CN106981726A - 一种定向天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种定向天线，属于天线技术领域。定向天线包括介质基板、天线地板和天线辐射体；天线地板位于介质基板的下表面，天线辐射体位于介质基板的上表面；天线辐射体包括天线主体、馈电部、天线主体右侧的第一延伸部和天线主体下侧的第二延伸部；馈电部设于第二延伸部上。通过本发明实施例提供的定向天线，具有较强的方向性，因此使得信号的辐射距离较远。

Description

一种定向天线
技术领域
本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种定向天线。
背景技术
随着无线通信技术的飞速发展，天线技术所涉及的领域越来越广泛，在许多特殊应用中，对于天线性能的要求也越来越高。对于方向性要求较高的应用，如应用在无人机遥控器等射频设备，或者应用在高传输速率的WIFI 5G通信系统中，均要求必须提供较强的方向性。
现有技术中，应用于无线系统中的定向天线的方向性较差，使得信号不能进行远距离辐射。因此，需要一种新型的定向天线来改善方向性。
发明内容
为了解决上述现有技术所存在的问题，本发明实施例提供了一种定向天线。所述技术方案如下：
第一方面，提供了一种定向天线，所述定向天线包括介质基板、天线地板和天线辐射体；
所述天线地板位于所述介质基板的下表面，所述天线辐射体位于所述介质基板的上表面；
所述天线辐射体包括天线主体、馈电部、所述天线主体右侧的第一延伸部和所述天线主体下侧的第二延伸部；
所述馈电部设于所述第二延伸部上。
结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述定向天线还包括设于所述第二延伸部下方的接地部，所述接地部通过所述介质基板的过孔与所述天线地板相通；
所述定向天线还包括同轴电缆，所述同轴电缆的外导体与所述接地部相连接，所述同轴电缆的内导体与所述馈电部相连接。
结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述天线主体的平面形状呈矩形，所述天线主体设有切角。
结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述切角为两个，两个所述切角位于所述天线主体的一对角线上。
结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，两个所述切角分别位于所述天线主体的左下角和右上角。
结合第一方面，在第五种可能的实现方式中，所述第二延伸部呈L形。
结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述第二延伸部朝所述天线主体的左下角方向折弯。
结合第一方面，在第七种可能的实现方式中，所述天线地板的平面面积等于所述介质基板的平面面积。
结合第一方面，在第八种可能的实现方式中，所述介质基板的介电常数小于4。
结合第一方面至第八种任意一种可能的实现方式，在第九种可能的实现方式中，所述介质基板的厚度为1.6mm±0.2mm。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
由于天线辐射体和天线地板分别位于介质基板的两侧，因此使得天线地板可以做为良好的反射面，将天线辐射体发出的电磁波信号朝反射方向反射出去，从而使得定向天线的具有较大的前向增益，同时对后向信号进行抑制，因此增强了定向天线的方向性，使得信号的辐射距离较远。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本发明实施例提供的定向天线的剖面结构示意图；
图2是本发明实施例提供的定向天线的俯视结构示意图；
图3是本发明实施例提供的定向天线的仰视结构示意图；
图4是本发明实施例提供的定向天线在5.4GHz频点的辐射方向示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明实施例提供了一种定向天线，该定向天线的工作频段为5～6G，可以应用在对方向性要求较高的场景中，比如可以应用于如无人机遥控器等射频设备内，也可以应用于高传输速率的WIFI 5G通信系统中，本发明实施例对具体的应用场景不加以限定。
参照图1所示，图1示出了本发明实施例的定向天线的剖面结构示意图，该定向天线包括介质基板10、天线地板20和天线辐射体30，其中，天线地板20位于介质基板10的下表面，天线辐射体30位于介质基板的上表面。该介质基板的长为22～26mm，宽为26～30mm，优选地，该介质基板的长为23.96mm，宽为28mm。
参照图2所示，图2示出了本发明实施例的定向天线的俯视结构示意图，天线辐射体30包括天线主体31、馈电部32、天线主体31右侧的第一延伸部33和天线主体31下侧的第二延伸部34；馈电部32设于第二延伸部34上。
其中，介质基板10的形状为近矩形体；天线辐射体30的材料可以为铜、镍钛合金或洋白铜，以保证天线辐射体30具有良好的辐射性能；天线主体31、第一延伸部33和第二延伸部34为一体成型结构；第一延伸部33用于实现定向天线的圆极化，第二延伸部34用于使定向天线与外界射频电路之间的阻抗匹配；该定向天线表面还喷设有一层绝缘保护漆，以使定向天线的表面免受周围坏境的侵蚀。
本发明实施例提供的一种定向天线，由于天线辐射体和天线地板分别位于介质基板的两侧，因此使得天线地板可以做为良好的反射面，将天线辐射体发出的电磁波信号朝反射方向反射出去，从而使得定向天线的具有较大的前向增益，同时对后向信号进行抑制，因此增强了定向天线的方向性，使得信号的辐射距离较远。
