CN101022185A

CN101022185A - 一种天线

Info

Publication number: CN101022185A
Application number: CN 200710063914
Authority: CN
Inventors: 张革军
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-02-14
Filing date: 2007-02-14
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2027-02-14
Also published as: CN101022185B

Abstract

本发明公开了一种天线，包括辐射贴片、接地贴片和介质基板，所述辐射贴片和所述接地贴片附着在所述介质基板的上表面，所述辐射贴片和所述接地贴片之间为开槽端口。采用本发明能够提高天线的增益，实现天线的全向性，展宽天线的带宽，实现一维小型化。

Description

一种天线

技术领域

本发明涉及无线射频技术领域，尤其涉及天线技术领域。

背景技术

随着无线通信技术的迅速发展，无线链路的信息交互形式越来越多的应用在人们的日常生产、生活中。天线作为射频系统的终端，实现信号的发射、接收，对整个系统能够安全可靠地进行信息交互起到了举足轻重的作用。高速发展的信息时代，对天线的要求也越来越高，它被要求应用在各种形式的射频终端机上，传统意义上的天线已经无法满足精益求精的集成电路技术的需要，宽频带、高增益、结构简单、小巧精致、多频段工作成为现代天线研究的重点。

与集成电路模块配套使用的微波天线基本上都是采用微带天线形式，这种天线的特点就是：剖面薄，体积小，重量轻，能与有源器件和电路集成为单一的模件。目前，此类应用最常见的微带天线形式有两类：微带贴片天线和微带线形天线。

图1为微带贴片天线的结构示意图。如图1所示，微带贴片天线由带导体接地板1的介质基板2上贴加导体贴片3形成，利用馈线4馈电，馈线4通常为微带线或同轴线，使在导体贴片3与接地板1之间激励起射频电磁场，并通过导体贴片3四周与接地板1间的缝隙向外辐射。此种天线与普通微波天线相比尺寸较小，与其他传统意义上的微带天线相比增益较高。在一定程度上能满足集成电路模块产品的应用需求。

但是这种微带贴片天线存在以下缺点：(1)频带窄，一般相对带宽为1％～10％；(2)会激励起表面波，导致辐射频率下降；(3)尺寸太大；(4)方向上具有局限性，最大辐射方向为垂直贴片方向，在一定的使用方向要求上，使得天线在物理连接上更显笨重。

图2为微带线形天线的结构示意图。如图2所示，微带线形天线大都由微带单极子或偶极子形式实现，这类天线主要由微带线5和介质基板6组成。交变电流在微带线5上激励起电磁场，并向外辐射电磁波。此种天线的微带线可以采用各种形式在介质基板上任意布线，因此，它的物理尺寸可以做到在所有天线产品中最小。

这种微带线形天线也存在以下缺点：(1)频带窄，一般相对带宽为0.5％～6％；(2)增益小，通常不大于0dBi。

还有一种天线采用匹配电路与微带线结合的方式，以减小天线的尺寸。图3为匹配电路与微带线结合的天线结构示意图。如图3所示，此类天线由共用同一个介质基板7的微带线8和匹配电路9组成。天线的阻抗越高，尺寸相对来说越小，集成电路技术可以使匹配电路作的很小，因此用匹配电路实现高阻抗到50Ω的匹配，可以进一步缩小微带天线的尺寸。

但是这种天线存在以下缺点：(1)带宽窄，一般相对带宽仅为0.1％～5.5％；(2)成本高；(3)工艺复杂；(4)电磁兼容影响大，实现难度较高。

发明内容

本发明的目的在于提出一种新型的天线，能够提高天线的增益，实现天线的准全向性，展宽天线的带宽，实现一维小型化。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种天线，包括辐射贴片10、接地贴片11和介质基板12，所述辐射贴片10和所述接地贴片11附着在所述介质基板12的上表面，所述辐射贴片10和所述接地贴片11之间为开槽端口。

所述的开槽端口为对称的弧度渐变曲线。

所述弧度渐变曲线符合以下公式：y＝+Aepx+B，其中y为瓣间距，x为长度参数，p为放大因子，A决定于馈电位置，B为尺寸位移参数。

所述接地贴片11的长度大于所述辐射贴片10的长度。

还包括射频信号传输微带线，所述射频信号传输微带线包括附着于介质基板12上表面的第一射频信号传输线14和附着于介质基板12背部的第二射频信号传输线15，两者通过第一过孔16连接，所述第一射频信号传输线14与所述辐射贴片10连接，并穿过所述接地贴片11底端，与所述接地贴片11之间距离0.1毫米到1.5毫米。

