络覆盖的终端设备，包括内置于收发信机设备内的天线。在尺寸方面，由于受内部空间的尺寸限制，通常要求天线的外形尺寸和传输线上的电尺寸均呈小型化；在性能方面，天线的性能需适配收发信机设备的要求，以获得良好的电性能指标。

现有技术中，4g(第四代移动通信)频段、wifi频段和gps/bds频段等多频通信模块已应用于智能停车管理系统，特别是在较为复杂的通信模块系统应用中，需多模协同工作。在多模协同工作的前提要求下，即在馈入天线前，需额外增加阻抗匹配网络的设计。

如此，额外增加阻抗匹配网络的设计，导致增加了电子系统的馈线设计，增大了射频系统的面积，同时匹配网络引入了额外的能量损耗，很难满足低功耗的系统设计要求，且导致设备尺寸难以小型化和轻薄化，体积大、重量重，无法便捷安装，成本高昂，制作难度高，难以规模化生产，因此小型化多模技术成了当代通信模块集成系统最主要的技术之一。

因此，如何在外壳尺寸空间受限的小型化多模通信模块内实现三种天线的应用，来满足智能停车管理系统所属的无线网络覆盖的终端设备对于内部车辆和外来车辆的进出进行现代化的管理，是亟需待解决的技术问题。

技术实现要素：

本申请实施例的目的在于提供一种组合天线，其具有体积小、重量轻、厚度薄、成本低、安装便捷、生产制作简单、易于规模化生产等优势。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种组合天线，其包括天线外壳、wifi全向天线、gps/bds有源天线和4g全向天线；其中，

所述天线外壳的壳壁上开设有天线出线孔和安装结构，所述安装结构用于连接收发信机设备；

所述wifi全向天线包括第一线路板、第一电缆和第一接头；所述第一电缆一端的内导体电性连接于所述第一线路板的馈电连接处、外导体电性连接于所述第一线路板的接地连接处，所述第一电缆的另一端电性连接于所述第一接头；

所述4g全向天线包括第二线路板、第二电缆和第二接头；所述第二电缆一端的内导体电性连接于所述第二线路板的馈电连接处、外导体电性连接于所述第二线路板的接地连接处，所述第二电缆的另一端电性连接于所述第二接头；

所述gps/bds有源天线包括第三电路板、第三电缆和第三接头；所述辐射振子和所述屏蔽器均电性连接于所述第三电路板，所述第三电缆一端的内导体电性连接于所述第三电路板的馈电连接处、外导体电性连接于所述第三电路板的接地连接处，所述第三电缆的另一端电性连接于所述第三接头；

所述第一线路板、所述第二线路板、所述第三电路板均设置于所述天线外壳的内部，所述第一接头、所述第二接头和所述第三接头均位于所述天线外壳的外部，所述第一电缆、所述第二电缆和所述第三电缆均穿设于所述天线出线孔中。

一实施例中，所述第一线路板包括设置于其正面的接地板、阻抗匹配器一、阻抗匹配器二、辐射振子一、辐射振子二、移相器和移相器传输线，以及设置于其背面的耦合接地板；

所述接地板和所述耦合接地板通过所述第一线路板的接地沉铜孔电性连接；所述阻抗匹配器一电性连接于所述馈电连接处和所述阻抗匹配器二之间，所述辐射振子一电性连接于所述阻抗匹配器二和所述移相器之间，所述辐射振子二电性连接于所述移相器，所述辐射振子一和所述辐射振子二通过所述移相器传输线电性连接。

一实施例中，所述第二线路板包括设置于其正面的接地板、耦合振子、阻抗匹配器、移相器、移相器传输线和辐射振子三，以及设置于其背面的耦合接地板；

所述接地板和所述耦合接地板通过所述第二线路板上的接地沉铜孔电性连接；所述耦合振子电性连接于所述馈电连接处和所述阻抗匹配器之间，所述移相器电性连接于所述阻抗匹配器和所述辐射振子三之间，所述阻抗匹配器和所述辐射振子三通过所述移相器传输线电性连接。

一实施例中，所述gps/bds有源天线还包括辐射振子和屏蔽器，所述辐射振子和所述屏蔽器均电性连接于所述第三电路板，所述辐射振子和所述屏蔽器均设置于所述天线外壳的内部。

