CN106384882B - 贴片天线和贴片天线制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种贴片天线和贴片天线制造方法，涉及通信领域，用于解决采用双极化方式的贴片天线，PCB空间利用率低的问题。贴片天线包括：第一贴片天线阵列和第二贴片天线阵列，第一贴片天线阵列包括M个第一贴片阵子和第一馈电网络，第二贴片天线阵列包括N个第二贴片阵子和第二馈电网络，M个第一贴片阵子与N个第二贴片阵子具有L个共用贴片阵子，属于同一贴片天线阵列的相邻贴片阵子相互电连接，第一馈电网络沿第一极化方向与第一贴片阵子电连接，第二馈电网络沿第二极化方向与第二贴片阵子电连接，第一极化方向与第二极化方向不同。本发明实施例应用于双极化贴片天线设计。

Description

贴片天线和贴片天线制造方法

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种贴片天线和贴片天线制造方法。

背景技术

在无线通信领域，随着用户环境的更加复杂，用户对传送速率的要求越来越高，在此情况下对于天线的要求就是在满足带宽的情况下，能够提供足够高的增益。

在天线的设计中要实现高增益的方法有很多，其中一种就是使用贴片阵列来实现。贴片阵列是指采用多个贴片天线组成的阵列，贴片阵子的数量越多，实现的天线增益越大。如图1所示为由四个贴片组成的一种极化方式的贴片阵列，包括贴片01、馈电网络02和馈点03。但是一般在无线通信系统中采用双极化天线来传输数据，以减小两套天线之间的相关性，如图2中所示为双极化方式的天线阵列，每个极化方式的天线均需要占用相应的PCB(英文全称：printed circuit board，中文全称：印制电路板)空间，PCB空间利用率低。

发明内容

本发明的实施例提供一种贴片天线和贴片天线制造方法，用于解决采用双极化方式的贴片天线，PCB空间利用率低的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供了一种贴片天线，覆于印制电路板PCB一侧，所述贴片天线包括：第一贴片天线阵列和第二贴片天线阵列，所述第一贴片天线阵列包括M个第一贴片阵子和第一馈电网络，所述第二贴片天线阵列包括N个第二贴片阵子和第二馈电网络，所述M个第一贴片阵子与所述N个第二贴片阵子具有L个共用贴片阵子，属于同一贴片天线阵列的相邻贴片阵子相互电连接，所述第一馈电网络沿第一极化方向与所述第一贴片阵子电连接，所述第二馈电网络沿第二极化方向与所述第二贴片阵子电连接，所述第一极化方向与所述第二极化方向不同，L<M，L<N，M＝N，L、M、N为正整数。

第二方面，提供了一种贴片天线制造方法，包括：在印制电路板PCB一侧覆盖第一贴片天线阵列和第二贴片天线阵列，所述第一贴片天线阵列包括M个第一贴片阵子和第一馈电网络，所述第二贴片天线阵列包括N个第二贴片阵子和第二馈电网络，所述M个第一贴片阵子与所述N个第二贴片阵子具有L个共用贴片阵子，属于同一贴片天线阵列的相邻贴片阵子相互电连接，所述第一馈电网络沿第一极化方向与所述M个第一贴片阵子电连接，所述第二馈电网络沿第二极化方向与所述N个第二贴片阵子电连接，所述第一极化方向与所述第二极化方向不同，L<M，L<N，M＝N，L、M、N为正整数。

本发明的实施例提供的贴片天线和贴片天线制造方法，贴片天线包括第一贴片天线阵列和第二贴片天线阵列，第一贴片天线阵列的部分贴片阵子与第二贴片天线阵列的部分贴片阵子是共用贴片阵子，并且第一贴片天线阵列的馈电网络与第二贴片天线阵列的馈电网络沿不同极化方向与各自贴片天线阵列的贴片阵子电连接，最终形成不同极化方式的贴片天线。由于第一贴片天线阵列和第二贴片天线阵列共享共用贴片阵子，该共用贴片阵子所占PCB面积即是节省出来的PCB面积，当共用贴片阵子所占比例越大，则节省PCB面积越多。解决了采用双极化方式的贴片天线，PCB空间利用率低的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例提供的四个贴片组成的一种极化方式的贴片阵列的示意图；

图2为双极化方式的天线阵列的示意图；

图3为本发明的实施例提供的通信设备的结构示意图；

图4为本发明的实施例提供的贴片天线的结构示意图；

图5为本发明的实施例提供的一种贴片天线阵列内各贴片阵子的排列方式的示意图；

图6为本发明的实施例提供的在PCB另一侧覆盖接地铜皮的示意图；

图7为本发明的实施例提供的一种优选的贴片天线的结构示意图；

图8为本发明的实施例提供的一种优选的贴片天线的辐射图；

图9为本发明的实施例提供的一种优选的贴片天线的隔离度示意图；

图10为本发明的实施例提供的一种贴片天线制造方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种通信设备，参照图3中所示，包括PCB 04和高频电流能量收发装置05。在PCB 04上覆有贴片天线06，并且贴片天线06通过馈线电连接至高频电流能量收发装置05。

