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CN111628269A - 一种频率可调的天线、制作方法及天线装置 - Google Patents

一种频率可调的天线、制作方法及天线装置 Download PDF

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CN111628269A CN202010570948.6A CN202010570948A CN111628269A CN 111628269 A CN111628269 A CN 111628269A CN 202010570948 A CN202010570948 A CN 202010570948A CN 111628269 A CN111628269 A CN 111628269A
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switch
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游代波
游晨云
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Fuyao Glass Industry Group Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种频率可调的天线、制作方法及天线装置，包括馈线、第一天线组件、射频开关和第二天线组件；所述第一天线组件的一端与所述馈线电联接，另一端与所述第二天线组件的一端电联接；所述射频开关的一端连接在与第二天线组件的靠近第一天线组件的端部；所述第一天线组件、第二天线组件、射频开关联接成天线组件，所述天线组件通过改变射频开关的通断，从而改变其对应的频率；所述射频开关通过温度变化改变其自身的绝缘值，从而实现通断。本发明通过两个频段共用部分天线元件，实现了天线小型化，同时减少开关通断时偏置电路产生的耦合电流，对天线辐射信号产生的不利影响；射频开关制造工艺简单，成本低，替代了昂贵的电子开关。

Description

一种频率可调的天线、制作方法及天线装置
技术领域
本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种频率可调的天线、制作方法及天线装置。
背景技术
OBU天线用于FM/AM和ETC缴费使用不同的频段，常常需要较多的空间进行多个天线排布，容易造成电磁干扰、兼容等问题；随着无线通信技术的迅速发展，要求天线的特性参数能够根据环境及应用场合的变化作出调整，为了减少电磁兼容问题，通常希望多个系统共用一副天线，这一现状促使了天线的双频甚至多频技术的发展，单个天线代替多个天线，不仅大大缩小了占用空间，而且降低了生产成本、节约资源。
随着电子技术以及微机械电子(MEMS)技术研究和发展，在保持天线自身位置不变的情况下，人们将电子PIN开关或MEMS开关加载在天线辐射体上，通过改变电子开关的直流偏置电压，根据通信要求实时切换电子开关的通断状态，以改变天线辐射体的结构尺寸，但是这样存在以下的问题：
1、电子开关通断时偏置电路产生的耦合电流对天线辐射信号产生的不利影响；
2、需要采用较多的电子开关；且是在使用复杂且昂贵的洁净室环境微细加工工艺。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种频率可调的天线、制作方法及天线装置，用以解决上述技术问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种频率可调的天线，包括馈线、第一天线组件、射频开关和第二天线组件；所述第一天线组件的一端与所述馈线电联接，另一端与所述第二天线组件的一端电联接；所述射频开关的一端连接在与第二天线组件的靠近第一天线组件的端部；所述第一天线组件、第二天线组件、射频开关联接成天线组件，所述天线组件通过改变射频开关的通断，从而改变其对应的频率；所述射频开关通过温度变化改变其自身的绝缘值，从而实现通断。
作为本发明的一个优选的技术方案：所述射频开关的温度高于转变温度时，射频开关处于接通状态。
作为本发明的一个优选的技术方案：所述射频开关采用添加氧化钒纳米粒子的导电银浆制成。
作为本发明的一个优选的技术方案：所述天线组件设置成OBU天线组件。
作为本发明的一个优选的技术方案：所述射频开关断开时，所述天线组件与所述馈线构成FM/AM天线。
作为本发明的一个优选的技术方案：所述射频开关导通时，所述天线组件与所述馈线构成ETC天线。
一种频率可调的天线制作方法，包括以下步骤：
S1：将上述技术方案中所述的馈线、第一天线组件、第二天线组件设置在车辆玻璃上；
S2：将上述技术方案中所述的射频开关设置在车辆玻璃上。