一实施例中，所述辐射振子呈l形，且所述辐射振子的横截面呈凸形。

一实施例中，所述天线外壳包括第一半壳体和第二半壳体，所述第一半壳体和所述第二半壳体卡合对接。

一实施例中，所述天线外壳呈柱状，所述天线出线孔开设于所述天线外壳的端侧上，所述安装结构设置于所述天线外壳的周侧上。

一实施例中，所述天线外壳的壳壁上还设置有模块安装孔和模块过线孔；

所述模块安装孔用于安装收发信机设备的通信模块；

所述模块过线孔用于收发信机设备的通信模块的电缆走线。

一实施例中，所述天线外壳呈扁平状，且所述天线外壳的横截面呈椭圆形。

与现有技术相比，本申请提供的组合天线的有益效果在于：

本申请提供的组合天线，将天线外壳作为基体，将wifi全向天线、gps/bds有源天线和4g全向天线三种天线集成于天线外壳，并使用电路板替代现有阻抗匹配网络的设计，天线外壳的结构牢固，安装结构可与收发信机设备衔接吻合，三种天线的体积较小、重量较轻、厚度较薄，性能指标优良，可与收发信机设备内的连接端匹配且能提供较好的辐射性能参数。通过安装结构，本申请提供的组合天线可便捷地拆装，其成本低廉、生产制作简单，易于规模生产。

本发明的应用在智能停车管理系统的组合天线，天线外壳美观漂亮，结构牢固，弧度和流线的立体感强，安装固定孔位与收发信机设备衔接吻合，天线体积较小、重量较轻、厚度较薄，安装方便，成本低廉，生产制作简单，易于规模生产，天线性能指标优良，能与收发信机设备内的连接端匹配且能提供较好的辐射性能参数。

本申请的另一目的还在于提供一种智能停车管理系统，所述的智能停车管理系统包括收发信机设备，以及如上所述的组合天线。

本申请提供的智能停车管理系统相比于现有技术的有益效果，同于本申请提供的组合天线相比于现有技术的有益效果，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的组合天线的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的天线外壳的正面示意图；

图3为本申请实施例提供的天线外壳的背面示意图；

图4为本申请实施例提供的天线外壳的轴侧示意图；

图5为本申请实施例提供的天线外壳的半剖切示意图；

图6为本申请实施例提供的wifi全向天线线路板的正面示意图；

图7为本申请实施例提供的wifi全向天线线路板的背面示意图；

图8为本申请实施例提供的wifi全向天线线路板的移相器的示意图；

图9为本申请实施例提供的4g全向天线线路板的正面示意图；

图10为本申请实施例提供的4g全向天线线路板的背面示意图；

图11为本申请实施例提供的4g全向天线线路板的移相器的示意图；

图12为本申请实施例提供的gps/bds有源天线电路板的正面示意图；

图13为本申请实施例提供的gps/bds有源天线电路板的背面示意图；

图14为本申请实施例提供的gps/bds有源天线的l型辐射振子的示意图；

图15为本申请实施例提供的gps/bds有源天线的屏蔽器的示意图；

图16为本申请实施例提供的wifi全向天线实测的驻波图；

图17为本申请实施例提供的4g全向天线实测的驻波图；

图18为本申请实施例提供的gps/bds有源天线实测的驻波图；

图19为本申请实施例提供的gps/bds有源天线的信号强度测试图；

图20为本申请实施例提供的wifi全向天线在2400mhz测试的方向图；

图21为本申请实施例提供的wifi全向天线在2450mhz测试的方向图；

图22为本申请实施例提供的wifi全向天线在2483mhz测试的方向图；

图23为本申请实施例提供的4g全向天线在2500mhz测试的方向图；

图24为本申请实施例提供的4g全向天线在2600mhz测试的方向图；

图25为本申请实施例提供的4g全向天线在2700mhz测试的方向图。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

现对本申请实施例提供的组合天线和智能停车管理系统进行说明。

参照图1至图15，本申请实施例提供的组合天线，其应用于智能停车管理系统。

本申请提供的应用于智能停车管理系统的组合天线的结构示意图如图1所示，该组合天线包括天线外壳1、wifi全向天线101、gps/bds有源天线102和4g全向天线103。

其中，天线外壳1呈扁平的柱状，其横截面趋近于椭圆形。

如图2和图3所示，天线外壳1前端端侧设有两个模块出线孔106、107，模块出线孔106、107用于供收发信机设备中的通信模块的电线走线。

天线外壳1的后端端侧设有一个天线出线孔109，天线出线孔109用于供wifi全向天线101、gps/bds有源天线102和4g全向天线103中的电缆走线。

如图2和图3所示，天线外壳1的周侧的相对两个侧壁上，各设有一个模块安装孔104、105，模块安装孔104、105用于安装固定收发信机设备中的通信模块。

如图3所示，天线外壳1的背面设有四个安装结构，安装结构优选为安装固定孔108，四个安装固定孔108分布于同一矩形的四个顶角位置，可通过卡接方式卡接于收发信机设备上，进而将天线外壳1安装于收发信机设备上。

