CN104701616A - 一种天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种天线；通过设置反射板以及设于反射板上的多个单极性微带振子；所述单极性微带振子，包括有主PCB板，所述主PCB板上对称设置有两个微带辐射区；所述每个微带辐射区包括有微带上弧边以及微带下弧边，所述微带上弧边和微带下弧边闭合形成一个封闭的区域；所述每个微带辐射区内设有多个独立的二分之一波长的微带单元；其在800MHz至950MHz频段均表现出优良的通信电气参数性能，具体的，单个辐射单元最低频点前后比均大于31dB，在950MHz, 单个辐射单元最低频点前后比均为36dB；而低频点增益均大于9.35dBi,频带内平均增益大于9.8dBi。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，具体涉及一种天线。
背景技术
目前，微带天线成为通信中，尤其是小型化天线的主流。天线是一种把高频电流转化成无线电波发射到空间，同时可以收集空间无线电波并产生高频电流的装置。天线可看作由电容和电感组成的调谐电路；该调谐电路在某些频率点，其容性和感性将相互抵消，电路表现出纯阻性，该现象称之为谐振，而谐振现象对应的工作频点即为谐振频率点，处于天线谐振频率点的能量，其辐射特性最强；并将具有谐振特性的天线结构称作天线振子，并将高频电流直接激励的天线结构称作有源振子，反之称作无源振子；现有振子中，包括物理振子以及微带振子，在根据实际使用的需要对天线进行设计时，为了使得天线的谐振频率点满足设定要求，需要对天线的输入阻抗进行调整，通过调整后的振子以及普通振子依然不能满足目前通信标准的要求，目前通信标准越来越高，对微带振子的要求也越来越高，目前的振子的增益、方向性、前后比均需要获得突破，最重要的是满足小型化的前提下实现上述突破。
发明内容
本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种一种高增益、方向性好、且能实现小型化的天线。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：一种天线，包括有反射板以及设于反射板上的多个单极性微带振子；所述单极性微带振子，包括有主PCB板，所述主PCB板上对称设置有两个微带辐射区；所述每个微带辐射区包括有微带上弧边以及微带下弧边，所述微带上弧边和微带下弧边闭合形成一个封闭的区域；所述每个微带辐射区内设有多个独立的二分之一波长的微带单元；所述每个微带单元两端宽中间窄呈哑铃状；所述多个独立的二分之一波长微带单元分为一个第一微带单元、两个第二微带单元、两个第三微带单元、两个第四微带单元以及一个第五微带单元；
所述第一微带单元设于靠近微带下弧边的一侧，第五微带单元设于靠近微带上弧边的一侧，所述两个第二微带单元分别设于第一微带单元的上方的两侧且在同一水平线上，所述两个第三微带单元分别设于两个第二微带单元的上方的两侧且在同一水平线上，所述两个第四微带单元分别设于第三微带单元的上方且在同一水平线上；
所述第一微带单元的一端与一个第二微带单元的一端电连接，所述第一微带单元的另一端与另一个第二微带单元的一端电连接，所述一个第二微带单元的另一端与一个第三微带单元的一端电连接，所述另一个第二微带单元的另一端与另一个第三微带单元的一端电连接，所述一个第三微带单元的另一端与一个第四微带单元的一端连接，所述另一个第三微带单元的另一端与另一个第四微带单元的一端连接，所述一个第四微带单元的另一端和另一个第四微带单元的另一端分别与第五微带单元的两端电连接。
优选的，还包括两条微带馈电线；所述微带馈电线的一端与对应的微带辐射区的第一微带单元电连接，另一端与主PCB板上的对应的过孔电连接。
优选的，所述每个微带单元的导电层厚度为0.5mm-1.5mm之间。
优选的，所述微带馈电线包括有一个N字形的N形隔离部以及从N形隔离部一端延伸出的连接部；所述N形隔离部的另一端与过孔电连接；所述两个N形隔离部的拱处均向外。
优选的，所述第三微带单元与第四微带单元之间还设有一T字形的微带T形隔离部。
优选的，所述微带上弧边的弧度角α1为90°-120°。