所述第一射频信号传输线14与所述接地贴片11之间距离0.5毫米。

还包括接地信号传输微带线18，所述接地信号传输微带线18附着于所述介质基板12的背部，通过第二过孔19与所述接地贴片11连接。

所述第二射频信号传输线15与所述接地信号传输微带线18在同一水平面，与所述辐射贴片10距离0.1毫米到15毫米，所述第二射频信号传输线15与所述接地信号传输微带线18之间距离0.1毫米到50毫米。

所述第二射频信号传输线15与所述接地信号传输微带线18之间距离0.5毫米。

还包括射频接头13，所述射频接头13的接地部分与所述接地信号传输微带线18连接，所述射频接头13的信号输出部分与所述第二射频信号传输线15连接。

采用了本发明的技术方案，在结构设计、性能以及馈电方式上，比传统的微带天线都有很大突破，充分考虑到集成电路的特点，真正实现了一维小型化。在保证尺寸小巧的基础上，提高天线的增益；在保证增益的前提下，实现天线的全向性，使天线在应用时不受方向要求的制约；天线的馈电方式完全按照集成电路板的使用要求设计，物理连接更可靠，又有效的屏蔽掉了天线与集成电路之间的电磁干扰；独特的结构设计，展宽了天线的带宽，相对带宽可达到17％～25％；结构简单，成本低，适合批量生产。

附图说明

图1是微带贴片天线的结构示意图；

图2是微带线形天线的结构示意图；

图3是匹配电路与微带线结合的天线结构示意图；

图4是本具体实施方式中天线截面结构示意图；

图5是本具体实施方式中天线的上表面结构示意图；

图6是本具体实施方式中天线的背部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

图4为本具体实施方式中天线截面结构示意图。如图4所示，在介质基板12的上表面附着着辐射贴片10、接地贴片11和第一射频信号传输线14，在介质基板12的背部附着着第二射频信号传输线15、接地信号传输微带线18，射频接头13一端连接在第二射频信号传输线15，一端连接在接地信号传输微带线18。

图5为本具体实施方式中天线的上表面结构示意图。如图5所示，辐射贴片10和接地贴片11之间呈开槽式结构，开槽端口可以是垂线，也可有一定的弧度，也可一边是垂线一边带弧度。最好的结构形式是对称的弧度渐变曲线，这种结构可以有效的改善匹配，展宽频带，严格的对称结构保证了信号传输的可靠性。其中，金属片的边缘最佳展开规律为：y＝+Aepx+B，y为瓣间距，x为长度参数，p为放大因子，A决定于馈电位置，B为尺寸位移参数。

接地贴片11的长度大于辐射贴片10的长度，此种不对称结构进一步展宽了频带，实现多频段工作，辐射贴片10与接地贴片11对称的弧度曲线设计，保证了信号传输的稳定性。

图6为本具体实施方式中天线的背部结构示意图。结合图5和图6，可以看出射频信号传输微带线有两部分组成：介质基板12上表面的第一射频信号传输线14和介质基板12背部的第二射频信号传输线15，两部分通过第一过孔16连接在一起。上表面的第一射频信号传输微带线14一端与辐射贴片10连接，另一端穿过接地贴片11底端，与接地贴片11中间的缝隙为0.1mm-1.5mm，其中0.5mm为最佳。

接地信号传输微带线18附着在介质基板12的背部，通过第二过孔19与接地贴片11连接。介质基板12背部的第二射频信号传输微带线15和接地信号传输微带线18在同一水平面上，与辐射贴片10的间距为0.1mm-15mm，两条传输线间的距离(20)为0.1mm-50mm比较好，其中以0.5mm为最佳。

如图6所示，本具体实施方式中的天线采用介质基板背部馈电，射频接头13的接地部分与接地信号传输微带线18焊接在一起，射频接头13的信号输出与介质基板12背部的第二射频信号传输微带线15焊接在一起，实现信号的激励。使在辐射贴片10与接地贴片11、射频信号传输线与接地贴片11、射频信号传输线与接地信号传输线18之间激励起射频电磁场，并通过辐射贴片10四周与接地贴片11的缝隙向外辐射。