如图5所示，天线外壳1包括两个半壳体10，分别为第一半壳体和第二半壳体，第一半壳体和第二半壳体卡合对接，操作者可便捷地卡合两个半壳体，或者拆分两个半壳体，以便捷地安装或拆卸。

本申请实施例中，wifi全向天线101包括第一线路板、第一电缆a1和第一接头a2。其中，第一线路板优选为高频双面覆铜pcb板a。第一电缆a1一端的内导体和高频双面覆铜pcb板a的馈电连接处204焊接固定、外导体和高频双面覆铜pcb板a的接地连接处203焊接固定，第一电缆a1的另一端和第一接头a2焊接固定。

本申请实施例中，4g全向天线103包括第二线路板、第二电缆b1和第二接头b2。其中，第二线路板优选为高频双面覆铜pcb板b。第二电缆b1一端的内导体和高频双面覆铜pcb板b的馈电连接处304焊接固定、外导体和高频双面覆铜pcb板b的接地连接处303焊接固定，第二电缆b1的另一端和第二接头b2焊接固定。

本申请实施例中，gps/bds有源天线102包括第三电路板c、l型辐射振子d、屏蔽器e、第三电缆c1和第三接头c2。l型辐射振子d和屏蔽器e分别与第三电路板c焊接固定，第三电缆c1一端的内导体和第三电路板c上的馈电连接处401焊接固定、外导体和第三电路板c上的接地连接处402焊接固定，第三电缆c1的另一端和第三接头c2焊接固定。

其中，所述第一线路板、所述第二线路板、所述第三电路板、所述辐射振子和所述屏蔽器均设置于所述天线外壳的内部，所述第一接头、所述第二接头和所述第三接头均位于所述天线外壳的外部，所述第一电缆、所述第二电缆和所述第三电缆均穿设于所述天线出线孔中。

具体地，天线外壳1前端端侧的左右两侧各设的两个模块安装孔，即用于安装固定模块一的模块安装孔104和用于安装固定模块二的模块安装孔105。天线外壳1前端端侧各设的两个模块出线孔，即用于模块一电缆出线的模块出线孔107和用于模块二电缆出线的模块出线孔106。

并且，wifi全向天线101的第一电缆a1和第一接头a2、gps/bds有源天线102的第三电缆c1和第三接头c2，以及4g全向天线103的第二电缆b1和第三接头b2，均通过天线外壳1的后端天线出线孔109出线，并与收发信机设备电性连接。具体如图2～图5所示，图2为实施例中天线外壳的正面结构示意图，图3为实施例中天线外壳的背面结构示意图，图4为实施例中天线外壳的侧面结构示意图，图5为实施例中天线外壳的内部结构示意图。

本申请实施例中，高频双面覆铜pcb板a的正面设有接地板201、接地沉铜孔202、接地焊接处203、馈电连接处204、阻抗匹配器一205、阻抗匹配器二206、辐射振子一207、移相器208、移相器传输线209和辐射振子二210。高频双面覆铜pcb板a的背面设有耦合接地板211和接地沉铜孔202。

其中，接地板201通过接地沉铜孔202与耦合接地板211连接导通，阻抗匹配器一205的一端与馈电连接处204连接导通，阻抗匹配器一205的另一端与阻抗匹配器二206的一端连接导通，辐射振子一207的一端与阻抗匹配器二206的一端连接导通，辐射振子一207的另一端与移相器208的一端连接导通，辐射振子二210的一端与移相器208的一端连接导通，辐射振子一207和辐射振子二210通过移相器传输线209连接导通。具体如图6～图8所示，图6为实施例中wifi全向天线线路板的正面结构示意图，图7为实施例中wifi全向天线线路板的背面结构示意图，图8为实施例中wifi全向天线线路板上移相器的结构示意图。

本申请实施例中，高频双面覆铜pcb板b的正面设有接地板301、接地沉铜孔302、接地焊接处303、馈电连接处304、耦合振子305、传输线306、阻抗匹配器307、移相器308、移相器传输线309和辐射振子三310。高频双面覆铜pcb板b的背面设有耦合接地板311和接地沉铜孔302。

其中，接地板301通过接地沉铜孔302与耦合接地板311连接导通，耦合振子305的一端与馈电连接处304连接导通，馈电连接处304通过传输线306与阻抗匹配器307的一端连接导通，移相器308的一端与阻抗匹配器307的一端连接，移相器308的另一端与辐射振子三310的一端连接，阻抗匹配器307和辐射振子三310通过移相器传输线309连接导通。具体如图9～图11所示，图9为实施例中4g全向天线线路板的正面结构示意图，图10为实施例中4g全向天线线路板的背面结构示意图，图11为实施例中4g全向天线线路板上移相器的结构示意图。

