CN106207425A - 一种微带双层天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微带双层天线，包括有叠加在一起的第一PCB板及第二PCB板；所述第一PCB板顶面设有第一微带单元，所述第一微带单元包括有两个形状相同、对称设置微带振集；所述第二PCB板顶面设有第二微带单元；第一PCB板及第二PCB板叠加时，第二微带单元位于第二PCB板顶面及第一PCB底面；通过优良的双层结构设计，通过不断试验和参数调整下，实现了优良的前后比特性较好的天线性能及增益。本天线具有低剖面、宽带、高增益的特点，天线10dB阻抗带宽28 .4％，单个天线平均增益8 .2dBi。

Description

一种微带双层天线
技术领域
本发明涉及一种微带双层天线。
背景技术
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天线，并将高频电流直接激励的天线结构称作有源天线，反之称作无源天线；现有天线中，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，通过调整后的天线以及普通天线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，对天线的要求也越来越高，目前的天线的增益、方向性、前后比均需要获得突破。
发明内容
本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种微带双层天线。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：一种微带双层天线，包括有叠加在一起的第一PCB板及第二PCB板；所述第一PCB板顶面设有第一微带单元，所述第一微带单元包括有两个形状相同、对称设置微带振集；所述第二PCB板顶面设有第二微带单元；第一PCB板及第二PCB板叠加时，第二微带单元位于第二PCB板顶面及第一PCB底面。
其中，每个微带振集包括有一个梯形的梯形振子臂、分别设于梯形振子臂的两侧的、呈三角形的第一角臂和第二角臂；第一角臂、第二角臂与梯形振子臂之间均连设有弧形连接臂；
每个第一角臂和第二角臂的一个角均指向第一PCB板的中心；每个第一角臂和第二角臂靠近第一PCB板中心的角处设有条形空槽；每个第一角臂和第二角臂上还设有镂空单元，镂空单元包括有F形镂空杆；每第一微带单元还包括有两个矩形馈电片，每个微带振集的梯形振子臂分别与对应的矩形馈电片馈电耦合连接。
所述第二微带单元包括有圆环形的环形辐射臂，所述环形辐射臂向内延伸出有两个相对设置的横杆，每个横杆向中心延伸出弧形的弧形辐射臂。
其中，两个馈电耦合片相邻处均设有一个耦合缺口。
其中，所述第一PCB板及第二PCB板叠加在一起时，每个横杆位于相应微带振集的梯形振子臂的垂直投影区域内。
其中，每个第一角臂和第二角臂的三个角均为圆弧角。
其中，两个弧形辐射臂之间的最大距离为M，最小距离为N，条形空槽的长度为L，则M=N+0.86L。
其中，所述第一PCB板和第二PCB板均为正方形，所述第一PCB板的四个角处设有L形的隔离微带臂；
其中，两个微带振集中间设有两个T形寄生振子臂；
其中，所述第一PCB板和第二PCB板均为正方形，且第一PCB板和第二PCB板均有两个边上设有矩形寄生振子臂；
本发明的有益效果为：通过优良的双层结构设计，通过不断试验和参数调整下，实现了优良的前后比特性较好的天线性能及增益。本天线具有低剖面、宽带、高增益的特点，天线10dB阻抗带宽28 .4％，单个天线平均增益8 .2dBi。
附图说明
图1是本发明的主视图；
图2是第一PCB板的俯视图；
图3是第二PCB板的俯视图；
图4是微带振集的结构示意图；
图5是本发明天线具体实施例的S11参数的仿真和测试曲线图。
图6是本发明天线具体实施例的增益仿真测试曲线图和效率测试曲线图；
图7是本发明天线具体实施例在5GHz的归一化辐射方向图。
图1至图7中的附图标记说明：
H1-第一PCB板；H11-梯形振子臂；H12-弧形连接臂；H13-第一角臂；H14-第二角臂；H15-条形空槽；H16-镂空单元；H17-形镂空杆；
H2-第二PCB板；H21-环形辐射臂；H22-横杆；H23-弧形辐射臂；
H3-矩形馈电片；H4-矩形寄生振子臂；H5-隔离微带臂；H6-T形寄生振子臂。
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7所示，本实施例所述的一种微带双层天线，包括有叠加在一起的第一PCB板H1及第二PCB板H2；所述第一PCB板H1顶面设有第一微带单元，所述第一微带单元包括有两个形状相同、对称设置微带振集；所述第二PCB板H2顶面设有第二微带单元；第一PCB板H1及第二PCB板H2叠加时，第二微带单元位于第二PCB板H2顶面及第一PCB底面；本实施例所述的一种微带双层天线，每个微带振集包括有一个梯形的梯形振子臂H11、分别设于梯形振子臂H11的两侧的、呈三角形的第一角臂H13和第二角臂H14；第一角臂H13、第二角臂H14与梯形振子臂H11之间均连设有弧形连接臂H12；每个第一角臂H13和第二角臂H14的一个角均指向第一PCB板H1的中心；每个第一角臂H13和第二角臂H14靠近第一PCB板H1中心的角处设有条形空槽H15；每个第一角臂H13和第二角臂H14上还设有镂空单元H16，镂空单元H16包括有F形镂空杆H17；每个微带振集还包括有一个矩形馈电片H3，每个微带振集的梯形振子臂H11分别与对应的矩形馈电片H3馈电耦合连接。所述第二微带单元包括有圆环形的环形辐射臂H21，所述环形辐射臂H21向内延伸出有两个相对设置的横杆H22，每个横杆H22向中心延伸出弧形的弧形辐射臂H23。第一PCB板H1及第二PCB板H2叠加时，第一微带单元和第二微带单元相互作用时，在尽可能的避免耦合干扰后，其能达到优异的天线特性，参照图5，本发明实施例仿真与测试的|S11|参数较为吻合，测试的10dB阻抗带宽是28.4％，阻带|S11|接近于0。参照图6，本发明实施例仿真与测试的增益曲线比较吻合，测试通带内平均增益8.2dBi,并且在通带边沿有很高的滚降度，在很宽的阻带内带外抑制超过20dBi，0～10GHz范围内有较好的滤波效果。本发明实施例的带内效率高达95％。参阅图7，中心频率5GHz的归一化方向图。最大辐射方向在辐射体的正上方，主极化比交叉极化大25dBi以上。通带内其他频率的方向图与5GHz的方向图类似，整个通带内方向图稳定。
本实施例所述的一种微带双层天线，两个馈电耦合片相邻处均设有一个耦合缺口。可以有效降低耦合干扰。
本实施例所述的一种微带双层天线，所述第一PCB板H1及第二PCB板H2叠加在一起时，每个横杆H22位于相应微带振集的梯形振子臂H11的垂直投影区域内。增加增益，减少场外干扰。
本实施例所述的一种微带双层天线，每个第一角臂H13和第二角臂H14的三个角均为圆弧角。电流更圆滑，增加带宽。
本实施例所述的一种微带双层天线，两个弧形辐射臂H23之间的最大距离为M，最小距离为N，条形空槽H15的长度为L，则M=N+0.86L。满足该公式的时候，测试通带内平均增益可达到9.15dBi的水平。
本实施例所述的一种微带双层天线，所述第一PCB板H1和第二PCB板H2均为正方形，所述第一PCB板H1的四个角处设有L形的隔离微带臂H5；增加隔离性，减少驻波比。
本实施例所述的一种微带双层天线，两个微带振集中间设有两个T形寄生振子臂H6；具体的一个T形寄生振子臂H6的凸臂设于两个微带振集的相邻两个第一角臂H13之间，另一个T形寄生振子臂H6的凸臂设于两个微带振集的相邻两个第一角臂H13之间，能有效降低驻波比，提高天线特性。
本实施例所述的一种微带双层天线，所述第一PCB板H1和第二PCB板H2均为正方形，且第一PCB板H1和第二PCB板H2均有两个边上设有矩形寄生振子臂H4；有效增加增益。
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 (7)