作为本发明的一个优选的技术方案：还包括S3：将上述馈线、第一天线组件、射频开关和第二天线组件，在140℃-160℃的温度下固化20分钟-40分钟；
所述步骤S1中采用导电银浆制成，所述步骤S2中采用添加氧化钒纳米粒子的导电银浆制成。
作为本发明的一个优选的技术方案：所述氧化钒纳米粒子的平均粒径为80-100纳米，所述氧化钒纳米粒子采用溶液法的方式添加到导电银浆中。
作为本发明的一个优选的技术方案：所述馈线、第一天线组件、射频开关和第二天线组件采用喷墨印刷或者丝网印刷墨水的方式印刷在车辆玻璃上。
作为本发明的一个优选的技术方案：所述车辆玻璃为夹层玻璃，所述夹层玻璃包括依次联接的第一玻璃面板、中间层和第二玻璃面板；所述馈线、第一天线组件、射频开关和第二天线组件印刷在中间层。
一种频率可调的天线装置，包括加热丝、车辆玻璃和至少一组上述技术方案中所述的频率可调的天线；所述频率可调的天线设置在车辆玻璃上，所述加热丝设置在车辆玻璃上。
作为本发明的一个优选的技术方案：所述车辆玻璃为夹层玻璃，所述夹层玻璃包括依次层叠的第一玻璃面板、中间层和第二玻璃面板；所述频率可调的天线设置在夹层玻璃的中间层，所述加热丝设置在夹层玻璃的中间层。
与现有技术相比，本发明至少包括以下有益效果：
1、通过两个频段共用部分天线元件，实现了天线小型化，同时减少开关通断时偏置电路产生的耦合电流，对天线辐射信号产生的不利影响。
2、仅需较低的热量即可激活射频开关，使用方便，方便频率的切换。
3、射频开关制造工艺简单，成本低，替代了昂贵的电子开关。
附图说明
图1为本发明的频率可调的天线整体结构示意图；
图2为本发明的一种频率可调的天线装置整体结构示意图；
图1-图2中，1、第一玻璃面板，2、第二玻璃面板，3、频率可调的天线，4、中间层，5、加热丝，6、馈线，7、射频开关，8、第一天线组件，9、第二天线组件。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明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发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种频率可调的天线，包括馈线6、第一天线组件8、射频开关7和第二天线组件9；第一天线组件8的一端与馈线6电联接，另一端与第二天线组件9的一端电联接；射频开关7的一端连接在与第二天线组件9的靠近第一天线组件8的端部；第一天线组件8、第二天线组件9、射频开关7联接成天线组件，天线组件通过改变射频开关7的通断，从而改变其对应的频率，即当射频开关7处于断开状态时，第一天线组件8和第二天线组件9与馈线6相连接，此时的天线组件处于一个频率下，当射频开关7接通后，第二天线组件9通过射频开关7处于短路状态，天线组件只有第一天线组件8与馈线6相连接，此时天线组件处于另一个频率下，通过射频开关7的通断改变了天线组件的频率，实现了天线组件的频率的变化，两个频段共用部分天线元件，实现了天线小型化。
射频开关7通过所处环境的温度变化改变其自身的绝缘值，从而实现通断；例如射频开关7采用添加氧化钒纳米粒子的导电银浆印刷而成，氧化钒即VO2，当其低于转变温度68℃时，VO2材料表现为电介质，当高于转变温度时，它表现出导电性。即射频开关7自身温度高于68℃时，射频开关7处于接通状态，将第二天线组件9短路，这样可以通过较低的温度来控制射频开关7的通断，实现不同频率的切换，且需较低的热量即可激活氧化钒开关；同时避免了电子开关通断时偏置电路产生的耦合电流对天线辐射信号产生的不利影响；当本实施例应用于车辆的天线时，可以将第一天线组件8设置成OBU天线组件，将第一天线组件8和第二天线组件9共同组成FM/AM天线元件，当然也可以根据实际需要将第一天线组件8和第二天线组件9应用于其他天线；当车辆行驶至ETC收费站或临近ETC出、入口一定距离时，将射频开关7加热或提前启动射频开关7加热，使其处于接通状态时，即开关闭合，则仅有OBU天线组件工作，实现ETC自动收费功能，正常行驶过程中，射频开关7一直处于断开状态，OBU天线元件组件和第二天线组件9共同组成FM/AM天线元件，实现FM/AM接收功能。
本发明还提供了一种频率可调的天线制作方法，包括以下步骤：
S1：将上述实施例中的馈线、第一天线组件、第二天线组件印刷在车辆玻璃上；
S2：将上述实施例中的射频开关印刷在车辆玻璃上。这样的制造方法，使得频率可调的天线制造工艺简单，易成型，解决了现有技术中，需要通过焊接或环氧树脂直通天线，工艺制造步骤昂贵且复杂的缺点；