本申请实施例中，屏蔽器e通过屏蔽器焊接处404焊接固定在第三电路板c正面的电路上面，l型辐射振子d的横截面呈凸字形状，l型辐射振子d的底部通过焊接孔403焊接固定在第三电路板c的背面上，且l型辐射振子d的辐射方向朝向第三电路板c背面的顶部方向，l型辐射振子d与电路板c背面的间距为5mm。具体如图12～图15所示，图12为实施例中gps/bds有源天线电路板的正面结构示意图，图13为实施例中gps/bds有源天线电路板的背面结构示意图，图14为实施例中gps/bds有源天线l型辐射振子的结构示意图，图15为实施例中gps/bds有源天线屏蔽器的结构示意图。

由于wifi全向天线的高频双面覆铜pcb板的正面和背面设有接地板、接地焊接处、馈电连接处、阻抗匹配器一、阻抗匹配器二、辐射振子一、移相器、移相器传输线、辐射振子二、耦合接地板和接地沉铜孔，4g全向天线的高频双面覆铜pcb板的正面和背面设有接地板、接地焊接处、馈电连接处、传输线、阻抗匹配器、移相器、移相器传输线、辐射振子、耦合接地板和接地沉铜孔；通过利用介质微带技术、移相器技术、宽频带技术和耦合谐振技术，将辐射振子、耦合振子、微带传输线，阻抗匹配器、移相器传输线、耦合接地板和接地处的微带传输线设计成不规则形状，通过改变振子的形状、介质基板上的微带传输线、移相器、阻抗匹配器的大小和形状以及传输线的间距，来获得天线较好的电性能参数；gps/bds有源天线电路板的正面和背面设有接地焊接处、馈电连接处、有源电路、l型辐射振子焊接处和屏蔽器焊接处，l型辐射振子可增强天线的方向性，屏蔽器盖住有源电路，减少了外界杂波对零部件的干扰；同时也省去阻抗匹配网络的复杂设计，保证其小型化，使其能够应用在尺寸受限的收发信机设备之中，且天线辐射面积利用率高，抗干扰能力强，因此结构较为简单、尺寸较小且能提供较好的辐射性能指标、且能与收发信机设备内的连接端匹配。

本申请实施例中，wifi全向天线101的高频双面覆铜pcb板a的长度范围为95.3mm～102.5mm，宽度范围为14.6mm～15.8mm，厚度范围为0.80mm～1.20mm，高频双面覆铜pcb板a的材料为f4bm-2双面覆铜板，介电常数为2.2。辐射振子一的长度为1/2λ0，辐射振子二的长度为5/8λ0，其中，λ0为中心频点的空间自由波长。阻抗匹配器一的长度范围为12.13mm～13.52mm，宽度范围为4.26mm～5.28mm，阻抗匹配器二的长度范围为3.54mm～4.92mm，宽度范围为1.13mm～2.24mm，接地板、阻抗匹配器一、阻抗匹配器二、辐射振子一、移相器、辐射振子二和耦合接地板均以微带线印制在高频双面覆铜pcb板的正面或背面上。

本申请实施例中，4g全向天线102的高频双面覆铜pcb板b的长度范围为83.5mm～96.5mm，宽度范围为14.6mm～15.8mm，厚度范围为0.80mm～1.20mm，高频双面覆铜pcb板的材料为f4bm-2双面覆铜板，介电常数为2.2。耦合振子和辐射振子三的长度为5/8λ0，其中，λ0为中心频点的空间自由波长。阻抗匹配器的长度范围为4.56mm～6.68mm，宽度范围为4.52mm～6.34mm，接地板、耦合振子、阻抗匹配器、移相器、辐射振子三和耦合接地板均以微带线印制在高频双面覆铜pcb板的正面或背面上。

图8为实施例中wifi全向天线线路板上移相器的结构示意图，在wifi全向天线101的高频双面覆铜pcb板a馈电线路中，移相器208的两端、辐射振子一207和辐射振子二210一体化相连，移相器208的展开长度为半波长，移相器208的移相量为180°，使得辐射振子一207和辐射振子二210的垂直单元电流保持同相，增强了天线的方向性，提高了天线的增益。移相器208采用螺旋线式结构，移相器208的螺旋直径d1范围为5.23mm～7.36mm，螺距s1的范围为4.36mm～5.34mm，移相器208的螺旋圈数为4圈。