1.一种微带双层天线，其特征在于：’’包括有叠加在一起的第一PCB板（H1）及第二PCB板（H2）；所述第一PCB板（H1）顶面设有第一微带单元，所述第一微带单元包括有两个形状相同、对称设置微带振集；所述第二PCB板（H2）顶面设有第二微带单元；第一PCB板（H1）及第二PCB板（H2）叠加时，第二微带单元位于第二PCB板（H2）顶面及第一PCB底面；
所述第一PCB板（H1）和第二PCB板（H2）均为正方形，所述第一PCB板（H1）的四个角处设有L形的隔离微带臂（H5）；
两个微带振集中间设有两个T形寄生振子臂（H6）。
2.根据权利要求1所述的一种微带双层天线，其特征在于：每个微带振集包括有一个梯形的梯形振子臂（H11）、分别设于梯形振子臂（H11）的两侧的、呈三角形的第一角臂（H13）和第二角臂（H14）；第一角臂（H13）、第二角臂（H14）与梯形振子臂（H11）之间均连设有弧形连接臂（H12）；
每个第一角臂（H13）和第二角臂（H14）的一个角均指向第一PCB板（H1）的中心；每个第一角臂（H13）和第二角臂（H14）靠近第一PCB板（H1）中心的角处设有条形空槽（H15）；每个第一角臂（H13）和第二角臂（H14）上还设有镂空单元（H16），镂空单元（H16）包括有F形镂空杆（H17）；第一微带单元还包括有两个矩形馈电片（H3），每个微带振集的梯形振子臂（H11）分别与对应的矩形馈电片（H3）馈电耦合连接。
3.每个第一角臂（H13）和第二角臂（H14）的一个角均指向第一PCB板（H1）的中心；每个第一角臂（H13）和第二角臂（H14）靠近第一PCB板（H1）中心的角处设有条形空槽（H15）；每个第一角臂（H13）和第二角臂（H14）上还设有镂空单元（H16），镂空单元（H16）包括有F形镂空杆（H17）；第一微带单元还包括有两个矩形馈电片（H3），每个微带振集的梯形振子臂（H11）分别与对应的矩形馈电片（H3）馈电耦合连接。所述第二微带单元包括有圆环形的环形辐射臂（H21），所述环形辐射臂（H21）向内延伸出有两个相对设置的横杆（H22），每个横杆（H22）向中心延伸出弧形的弧形辐射臂（H23）。
4.根据权利要求2所述的一种微带双层天线，其特征在于：两个馈电耦合片相邻处均设有一个耦合缺口。
5.根据权利要求2所述的一种微带双层天线，其特征在于：所述第一PCB板（H1）及第二PCB板（H2）叠加在一起时，每个横杆（H22）位于相应微带振集的梯形振子臂（H11）的垂直投影区域内。
6.根据权利要求2所述的一种微带双层天线，其特征在于：每个第一角臂（H13）和第二角臂（H14）的三个角均为圆弧角。
7.根据权利要求2所述的一种微带双层天线，其特征在于：两个弧形辐射臂（H23）之间的最大距离为M，最小距离为N，条形空槽（H15）的长度为L，则M=N+0.86L。
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