为了使得印刷具有更好的效果，还包括步骤S3：将上述印刷好的馈线、第一天线组件、射频开关和第二天线组件，在140℃-160℃的温度下固化20分钟-40分钟，优选为在150℃下固化30分钟，作为一个优选的实施例，其中步骤S1中的馈线、第一天线组件、第二天线组件采用导电银浆印刷而成，印刷方式优选为采用喷墨印刷或者丝网印刷墨水的方式印刷；步骤S2中的射频开关采用添加氧化钒纳米粒子的导电银浆制成，其中氧化钒纳米粒子的平均粒径为80-100纳米，氧化钒纳米粒子采用溶液法的方式添加到导电银浆中，制造工艺简单，成本低。
为了防止损毁，车辆玻璃优选为夹层玻璃，夹层玻璃包括依次层叠的第一玻璃面板、中间层和第二玻璃面板；馈线、第一天线组件、射频开关和第二天线组件印刷在中间层；第一天线组件、射频开关和第二天线组件的印刷厚度为30μm。
如图2所示，本发明还提供了一种频率可调的天线装置，包括加热丝5、车辆玻璃和上文所述的频率可调的天线3；频率可调的天线3设置在车辆玻璃上，加热丝5设置在车辆玻璃上。
车辆玻璃为夹层玻璃，夹层玻璃包括依次联接的第一玻璃面板1、中间层4和第二玻璃面板2；频率可调的天线3可以设置在夹层玻璃的中间层4的表面上，如设置在靠近位于第一玻璃面板1的中间层4表面上，频率可调的天线3也可以设置在第一玻璃面板1的内表面上；加热丝5可以设置在夹层玻璃的中间层4的表面，如位于设置在靠近第二玻璃面板2的中间层4上，加热丝5也可以设置在第二玻璃面板2的内表面，为了保护频率可调的天线3，优选频率可调的天线3设置在夹层玻璃的靠近位于第一玻璃面板1的中间层4上，加热丝5设置在夹层玻璃的靠近第二玻璃面板2的中间层4上，中间层优选为PVB板，通过加热丝5的加热，可以使得频率可调的天线3内的射频开关受热，使得射频开关加热到转变温度，射频开关的绝缘性能发生转变，从而实现频率的切换；当然也可以根据需要设置多组不同的频率可调的天线3，满足不同环境及应用场合的不同频率需求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种频率可调的天线，其特征在于：包括馈线、第一天线组件、射频开关和第二天线组件；所述第一天线组件的一端与所述馈线电联接，另一端与所述第二天线组件的一端电联接；所述射频开关的一端连接在与第二天线组件的靠近第一天线组件的端部；所述第一天线组件、第二天线组件、射频开关联接成天线组件，所述天线组件通过改变射频开关的通断，从而改变其对应的频率；所述射频开关通过温度变化改变其自身的绝缘值，从而实现通断。
2.根据权利要求1所述的一种频率可调的天线，其特征在于：所述射频开关的温度高于转变温度时，射频开关处于接通状态。
3.根据权利要求2所述的一种频率可调的天线，其特征在于：所述射频开关采用添加氧化钒纳米粒子的导电银浆制成。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种频率可调的天线，其特征在于：所述天线组件设置成OBU天线组件。
5.根据权利要求4所述的一种频率可调的天线，其特征在于：所述射频开关断开时，所述天线组件与所述馈线构成FM/AM天线。
6.根据权利要求4所述的一种频率可调的天线，其特征在于：所述射频开关导通时，所述天线组件与所述馈线构成ETC天线。
7.一种频率可调的天线制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将权利要求1-6所述的馈线、第一天线组件、第二天线组件设置在车辆玻璃上；
S2：将权利要求1-6所述的射频开关设置在车辆玻璃上。
8.根据权利要求7所述的一种频率可调的天线制作方法，其特征在于：还包括S3：将上述馈线、第一天线组件、射频开关和第二天线组件，在140℃-160℃的温度下固化20分钟-40分钟；
所述步骤S1中采用导电银浆制成，所述步骤S2中采用添加氧化钒纳米粒子的导电银浆制成。
9.根据权利要求8所述的一种频率可调的天线制作方法，其特征在于：所述氧化钒纳米粒子的平均粒径为80-100纳米，所述氧化钒纳米粒子采用溶液法的方式添加到导电银浆中。
10.根据权利要求7-9任一项所述的一种频率可调的天线制作方法，其特征在于：所述馈线、第一天线组件、射频开关和第二天线组件采用喷墨印刷或者丝网印刷墨水的方式印刷在车辆玻璃上。
11.根据权利要求10所述的一种频率可调的天线制作方法，其特征在于：所述车辆玻璃为夹层玻璃，所述夹层玻璃包括依次联接的第一玻璃面板、中间层和第二玻璃面板；所述馈线、第一天线组件、射频开关和第二天线组件印刷在中间层。
12.一种频率可调的天线装置，其特征在于：包括加热丝、车辆玻璃和至少一组权利要求1-6所述的频率可调的天线；所述频率可调的天线设置在车辆玻璃上，所述加热丝设置在车辆玻璃上。
13.根据权利要求12所述的一种频率可调的天线装置，其特征在于；所述车辆玻璃为夹层玻璃，所述夹层玻璃包括依次层叠的第一玻璃面板、中间层和第二玻璃面板；所述频率可调的天线设置在夹层玻璃的中间层，所述加热丝设置在夹层玻璃的中间层。
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