带磁吸底座的多频段蜂窝通信宽带天线

做工业物联网终端的结构集成时，经常会碰到设备内置天线信号被金属壳体屏蔽的问题，这类外置磁吸天线就是为解决这类场景设计的。它的底座采用磁性吸附结构，不需要在设备壳体上打孔攻丝，也不用额外设计安装支架，直接吸附在设备的金属外壳顶面就能完成固定，对于临时布设的监测点位、需要调整天线朝向的移动采集设备来说，这种安装方式能省去不少结构适配的工作量。从射频性能上看，这款天线覆盖850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz五个常用蜂窝通信频段，增益达到2.5dBi，能够满足2G、3G以及部分4G频段的信号收发需求，不用针对不同运营商的网络单独匹配天线，降低了终端设备的物料选型复杂度。结构设计上，天线主体采用分段式锥度造型，底部和磁吸底座衔接处做了圆弧过渡，既能够降低注塑成型时的应力集中，也能避免安装使用过程中棱角磕碰造成的壳体破损。天线杆身的多段环形凹槽，一方面是调整天线的等效电气长度，匹配多频段的谐振点，另一方面也能增加杆身的结构强度，减少意外弯折导致的内部振子损坏。磁吸底座的尺寸经过优化，直径刚好能提供足够的磁吸力，在设备常规运输振动、户外风吹的工况下不会移位，同时又不会因为磁吸力过大导致拆卸时拉扯损坏天线馈线。底座内部集成了阻抗匹配网络，把天线振子的阻抗匹配到常规通信模块常用的50欧姆，减少信号传输过程中的回波损耗。建模的时候要注意，天线杆身和底座的衔接处要做圆角处理，避免注塑件出现尖角缺料的问题，磁吸底座的底部要预留0.1mm的安装间隙，用来粘贴防滑泡棉垫，防止磁吸底座刮花设备外壳的喷涂表面。馈线从底座侧面引出的位置要做应力释放结构，避免反复弯折馈线导致线芯断裂。这类天线通常用在工业数传终端、车载定位设备、户外环境监测网关这类产品上，选型的时候除了关注频段和增益，还要注意磁吸底座的吸力是否适配安装面的材质，对于非磁吸的安装表面，也可以搭配双面胶辅助固定，不过这种情况下要注意胶层的耐候性，避免高温环境下胶层失效导致天线脱落。