CN105406175A - 单片矩形全向天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单片矩形全向天线。它包括矩形基板、U形金属接地片、若干矩形辐射片，弯折线金属辐射结构，凹槽结构。本发明为了解决传统的全向天线增益低，板材贵，全向性不好的问题。本发明包括：基板21，由矩形金属片1、矩形金属片2、矩形金属片14所组成的U形金属接地片，矩形金属片15，矩形金属片3，由矩形金属片4、矩形金属片5、矩形金属片16、矩形金属片17、矩形金属片6、矩形金属片7、矩形金属片18、矩形金属片19、矩形金属片8、矩形金属片9、矩形金属片20所组成的弯折线金属辐射结构，由矩形金属片10、矩形金属片11、矩形金属片12、矩形金属片13所组成的凹陷结构。本发明用于室内室外的无线覆盖场合。

Description

单片矩形全向天线
技术领域
本发明涉及一种全向天线，具体涉及一种全向性良好的单片矩形全向天线，属于无线电通信领域。
背景技术
天线已随处可见，它已与我们的日常生活密切相关。例如，收听无线电广播的收音机需要天线，电视机需要天线，手机也需要天线。在一些建筑物、汽车、轮船、飞机上等都可以看见各种形式的天线。收音机、电视机使用的天线一般是接收天线，广播电视台的天线则为发射天线。而手机天线则收发共用，但须经过移动通信基站天线转收和转发。实际上，一切无线电设备(包括无线电通讯、广播、电视、雷达、导航等系统)都是利用无线电波来进行工作的，而从几MHz的超长波到四十多GHz的毫米波段电磁波的发射和接收都要通过天线来实现。天线是这样一个部件，作发射时，它将电路中的高频电流或馈电传输线上的导行波有效地转换成某种极化的空间电磁波，向规定的方向发射出去；作接收时，则将来自空间特定方向的某种极化的电磁波有效地转换为电路中的高频电流或传输线上的导行波。综上所述，天线的作用主要有两点：
(1)能量转换
对于发射天线，天线应将电路中的高频电流能量或传输线上的导行波能量尽可能多地转换为空间的电磁波能量辐射出去。对于接收天线，天线应将接收的电磁波能量最大限度地转换为电路中的高频电流能量输送到接收机。这就要求天线与发射机源或与接收机负载尽可能好的匹配。一副好的天线，就是一个好的能量转换器
(2)定向辐射或接收
对于发射天线，辐射的电磁波能量应尽可能集中在指定的方向上，而在其它方向不辐射或辐射很弱。对于接收天线，只接收来自指定方向上的的电磁波，在其它方向接收能力很弱或不接收。
发明内容
本发明为解决传统全向天线频带窄，全向性不良，增益低，板材昂贵的问题，进而提出一种单片矩形全向天线。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：矩形金属片1和矩形金属片14印刷在介质板左边距离边缘3~3.5mm，距离上下边缘分别为1.7~1.75mm，且矩形金属片2就印刷在矩形金属片2和矩形金属片14中间靠最最右边，矩形金属片15印刷在基板垂直方向的中间位置，水平方向距离基板左侧板边的53`54mm位置，矩形金属片3印刷在紧挨着矩形金属片15的右边，矩形金属片4印刷在矩形金属片3的右上方并挨着矩形金属片3右对齐，矩形金属片5印刷在紧挨着矩形金属片4的右边，矩形金属片16印刷在矩形金属片5的紧挨着的右下方，矩形金属片17印刷在紧挨着矩形金属片16的右方向下对齐，矩形金属片6印刷在矩形金属片17的右上方，并紧挨着矩形金属片7，矩形金属片7印刷在矩形金属片6的有边向上对齐，矩形金属片18印刷在矩形金属片7的右下方向右对齐，矩形金属片19印刷在矩形金属片18的右边向下对齐，矩形金属片8印刷在矩形金属片19的右上方向右对齐，矩形金属片9印刷在矩形金属片8的右边向上对齐，矩形金属片20印刷在矩形金属片9的右下方向右对齐，矩形金属片10印刷在矩形金属片20的右边向下对齐，矩形金属片11印刷在矩形金属片10的右边向下对齐，矩形金属片12印刷在矩形金属片11的右边向下对齐，矩形金属片13印刷在矩形金属片12的右边向下对齐。