本发明实施例提供的贴片天线、贴片天线制造方法、PCB和通信设备，通过两个极化方向的贴片天线共用部分贴片阵子的方式，仅少量增加PCB面积(非共用贴片阵子所占面积)，即实现了双极化天线。首先PCB面积增加较少，不需要多层PCB，降低PCB成本，其次，馈电网络简单，降低了馈电网络带来的损耗。

实施例1、

本发明实施例提供了一种贴片天线，应用于上述通信设备，参照图4中所示，该贴片天线覆于PCB(图4中未示出)一侧，该贴片天线包括：第一贴片天线阵列61和第二贴片天线阵列62。第一贴片天线阵列61包括M个第一贴片阵子611和第一馈电网络612，第二贴片天线阵列62包括N个第二贴片阵子621和第二馈电网络622，M个第一贴片阵子611与N个第二贴片阵子621具有L个共用贴片阵子600，属于同一贴片天线阵列的相邻贴片阵子相互电连接，第一馈电网络612沿第一极化方向与第一贴片阵子611电连接，以形成第一种极化方式；第二馈电网络622沿第二极化方向与第二贴片阵子621电连接，以形成第二种极化方式；第一极化方向与第二极化方向不同，L<M，L<N，M＝N，L、M、N为正整数。馈电网络用于将能量送入各个贴片阵子。M＝N是为了保证两个贴片天线阵列的发射和接收方式相同。

需要说明的是，本发明实施例不限定同一贴片天线阵列内各贴片阵子的排列方式，例如可以如图5中所示呈矩阵式排列方式或本领域技术人员还可以想到其他排列方式，本发明实施例在此不再赘述。本发明实施例优选的如图5中所示呈矩阵式排列，以尽量节省PCB面积，提高天线增益。

本发明实施例提供的贴片天线，包括第一贴片天线阵列和第二贴片天线阵列，第一贴片天线阵列的部分贴片阵子与第二贴片天线阵列的部分贴片阵子是共用贴片阵子，并且第一贴片天线阵列的馈电网络与第二贴片天线阵列的馈电网络沿不同极化方向与各自贴片天线阵列的贴片阵子电连接，最终形成不同极化方式的贴片天线。由于第一贴片天线阵列和第二贴片天线阵列共享共用贴片阵子，该共用贴片阵子所占PCB面积即是节省出来的PCB面积，当共用贴片阵子所占比例越大，则节省PCB面积越多。解决了采用双极化方式的贴片天线，PCB空间利用率低的问题。

优选的，第一极化方向与第二极化方向为互相垂直的方向。

优选的，第一贴片天线阵列61和第二贴片天线阵列62的每个贴片阵子为矩形。

优选的，同一贴片天线阵列内相邻贴片阵子之间通过铜皮导线相互连接。

优选的，参照图4中所示，第一贴片天线阵列61还包括第一馈点613，第一馈点613位于第一馈电网络612上，第一馈点613为第一馈线(图中未示出)与第一贴片天线阵列61的连接点，第一馈线电连接至高频电流能量收发装置(图中未示出)；第二贴片天线阵列62还包括第二馈点623，第二馈点623位于第二馈电网络622上，第二馈点623为第二馈线(图中未示出)与第二贴片天线阵列62的连接点，第二馈线电连接至高频电流能量收发装置(图中未示出)。馈点用于将高频电流能量收发装置的能量送入天线。

可选的，参照图6中所示，还可以在PCB 04的贴片天线1所在一侧的另一侧覆盖的接地铜皮07作为参考面，该层接地铜皮与贴片天线内各贴片阵子之间的导线形成微带线(英文全称：microstrip line)。

优选的，M个第一贴片阵子呈A*B矩阵式排列，N个第二贴片阵子呈B*A矩阵式排列，属于同一天线阵列的相邻贴片阵子通过铜皮导线相互电连接，共用贴片阵子呈A*A矩阵式排列，其中，A*B＝B*A＝M＝N，A*A＝L，A<B，A、B为正整数。

示例性的，参照图7中所示，为本发明实施例优选的一种贴片天线，其中，M＝20，N＝20，L＝16，A＝4，B＝5，第一贴片阵子611呈4*5矩阵式排列，第二贴片阵子621呈5*4矩阵式排列，属于同一天线阵列的相邻贴片阵子通过铜皮导线相互电连接，共用贴片阵子100呈4*4矩阵式排列，第一馈电网络612沿第一极化方向与第一贴片阵子611中除共用贴片阵子100以外的阵子电连接，第二馈电网络622沿第二极化方向与第二贴片阵子621中除共用贴片阵子100以外的阵子电连接，第一极化方向与第二极化方向垂直。本领域技术人员还可以想到其他排列方式，本发明实施例在此不再赘述。