优选的，所述每个微带单元的中间设有一两头为弧形中间为矩形的通孔。
优选的，所述通孔内填充有二氧化硅半导体。
优选的，所述主PCB板的边缘设有一圈微带隔离环线。
优选的，所述主PCB板的上下两侧设有锯齿状的微带隔离齿线。
优选的，所述主PCB的微带辐射区的上部和下部均设有两段在同一水平线上的微带隔离直线，所述两段微带直线的靠近的两端设有隔离微带电容。
优选的，所述微带单元的中间部分的边缘呈锯齿状。
本发明的有益效果为：通过设置反射板以及设于反射板上的多个单极性微带振子；所述单极性微带振子，包括有主PCB板，所述主PCB板上对称设置有两个微带辐射区；所述每个微带辐射区包括有微带上弧边以及微带下弧边，所述微带上弧边和微带下弧边闭合形成一个封闭的区域；所述每个微带辐射区内设有多个独立的二分之一波长的微带单元；所述每个微带单元两端宽中间窄呈哑铃状；所述多个独立的二分之一波长微带单元分为一个第一微带单元、两个第二微带单元、两个第三微带单元、两个第四微带单元以及一个第五微带单元；其在800MHz至950MHz频段均表现出优良的通信电气参数性能，具体的，单个辐射单元最低频点前后比均大于31dB，在950MHz, 单个辐射单元最低频点前后比均为36dB；而低频点增益均大于9.35dBi,频带内平均增益大于9.8dBi。
附图说明
图1是本发明的俯视图；
图2是本发明的单极性微带振子俯视图；
图3是本发明的单极性微带振子俯视图；
图4是微带单元的俯视图；
图5是微带单元的正视图；
图6是在频率为800MHZ时前后比的实验数据图；
图7是在频率为890MHZ时前后比的实验数据图；
图8是在频率为920MHZ时前后比的实验数据图；
图9是在频率为950MHZ时前后比的实验数据图；
图10是在频率为800MHZ时表示增益的方向图；
图11是在频率为890MHZ时表示增益的方向图；
图12是在频率为950MHZ时表示增益的方向图；
图1至图12中的附图标记说明：
a-反射板；
1-主PCB板；11-微带隔离环线；12-微带隔离齿线；13-微带隔离直线；
2-微带辐射区；21-微带上弧边；22-微带下弧边；
31-过孔；32-N形隔离部；33-连接部；
41-第一微带单元；42-第二微带单元；43-第三微带单元；44-第四微带单元；45-第五微带单元；
5-微带T形隔离部；
6-通孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。
如图1至图12所示，本实施例所述的一种天线，包括有反射板a以及设于反射板a上的多个单极性微带振子；所述单极性微带振子，包括有主PCB板1，所述主PCB板1上对称设置有两个微带辐射区2；所述每个微带辐射区2包括有微带上弧边21以及微带下弧边22，所述微带上弧边21和微带下弧边22闭合形成一个封闭的区域；所述每个微带辐射区2内设有多个独立的二分之一波长的微带单元；所述每个微带单元两端宽中间窄呈哑铃状；所述多个独立的二分之一波长微带单元分为一个第一微带单元41、两个第二微带单元42、两个第三微带单元43、两个第四微带单元44以及一个第五微带单元45；
所述第一微带单元41设于靠近微带下弧边22的一侧，第五微带单元45设于靠近微带上弧边21的一侧，所述两个第二微带单元42分别设于第一微带单元41的上方的两侧且在同一水平线上，所述两个第三微带单元43分别设于两个第二微带单元42的上方的两侧且在同一水平线上，所述两个第四微带单元44分别设于第三微带单元43的上方且在同一水平线上；
所述第一微带单元41的一端与一个第二微带单元42的一端电连接，所述第一微带单元41的另一端与另一个第二微带单元42的一端电连接，所述一个第二微带单元42的另一端与一个第三微带单元43的一端电连接，所述另一个第二微带单元42的另一端与另一个第三微带单元43的一端电连接，所述一个第三微带单元43的另一端与一个第四微带单元44的一端连接，所述另一个第三微带单元43的另一端与另一个第四微带单元44的一端连接，所述一个第四微带单元44的另一端和另一个第四微带单元44的另一端分别与第五微带单元45的两端电连接。