本发明的有益效果是：解决了传统WIFI天线一般需要以天线阵形式才能解决增益低的问题，具有增益高，全向性好，结构简单易于加工，成本低。
附图说明
图1为天线二维模型图。
图2为天线三维模型图。
图3为回波损耗图。
图4为电压驻波比示意图。
图5为输入阻抗示意图。
图6为E面增益图。
图7为H面增益图。
图8为三维方向增益图a。
图9为三维方向增益图b。
具体实施方式
如图1所示，所述的矩形全向天线包括基板21，由矩形金属片1、矩形金属片2、矩形金属片14所组成的U形金属接地片，矩形金属片15，矩形金属片3，由矩形金属片4、矩形金属片5、矩形金属片16、矩形金属片17、矩形金属片6、矩形金属片7、矩形金属片18、矩形金属片19、矩形金属片8、矩形金属片9、矩形金属片20所组成的弯折线金属辐射结构，由矩形金属片10、矩形金属片11、矩形金属片12、矩形金属片13所组成的凹陷结构。
本实施方式中的U形金属接地片，可以很好的控制阻抗。
本实施方式中的弯折线金属辐射结构，增加了辐射片的长度，改变了电流分布，从而起到了改善增益和辐射方向图的效果。
本实施方式中的通过不同长度与宽度的矩形金属片单元所组成的凹槽结构，改善了电流分布，并调节了阻抗匹配。
如图1所示，矩形金属片1和矩形金属片14印刷在介质板左边距离边缘3~3.5mm，距离上下边缘分别为1.7~1.75mm，且矩形金属片2就印刷在矩形金属片1和矩形金属片14中间靠最最右边，矩形金属片15印刷在基板垂直方向的中间位置，水平方向距离基板左侧板边的53~54mm位置，矩形金属片3印刷在紧挨着矩形金属片15的右边，矩形金属片4印刷在矩形金属片3的右上方并挨着矩形金属片3右对齐，矩形金属片5印刷在紧挨着矩形金属片4的右边，矩形金属片16印刷在矩形金属片5的紧挨着的右下方，矩形金属片17印刷在紧挨着矩形金属片16的右方向下对齐，矩形金属片6印刷在矩形金属片17的右上方，并紧挨着矩形金属片7，矩形金属片7印刷在矩形金属片6的有边向上对齐，矩形金属片18印刷在矩形金属片7的右下方向右对齐，矩形金属片19印刷在矩形金属片18的右边向下对齐，矩形金属片8印刷在矩形金属片19的右上方向右对齐，矩形金属片9印刷在矩形金属片8的右边向上对齐，矩形金属片20印刷在矩形金属片9的右下方向右对齐，矩形金属片10印刷在矩形金属片20的右边向下对齐，矩形金属片11印刷在矩形金属片10的右边向下对齐，矩形金属片12印刷在矩形金属片11的右边向下对齐，矩形金属片13印刷在矩形金属片12的右边向下对齐。
本实施方式中的金属片13的设计提高了增益并起到阻抗匹配的作用。
本实施方式所述类矩形全向天线的介质板21厚度为0.6mm，介电常数为4.4左右。
本实施方式中天线的馈电部分使用50欧姆共面波导馈电。
所述的介质板21为FR4_epoxy，基板21长度为140mm，宽度12mm。矩形金属片（1）距离基板（21）左边缘3.5mm，距离基板（21）上边缘1.75mm，矩形金属片（14）距离基板（21）左边缘3.5mm，距离基板（21）下边缘1.75mm，矩形金属片（15）距离基板（21）左边缘53.56mm，距离基板（21）上下边缘都为5.75mm，矩形金属片（3）距离基板（21）的左边缘为25mm,距离上下边缘都为1.75mm，矩形金属片（4）距离基板（21）左边缘50mm，距离基板（21）上边缘为0.5mm，矩形金属片（5）距离基板（21）左边缘51mm,距离基板（21）上边缘为0.5mm，矩形金属片（16）距离基板（21）左边缘57mm,距离基板（21）下边缘为0.5mm，矩形金属片（17）距离