本具体实施方式中天线结构中射频信号传输通过两条射频信号传输微带线实现，介质基板上面的射频信号传输微带线穿过接地贴片底部边缘，通过过孔与介质基板背部的射频信号传输微带线连接，与介质基板背部的接地信号传输微带线构成平板开槽天线介质基板背部馈电的形式。实现了印刷电路板背部馈电，配合MMCXPCB座，解决了与集成电路对接的问题。集成电路模块可贴在介质基板背部接地贴片一端，天线的接地贴片与射频模块电路间的电磁干扰很小，同辐射贴片与射频模块电路间的电磁干扰相比要小得多，因此，这种解决方案可很好的保证天线以及射频模块的工作性能，又从结构上保证了小巧的特点。

只要保证了介质基板背部的射频信号传输线和接地信号传输线与辐射贴片的间距，任意改变介质基板的的厚度不会很大程度影响天线的性能，因此，这种设计方案可以保证天线足够的薄，便于集成到整个集成电路系统中。辐射贴片与接地贴片严重的不对称结构，展宽了天线的频带，实现了多频段工作。

这种天线的结构设计，使射频电子线路可与天线的接地贴片重叠使用，屏蔽掉了两者间的电磁干扰，保证了射频电路和天线的性能。接地贴片的下端大部分都可插在任何电子设备的插槽中使用，接地贴片与辐射贴片严重的不对称结构，与开槽端严格的对称弧度渐变设计，保证了此种应用不会影响到天线的性能。同时，在不增大整个系统尺寸的情况下，使天线的有效辐射面积足够大，提高了天线的增益。增加了射频信号传输微带线与接地贴片之间的缝隙面激励效果，进一步提高了天线的增益。

在保证增益的前提下，实现天线的准全向性，使天线在应用时不受方向要求的制约。从垂直贴片的方向看上去，此款设计天线靠近辐射贴片一端的前端、后端、上端、下端辐射能量最强。

这种天线结构简单，一致性好，成本低，便于批量生产。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1、一种天线，其特征在于，包括辐射贴片(10)、接地贴片(11)和介质基板(12)，所述辐射贴片(10)和所述接地贴片(11)附着在所述介质基板(12)的上表面，所述辐射贴片(10)和所述接地贴片(11)之间为开槽端口。

2、根据权利要求1所述的一种天线，其特征在于，所述的开槽端口为对称的弧度渐变曲线。

3、根据权利要求2所述的一种天线，其特征在于，所述弧度渐变曲线符合以下公式：y＝±Ae^px+B，其中y为瓣间距，x为长度参数，p为放大因子，A决定于馈电位置，B为尺寸位移参数。

4、根据权利要求1所述的一种天线，其特征在于，所述接地贴片(11)的长度大于所述辐射贴片(10)的长度。

5、根据权利要求1所述的一种天线，其特征在于，还包括射频信号传输微带线，所述射频信号传输微带线包括附着于介质基板(12)上表面的第一射频信号传输线(14)和附着于介质基板(12)背部的第二射频信号传输线(15)，两者通过第一过孔(16)连接，所述第一射频信号传输线(14)与所述辐射贴片(10)连接，并穿过所述接地贴片(11)底端，与所述接地贴片(11)之间距离0.1毫米到1.5毫米。

6.根据权利要求5所述的一种天线，其特征在于，所述第一射频信号传输线(14)与所述接地贴片(11)之间距离0.5毫米。

7、根据权利要求1、5或6所述的一种天线，其特征在于，还包括接地信号传输微带线(18)，所述接地信号传输微带线(18)附着于所述介质基板(12)的背部，通过第二过孔(19)与所述接地贴片(11)连接。

8、根据权利要求7所述的一种天线，其特征在于，所述第二射频信号传输线(15)与所述接地信号传输微带线(18)在同一水平面，与所述辐射贴片(10)距离0.1毫米到15毫米，所述第二射频信号传输线(15)与所述接地信号传输微带线(18)之间距离0.1毫米到50毫米。

9、根据权利要求8所述的一种天线，其特征在于，所述第二射频信号传输线(15)与所述接地信号传输微带线(18)之间距离0.5毫米。

10、根据权利要求8所述的一种天线，其特征在于，还包括射频接头(13)，所述射频接头(13)的接地部分与所述接地信号传输微带线(18)连接，所述射频接头(13)的信号输出部分与所述第二射频信号传输线(15)连接。