图8为图7中所示优选实施方式的贴片天线的辐射图，从中可以看出，最高实现了16dB的高增益。图9为图7中所示优选实施方式的贴片天线的隔离度，从中可以看出，两个天线阵列之间的隔离度小于-20dB。

实施例2、

本发明实施例提供了一种贴片天线制造方法，参照图10中所示，该包括包括：

S101、在印制电路板PCB一侧覆盖第一贴片天线阵列和第二贴片天线阵列，第一贴片天线阵列包括M个第一贴片阵子和第一馈电网络，第二贴片天线阵列包括N个第二贴片阵子和第二馈电网络，M个第一贴片阵子与N个第二贴片阵子具有L个共用贴片阵子，属于同一贴片天线阵列的相邻贴片阵子相互电连接，第一馈电网络沿第一极化方向与M个第一贴片阵子电连接，第二馈电网络沿第二极化方向与N个第二贴片阵子电连接，第一极化方向与第二极化方向不同，L<M，L<N，M＝N，L、M、N为正整数

可选的，在一种可能的设计中，第一极化方向与第二极化方向为互相垂直的方向。

可选的，在一种可能的设计中，第一贴片天线阵列还包括第一馈点，第一馈点位于第一馈电网络上；第二贴片天线阵列还包括第二馈点，第二馈点位于第二馈电网络上。

可选的，在一种可能的设计中，在PCB另一侧覆盖接地铜皮。

可选的，在一种可能的设计中，M个第一贴片阵子呈A*B矩阵式排列，所述N个第二贴片阵子呈B*A矩阵式排列，属于同一天线阵列的相邻贴片阵子通过铜皮导线相互电连接，所述共用贴片阵子呈A*A矩阵式排列，其中，A*B＝B*A＝M＝N，A*A＝L，A<B，A、B为正整数。

由于本发明实施例中的贴片天线制造方法可以应用于上述贴片天线，因此，其所能获得的技术效果也可参考上述实施例，本发明实施例在此不再赘述。

应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称:read-only memory，英文简称：ROM)、随机存取存储器(英文全称：random access memory，英文简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种贴片天线，其特征在于，覆于印制电路板PCB一侧，所述贴片天线包括：第一贴片天线阵列和第二贴片天线阵列，所述第一贴片天线阵列包括M个第一贴片阵子和第一馈电网络，所述第二贴片天线阵列包括N个第二贴片阵子和第二馈电网络，所述M个第一贴片阵子与所述N个第二贴片阵子具有L个共用贴片阵子，属于同一贴片天线阵列的相邻贴片阵子相互电连接，所述第一馈电网络沿第一极化方向与所述第一贴片阵子电连接，所述第二馈电网络沿第二极化方向与所述第二贴片阵子电连接，所述第一极化方向与所述第二极化方向不同，L<M，L<N，M＝N，L、M、N为正整数；

其中，所述M个第一贴片阵子呈A*B矩阵式排列，所述N个第二贴片阵子呈B*A矩阵式排列，属于同一天线阵列的相邻贴片阵子通过铜皮导线相互电连接，所述共用贴片阵子呈A*A矩阵式排列，其中，A*B＝B*A＝M＝N，A*A＝L，A<B，A、B为正整数。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一极化方向与所述第二极化方向为互相垂直的方向。

3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一贴片天线阵列还包括第一馈点，所述第一馈点位于所述第一馈电网络上；所述第二贴片天线阵列还包括第二馈点，所述第二馈点位于所述第二馈电网络上。

4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，在所述PCB另一侧还包括覆盖的接地铜皮。

5.一种贴片天线制造方法，其特征在于，

在印制电路板PCB一侧覆盖第一贴片天线阵列和第二贴片天线阵列，所述第一贴片天线阵列包括M个第一贴片阵子和第一馈电网络，所述第二贴片天线阵列包括N个第二贴片阵子和第二馈电网络，所述M个第一贴片阵子与所述N个第二贴片阵子具有L个共用贴片阵子，属于同一贴片天线阵列的相邻贴片阵子相互电连接，所述第一馈电网络沿第一极化方向与所述M个第一贴片阵子电连接，所述第二馈电网络沿第二极化方向与所述N个第二贴片阵子电连接，所述第一极化方向与所述第二极化方向不同，L<M，L<N，M＝N，L、M、N为正整数；

其中，所述M个第一贴片阵子呈A*B矩阵式排列，所述N个第二贴片阵子呈B*A矩阵式排列，属于同一天线阵列的相邻贴片阵子通过铜皮导线相互电连接，所述共用贴片阵子呈A*A矩阵式排列，其中，A*B＝B*A＝M＝N，A*A＝L，A<B，A、B为正整数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一极化方向与所述第二极化方向为互相垂直的方向。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一贴片天线阵列还包括第一馈点，所述第一馈点位于所述第一馈电网络上；所述第二贴片天线阵列还包括第二馈点，所述第二馈点位于所述第二馈电网络上。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述PCB另一侧覆盖接地铜皮。