基板（21）左边缘58mm,距离基板（21）下边缘为0.5mm，矩形金属片（6）距离基板（21）左边缘64mm,距离基板（21）上边缘为0.5mm，矩形金属片（7）距离基板（21）左边缘65mm,距离基板（21）上边缘为0.5mm，矩形金属片（18）距离基板（21）左边缘71mm,距离基板（21）下边缘为0.5mm，矩形金属片（19）距离基板（21）左边缘72mm,距离基板（21）下边缘为0.5mm，矩形金属片（8）距离基板（21）左边缘78mm,距离基板（21）上边缘为0.5mm，矩形金属片（9）距离基板（21）左边缘79mm,距离基板（21）上边缘为0.5mm，矩形金属片（20）距离基板（21）左边缘85mm,距离基板（21）下边缘为4.5mm，矩形金属片（10）距离基板（21）左边缘86mm,距离基板（21）下边缘为4.5mm，矩形金属片（11）距离基板（21）左边缘90mm,距离基板（21）下边缘为4.5mm，矩形金属片（12）距离基板（21）左边缘115mm,距离基板（21）下边缘为4.5mm，矩形金属片（13）距离基板（21）左边缘120mm,距离基板（21）下边缘为4.5mm。
本实施方式的技术效果是：如此设置，能使天线的全向性达到最优，可以保障回波损耗尽可能的小，增益大，全向性好。

Claims (8)

1.该矩形全向天线的特征在于：所述的矩形全向天线包括基板21，由矩形金属片1、矩形金属片2、矩形金属片14所组成的U形金属接地片，矩形金属片15，矩形金属片3，由矩形金属片4、矩形金属片5、矩形金属片16、矩形金属片17、矩形金属片6、矩形金属片7、矩形金属片18、矩形金属片19、矩形金属片8、矩形金属片9、矩形金属片20所组成的弯折线金属辐射结构，由矩形金属片10、矩形金属片11、矩形金属片12、矩形金属片13所组成的凹陷结构。
2.根据权利要求1，该矩形全向天线的特征在于：基板（21）为矩形单频天线的载体，U形金属接地片由两个平行的矩形金属片夹一个矩形金属片构成，其有效的控制了阻抗，弯折线结构由若干矩形金属片组成，增加了辐射片的长度，改变了电流分布，从而起到了改善增益和辐射方向图的效果，通过不同长度与宽度的矩形单元所组成的凹槽结构也是改善了电流分布并且调节了阻抗匹配。
3.根据权利要求1，该矩形全向天线的特征在于：矩形金属片（1）和矩形金属片（14）印刷在介质板左边距离边缘3~3.5mm，距离上下边缘分别为1.7~1.75mm，且矩形金属片（2）就印刷在矩形金属片（1）和矩形金属片（14）中间靠最最右边，矩形金属片（15）印刷在基板垂直方向的中间位置，水平方向距离基板左侧板边的53`54mm位置，矩形金属片（3）印刷在紧挨着矩形金属片（15）的右边，矩形金属片（4）印刷在矩形金属片（3）的右上方并挨着矩形金属片（3）右对齐，矩形金属片（5）印刷在紧挨着矩形金属片（4）的右边，矩形金属片（16）印刷在矩形金属片（5）的紧挨着的右下方，矩形金属片（17）印刷在紧挨着矩形金属片（16）的右方向下对齐，矩形金属片（6）印刷在矩形金属片（17）的右上方，并紧挨着矩形金属片（7），矩形金属片（7）印刷在矩形金属片（6）的有边向上对齐，矩形金属片（18）印刷在矩形金属片（7）的右下方向右对齐，矩形金属片（19）印刷在矩形金属片（18）的右边向下对齐，矩形金属片（8）印刷在矩形金属片（19）的右上方向右对齐，矩形金属片（9）印刷在矩形金属片（8）的右边向上对齐，矩形金属片（20）印刷在矩形金属片（9）的右下方向右对齐，矩形金属片（10）印刷在矩形金属片（20）的右边向下对齐，矩形金属片（11）印刷在矩形金属片（10）的右边向下对齐，矩形金属片（12）印刷在矩形金属片（11）的右边向下对齐，矩形金属片（13）印刷在矩形金属片（12）的右边向下对齐。