图11为实施例中4g全向天线线路板上移相器的结构示意图，4g全向天线103的高频双面覆铜pcb板b馈电线路中，移相器308的两端、阻抗匹配器307和辐射振子三310一体化相连，移相器308的展开长度为半波长，移相器308的移相量为180°，使得耦合振子305以及辐射振子三310的垂直单元电流保持同相，增强了天线的方向性，提高了天线的增益。移相器308采用螺旋线式结构，移相器308的螺旋直径d2范围为4.86mm～6.54mm，螺距s2范围为2.35mm～4.57mm，移相器308的螺旋圈数为4圈。

本实施例中，gps/bds有源天线102的元器件排列按信号流向，从输入级开始，到输出级终止，每个单元电流相对集中，并以放大器件为中心进行布局，缩短高频元器件的连线，减少其分布参数和相互之间的电磁干扰，对于可调元件，易受干扰的元器件不能相互挨得太近，输入和输出元器件应尽量远离，位于电路板边缘的元器件，离电路板边缘大于2mm；采用对称式电路，使元器件的分布参数一致，两个放大器件垂直放置且远离，以减少相互之间的耦合，元器件排列均匀、整齐、紧凑、密度一致。

l型辐射振子d的底部呈凸字形状，l型辐射振子d的底部通过焊接孔403焊接固定在电路板背面上，且l型辐射振子的辐射方向朝向电路板背面的顶部方向，可增强天线的方向性，屏蔽器e通过屏蔽器焊接处404焊接固定在电路板正面的电路上面，可盖住电路板上的有源电路，减少外界杂波对零部件的干扰，如图14～图15所示。

本实施例中，gps/bds有源天线电路板的长度范围为63.3mm～75.5mm，宽度范围为13.23mm～15.35mm，厚度范围为1.32mm～1.55mm，采用的材料为pcb板，介电常数为4.3～4.7。l型辐射振子的长度范围为32.6mm～35.8mm，宽度范围为6.32mm～9.23mm，厚度范围为1.10mm～1.32mm，采用的材料为镀锡黄铜板。屏蔽器的长度范围为27.3mm～29.6mm，宽度范围为9.65mm～11.54mm，高度范围为3.25mm～5.21mm，厚度范围为0.32mm～0.63mm，采用的材料为洋白铜。

值得一提的是，本实施例中，天线外壳的长度范围为186mm～204mm，宽度范围为145mm～163mm，高度范围为103mm～112mm，天线外壳前端左右两侧，两个模块的模块安装孔的外径范围为10.32mm～11.64mm，天线外壳前端两个模块的模块出线孔的外径范围为8.25mm～9.63mm，天线外壳后端天线出线孔的外径范围为14.68mm～16.57mm，外壳采用的材料为防紫外线abs。

本申请提供的应用在智能停车管理系统的组合天线样品经多次改进和完善，最后经仪器的检测验证，涉及包含了wifi频段(2400mhz～2500mhz)，4g(第四代移动通信系统)频段(2500mhz～2700mhz)和gps/bds频段(1559mhz～1602mhz)，在天线和收发信机设备的配套测试中，驻波比在1.50以下，在对gps/bds有源天线的信号强度的测试中，信号强度系数达到47～48左右，如图16～图19所示，图16为实施例中wifi全向天线实测的驻波图，图17为实施例中4g全向天线实测的驻波图，图18为实施例中gps/bds有源天线实测的驻波图，图19为实施例中gps/bds有源天线实测的信号强度测试图。

其中，在天线方向图的测试中，2400mhz～2500mhz和2500mhz～2700mhz增益达5.5dbi，且水平面方向图的不圆度在±1db之内，如图20～图25所示，图20为实施例中wifi全向天线在2400mhz测试的方向图，图21为实施例中wifi全向天线在2450mhz测试的方向图，图22为实施例中wifi全向天线在2483mhz测试的方向图，图23为实施例中4g全向天线在2500mhz测试的方向图，图24为实施例中4g全向天线在2600mhz测试的方向图，图25为实施例中4g全向天线在2700mhz测试的方向图。

本申请提供的应用在智能停车管理系统的组合天线，天线外壳美观漂亮，结构牢固，弧度和流线的立体感强，安装固定孔位与收发信机设备衔接吻合，天线体积较小、重量较轻、厚度较薄，安装方便，成本低廉，生产制作简单，易于规模生产，天线性能指标优良，能与收发信机设备内的连接端匹配且能提供较好的辐射性能参数。

本申请实施例的另一目的还在于提供一种智能停车管理系统，该智能停车管理系统应用有上述的组合天线。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。