进一步地，参照图1至图3所示，图3示出了本发明实施例的定向天线的仰视结构示意图，定向天线还包括设于第二延伸部34下方的接地部35，接地部35通过介质基板10的过孔与天线地板20相通；定向天线还包括同轴电缆40，同轴电缆40的外导体与接地部35相连接，同轴电缆40的内导体与馈电部32相连接。
其中，接地部35与天线辐射体30绝缘；介质基板10的过孔可以设置为并排的两列过孔，每列具有三个过孔；同轴电缆具有介质层，该介质层介于同轴电缆的内导体与外导体之间，同轴电缆还连接有一连接器，该连接器与射频设备的射频电路连接。
由于定向天线的接地部35通过介质基板10的过孔与天线地板20相通，同轴电缆40的外导体与接地部35相连接，同轴电缆40的内导体与馈电部32相连接，使得对同轴电缆的外导体与接地部之间的焊接、同轴电缆的内导体与馈电部之间的焊接均在与天线辐射体的同侧进行，因此能够便于定向天线的生产作业，同时也便于将定向天线安装在射频设备内。
另外，通过使用同轴电缆对定向天线进行馈电，使得与同轴电缆连接的射频设备所输入的射频信号可以通过同轴电缆至天线辐射体进行辐射。在实用应用中，使用50欧姆的同轴电缆进行馈电。
进一步地，参照图2所示，天线主体31的平面形状呈矩形，天线主体设有切角311。
其中，天线主体31设在介质基板10上表面的中部位置，天线主体31可以为正方形，天线主体31的边长与介质基板10的最大边长之比为1：1.3～1：1.6，在其他实施方式中，也可以将天线主体的平面形状31设置为长方形。
由于天线主体设有切角，因此使得定向天线在5～6G频段上在具有较好的方向性的同时能够具有较大的带宽。
进一步地，切角311为两个，两个切角311位于天线主体31的一对角线上。优选地，两个切角311分别位于天线主体31的左下角和右上角。其中，两个切角311具有相同形状。
需要说明的是，在其他具体实施例中，也可以在天线主体上设置除了切角311以外的切角。
进一步地，第二延伸部34呈L形，优选地，第二延伸部34朝天线主体31的左下角方向折弯。
具体的，第二延伸部34具有第一端和第二端，第一端连接至天线本体31，第一端靠近天线主体的31的左下角，其中，第一端的宽度大于第二端的宽度。
由于定向天线一般都是与50Ω或75Ω的阻抗相匹配，而定向天线本身具有的固有阻抗，因此将第二延伸部设置为L形，能够使得天线辐射体与同轴电缆的连接器所连接的射频电路之间阻抗匹配。
进一步地，天线地板20的平面面积等于介质基板10的平面面积，由此在保证定向天线具有较小体积的同时，能够使得平面面积与介质基板相同的天线地板做为反射面，将天线辐射体发出的电磁波信号朝反射方向反射出去。
进一步地，介质基板10的介电常数小于4。优选地，介质基板10的介电常数范围为2.3～2.6。由于介质基板的介电常数较低，因此能够提高定向天线的增益。
进一步地，介质基板10的厚度为1.6mm±0.2mm。
对于定向天线，若要实现辐射功率的有效利用率达到70％，现有技术中的定向天线的介质基板高度需大于5mm以上，而本发明实施例的定向天线只需将介质基板10的厚度设置为1.6mm±0.2mm；另外，由于介质基板的厚度较小，因此使得定向天线的尺寸较小，便于封装在体积较小的射频设备内。
图4为本发明实施例的定向天线工作于5.4GHz频点的辐射方向示意图，如图4所示，通过射频仪器对定向天线进行测试所得到的定向天线在不同方向上的方向图，其中，图4中的A为俯视方向的方向图，图4中的B为后视方向的方向图，图4中的C为前视方向的方向图，图4中的D为仰视方向的方向图，图4中的E为左视方向的方向图，图4中的F为右视方向的方向图，从图4所示的方向图测试结果可以明显看出，本发明实施例的定向天线的前向增益较大，具有较强的方向性。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本发明的可选实施例，在此不再一一赘述。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种定向天线，其特征在于，所述定向天线包括介质基板、天线地板和天线辐射体；
所述天线地板位于所述介质基板的下表面，所述天线辐射体位于所述介质基板的上表面；
所述天线辐射体包括天线主体、馈电部、所述天线主体右侧的第一延伸部和所述天线主体下侧的第二延伸部；
所述馈电部设于所述第二延伸部上。
2.根据权利要求1所述的定向天线，其特征在于，所述定向天线还包括设于所述第二延伸部下方的接地部，所述接地部通过所述介质基板的过孔与所述天线地板相通；
所述定向天线还包括同轴电缆，所述同轴电缆的外导体与所述接地部相连接，所述同轴电缆的内导体与所述馈电部相连接。
3.根据权利要求1或2所述的定向天线，其特征在于，所述天线主体的平面形状呈矩形，所述天线主体设有切角。
4.根据权利要求3所述的定向天线，其特征在于，所述切角为两个，两个所述切角位于所述天线主体的一对角线上。
5.根据权利要求4所述的定向天线，其特征在于，两个所述切角分别位于所述天线主体的左下角和右上角。
6.根据权利要求1所述的定向天线，其特征在于，所述第二延伸部呈L形。
7.根据权利要求6所述的定向天线，其特征在于，所述第二延伸部朝所述天线主体的左下角方向折弯。
8.根据权利要求1所述的定向天线，其特征在于，所述天线地板的平面面积等于所述介质基板的平面面积。
9.根据权利要求1所述的定向天线，其特征在于，所述介质基板的介电常数小于4。
10.根据权利要求1～9任一项所述的定向天线，其特征在于，所述介质基板的厚度为1.6mm±0.2mm。
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