4.根据权利要求1所述的单片矩形全向天线，其特征在于：介质板（1）的厚度为0.6mm，尺寸为140mm*120mm。
5.根据权利要求1所述的单片矩形全向天线，只是实施例证，不限于此尺寸。
6.根据权利要求1所述的单片矩形全向天线，其特征在于：天线频率为2.45GHz,水平全向增益为4.5dB，基板材质为FR4_epoxy。
7.根据权利要求1所述的单片矩形全向天线，其特征在于：矩形金属片（1）的长度和宽度分别为17mm和2.5mm，矩形金属片（2）的长度和宽度分别为5.06mm和3.5mm，矩形金属片（14）的长度和宽度分别为17mm和2.5mm，矩形金属片（15）的长度和宽度分别为3.94mm和1mm，矩形金属片（3）的长度和宽度分别为24mm和8mm，矩形金属片（4）的长度和宽度分别为1mm和0.5mm，矩形金属片（5）的长度和宽度分别为7mm和1mm，矩形金属片（16）的长度和宽度分别为10mm和1mm，矩形金属片（17）的长度和宽度分别为7mm和1mm，矩形金属片（6）的长度和宽度分别为10mm和1mm，矩形金属片（7）的长度和宽度分别为7mm和1mm，矩形金属片（18）的长度和宽度分别为10mm和1mm，矩形金属片（19）的长度和宽度分别为7mm和1mm，矩形金属片（8）的长度和宽度分别为10mm和1mm，矩形金属片（9）的长度和宽度分别为7mm和1mm，矩形金属片（20）的长度和宽度分别为6mm和1mm，矩形金属片（10）的长度和宽度分别为4mm和3mm，矩形金属片（11）的长度和宽度分别为25mm和6mm，矩形金属片（12）的长度和宽度分别为5mm和3mm，矩形金属片（13）的长度和宽度分别为18mm和5mm。
8.根据权利要求1、2、3和4所述单片矩形全向天线，其特征在于：矩形金属片（1）距离基板（21）左边缘3.5mm，距离基板（21）上边缘1.75mm，矩形金属片（14）距离距离基板（21）左边缘3.5mm，距离基板（21）下边缘1.75mm，矩形金属片（15）距离基板（21）左边缘53.56mm，距离基板（21）上下边缘都为5.75mm，矩形金属片（3）距离基板（21）的左边缘为25mm,距离上下边缘都为1.75mm，矩形金属片（4）距离基板（21）左边缘50mm，距离基板（21）上边缘为0.5mm，矩形金属片（5）距离基板（21）左边缘51mm,距离基板（21）上边缘为0.5mm，矩形金属片（16）距离基板（21）左边缘57mm,距离基板（21）下边缘为0.5mm，矩形金属片（17）距离基板（21）左边缘58mm,距离基板（21）下边缘为0.5mm，矩形金属片（6）距离基板（21）左边缘64mm,距离基板（21）上边缘为0.5mm，矩形金属片（7）距离基板（21）左边缘65mm,距离基板（21）上边缘为0.5mm，矩形金属片（18）距离基板（21）左边缘71mm,距离基板（21）下边缘为0.5mm，矩形金属片（19）距离基板（21）左边缘72mm,距离基板（21）下边缘为0.5mm，矩形金属片（8）距离基板（21）左边缘78mm,距离基板（21）上边缘为0.5mm，矩形金属片（9）距离基板（21）左边缘79mm,距离基板（21）上边缘为0.5mm，矩形金属片（20）距离基板（21）左边缘85mm,距离基板（21）下边缘为4.5mm，矩形金属片（10）距离基板（21）左边缘86mm,距离基板（21）下边缘为4.5mm，矩形金属片（11）距离基板（21）左边缘90mm,距离基板（21）下边缘为4.5mm，矩形金属片（12）距离基板（21）左边缘115mm,距离基板（21）下边缘为4.5mm，矩形金属片（13）距离基板（21）左边缘120mm,距离基板（21）下边缘为4.5mm。
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