通过不断的微带电路结构设计，以及通过不断试验和参数调整下，最终确定了此微带电路结构，在800MHZ至950MHZ频段均表现出优良的通信电气参数性能，具体的，单个辐射单元最低频点前后比大于30dB,频带内前后比平均大于32dB；低频点增益大于9.37dBi,频带内平均增益大于9.8dBi。
具体实际测试结果如下表HFSS15软件计算：
测试频带段
频带内前后比
对应增益
800MHz
31.225dB
9.3521dBi
820MHz
31.927dB
9.4956dBi
850MHz
32.312dB
9.5352dBi
870MHz
32.807dB
9.6149dBi
890MHz
33.635dB
9.7550dBi
910MHz
33.908dB
9.8321dBi
920MHz
34.135dB
9.9115dBi
940MHz
35.232dB
9.9960dBi
950 MHz
36.000dB
10.200dBi
如上表所示，其在800MHz至950MHz频段均表现出优良的通信电气参数性能，具体的，单个辐射单元最低频点前后比均大于31dB，在950MHz, 单个辐射单元最低频点前后比均为36dB；而低频点增益均大于9.35dBi,频带内平均增益大于9.8dBi。
具体从实验数据中截取四个频段的前后比数据图以及三个频段的增益数据图，如图6至图12，在800MHz至950MHz实现了优良的前后比特性，其中，在800MHz时，如图6，其频带内前后比为31.225dB；在890MHz时，如图7，其频带内前后比为33.635dB； 在920MHz时，如图8，其频带内前后比为34.135dB；在950MHz时，如图9，其频带内前后比为36.000dB；而在增益上的表现：如图10，其在800MHz时，其增益达到：9.3521 dBi；如图11，其在890MHz时，其增益达到：9.7550 dBi；如图12，其在950MHz时，其增益达到：10.200dBi；可以得知，其平均内前后比大于33dB，其增益平均大于9.8dBi。
本实施例所述的一种天线，还包括两条微带馈电线；所述微带馈电线的一端与对应的微带辐射区2的第一微带单元41电连接，另一端与主PCB板1上的对应的过孔31电连接；通过此结构，可以方便的将馈电线与主PCB板1，即微带电路实现融合一体化。
本实施例所述的一种天线，所述每个微带单元的导电层厚度d为0.5mm-1.5mm之间。如图4所述，所述d的厚度即蚀刻PCB上单层覆铜层的厚度；位于此厚度，其能有效增加PCB板稳固性，即微带电路的稳定性，有能保证实现上述实验数据的实现；又不至于过厚，而增加的互干扰性。
本实施例所述的一种天线，所述微带馈电线包括有一个N字形的N形隔离部32以及从N形隔离部32一端延伸出的连接部33；所述N形隔离部32的另一端与过孔31电连接；所述两个N形隔离部32的拱处均向外。增加N形隔离部32且拱处均向外在实验上增加了馈电线之间的隔离度，降低互相干扰，降低因为馈电线互扰产生的假耦合。
本实施例所述的一种天线，所述第三微带单元43与第四微带单元44之间还设有一T字形的微带T形隔离部5；此结构可以有效增加产品隔离度，在软件仿真中，隔离度可达30dB。
本实施例所述的一种天线，所述微带上弧边21的弧度角α1为90°-120°。在此弧度角α1时，通过实验和仿真以及最终测试发现，在此弧度角范围内，实现上述实验数据的稳定性最佳。
本实施例所述的一种天线，所述每个微带单元的中间设有一两头为弧形中间为矩形的通孔6。所述通孔6内填充有二氧化硅半导体。此结构，在单个微带单元中增加了电流路径长度，间接的增加了辐射增益及前后比，通信性能进一步提高。
本实施例所述的一种天线，所述主PCB板1的边缘设有一圈微带隔离环线11。此结构可以有效增加产品隔离度，在软件仿真中，隔离度可达30dB。
本实施例所述的一种天线，所述主PCB板1的上下两侧设有锯齿状的微带隔离齿线12；此结构可以有继续效增加产品隔离度，在软件仿真中，隔离度可达30dB。
本实施例所述的一种天线，所述主PCB的微带辐射区2的上部和下部均设有两段在同一水平线上的微带隔离直线13，所述两段微带直线的靠近的两端设有隔离微带电容；隔离微带电容可以有效去除靠近微带隔离齿线12在隔离时产生的偶信号，增加信号纯净。
本实施例所述的一种天线，所述微带单元的中间部分的边缘呈锯齿状；如图3所示，此结构实现了微带单元的辐射程度和增益程度，此结构，在单个微带单元中增加了电流路径长度，间接的增加了辐射增益及前后比，通信性能进一步提高；在软件仿真以及实际测算当中，增益明显增强，在原有增益上增加0.2-0.6dBi。
以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。
Claims (10)
1.一种天线，其特征在于：包括有反射板（a）以及设于反射板（a）上的多个单极性微带振子；所述单极性微带振子，包括有主PCB板（1），所述主PCB板（1）上对称设置有两个微带辐射区（2）；所述每个微带辐射区（2）包括有微带上弧边（21）以及微带下弧边（22），所述微带上弧边（21）和微带下弧边（22）闭合形成一个封闭的区域；所述每个微带辐射区（2）内设有多个独立的二分之一波长的微带单元；所述每个微带单元两端宽中间窄呈哑铃状；所述多个独立的二分之一波长微带单元分为一个第一微带单元（41）、两个第二微带单元（42）、两个第三微带单元（43）、两个第四微带单元（44）以及一个第五微带单元（45）；
所述第一微带单元（41）设于靠近微带下弧边（22）的一侧，第五微带单元（45）设于靠近微带上弧边（21）的一侧，所述两个第二微带单元（42）分别设于第一微带单元（41）的上方的两侧且在同一水平线上，所述两个第三微带单元（43）分别设于两个第二微带单元（42）的上方的两侧且在同一水平线上，所述两个第四微带单元（44）分别设于第三微带单元（43）的上方且在同一水平线上；
所述第一微带单元（41）的一端与一个第二微带单元（42）的一端电连接，所述第一微带单元（41）的另一端与另一个第二微带单元（42）的一端电连接，所述一个第二微带单元（42）的另一端与一个第三微带单元（43）的一端电连接，所述另一个第二微带单元（42）的另一端与另一个第三微带单元（43）的一端电连接，所述一个第三微带单元（43）的另一端与一个第四微带单元（44）的一端连接，所述另一个第三微带单元（43）的另一端与另一个第四微带单元（44）的一端连接，所述一个第四微带单元（44）的另一端和另一个第四微带单元（44）的另一端分别与第五微带单元（45）的两端电连接。
2.根据权利要求1所述的一种天线，其特征在于：还包括两条微带馈电线；所述微带馈电线的一端与对应的微带辐射区（2）的第一微带单元（41）电连接，另一端与主PCB板（1）上的对应的过孔（31）电连接。
3.根据权利要求1所述的一种天线，其特征在于：所述每个微带单元的导电层厚度为0.5mm-1.5mm之间。
4.根据权利要求2所述的一种天线，其特征在于：所述微带馈电线包括有一个N字形的N形隔离部（32）以及从N形隔离部（32）一端延伸出的连接部（33）；所述N形隔离部（32）的另一端与过孔（31）电连接；所述两个N形隔离部（32）的拱处均向外。
5.根据权利要求1所述的一种天线，其特征在于：所述第三微带单元（43）与第四微带单元（44）之间还设有一T字形的微带T形隔离部（5）。
6.根据权利要求1所述的一种天线，其特征在于：所述微带上弧边（21）的弧度角α1为90°-120°。
7.根据权利要求1所述的一种天线，其特征在于：所述主PCB板（1）的边缘设有一圈微带隔离环线（11）。
8.根据权利要求1所述的一种天线，其特征在于：所述主PCB板（1）的上下两侧设有锯齿状的微带隔离齿线（12）。
9.根据权利要求1所述的一种天线，其特征在于：所述主PCB的微带辐射区（2）的上部和下部均设有两段在同一水平线上的微带隔离直线（13），所述两段微带直线的靠近的两端设有隔离微带电容。
10.根据权利要求1所述的一种天线，其特征在于：所述微带单元的中间部分的边缘呈锯齿状。
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Application publication date: 20150610 |
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