CN108539413B - 一种方向图可调的贴片天线结构及天线馈线板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种方向图可调的贴片天线结构，包括：金属地板，金属地板上连接有馈电贴片，馈电贴片上设有第一馈电线、接连在第一馈电线中的第一馈电点、第二馈电线和接连在第二馈电线中的第二馈电点，第一馈电线和第二馈电线相交于一节点，其中：节点至第一馈电点之间的第一馈电线的长度与节点至第二馈电点之间的第二馈电线的长度设为相等；第一馈电线中和/或第二馈电线中设有用以改变第一馈电点和第二馈电点之间相对相位的切换组件。本发明还公开了一种天线馈线板。实施本发明的方向图可调的贴片天线结构及天线馈线板，能够用一套天线实现两种方向图的切换或者扫描，简化设计、节约成本；结构设计合理，有效控制电路的走向，对辐射方向图影响较小。

Description

一种方向图可调的贴片天线结构及天线馈线板
技术领域
本发明涉及通讯设备领域，尤其涉及一种方向图可调的贴片天线结构及天线馈线板。
背景技术
现有技术中，全向定向切换技术可以分为以下两类：改变天线辐射单元的物理形状；多个天线组的切换和协同。其中物理形状的改变尤其天线整体形状的改变(弯曲折叠等)较难实现，相比于软件开关切换有很大的劣势；此外，基站天线在挂墙和吸顶安装时分别需要不同类型方向图的天线，即吸顶需要全向天线，而挂墙需要定向天线。多天线技术造成天线尺寸较大成本较高。此外，目前已知的改变辐射单元形状来重构方向图的技术方案还不能实现全向和定向的切换。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种方向图可调的贴片天线结构及天线馈线板，能够用一套天线实现两种方向图的切换或者扫描，简化设计、节约成本；结构设计合理，有效控制电路的走向，对辐射方向图影响较小。
为了解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种方向图可调的贴片天线结构，包括：金属地板，金属地板上连接有馈电贴片，馈电贴片上设有第一馈电线、接连在第一馈电线中的第一馈电点、第二馈电线和接连在第二馈电线中的第二馈电点，第一馈电线和第二馈电线相交于一节点，其中：节点至第一馈电点之间的第一馈电线的长度与节点至第二馈电点之间的第二馈电线的长度设为相等；第一馈电线中和/或第二馈电线中设有用以改变第一馈电点和第二馈电点之间相对相位的切换组件，切换组件包括切换电路、移相器以及0欧姆电阻中的任一种；切换电路包括：设置在节点至第一馈电点之间的第一馈电线中的第一单刀单掷开关、设置在节点至第二馈电点之间的第二馈电线中的单刀双掷开关以及第三馈电线，第三馈电线接入单刀双掷开关和节点至第二馈电点之间的第二馈电线中，其中：单刀双掷开关控制节点至第二馈电点之间的第二馈电线是否接入第三馈电线。
其中，还包括：用以对第一馈电点和第二馈电点之间相对相位切换过程中的失配进行调节的调节组件。
其中，调节组件包括：能够接连在第一馈电线中和/或第二馈电线中的匹配传输线或可调电容器。
其中，第三馈电线为经180度折弯而成的馈电传输线。
其中，调节组件为匹配传输线，调节组件还包括：连接在节点上的第二单刀单掷开关，第二单刀单掷开关控制匹配传输线是否接入节点。
其中，第二单刀单掷开关断开，第一单刀单掷开关接通，单刀双掷开关打向垂直方向时，第一馈电点和第二馈电点同相馈电，贴片天线产生全向方向图。
其中，第二单刀单掷开关接通，第一单刀单掷开关接通，单刀双掷开关打向水平方向时，第一馈电点和第二馈电点反相馈电，贴片天线产生定向方向图。
其中，切换组件为0欧姆电阻，0欧姆电阻设置在节点至第一馈电点之间的第一馈电线中和/或节点至第二馈电点之间的第二馈电线中。
为解决上述技术问题，本发明还公开了一种天线馈线板，天线馈线板包括上述的方向图可调的贴片天线结构。
本发明所提供的方向图可调的贴片天线结构及天线馈线板，具有如下有益效果：
第一、第一馈电线中和/或第二馈电线中设有用以改变第一馈电点和第二馈电点之间相对相位的切换组件，切换组件包括切换电路、移相器以及0欧姆电阻中的任一种，通过切换组件的切换，能够用一套天线实现两种方向图的切换或者扫描，简化设计、节约成本。
第二、将切换电路设置在馈电电路中，远离辐射单元，对辐射方向图影响较小，同时开关的控制电路走线较短，方便布局。
第三、天线的物理形状不会发生改变且只有一个端口，尺寸较小。
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是本发明方向图可调的贴片天线结构实施例一的结构示意图。
图2是本发明方向图可调的贴片天线结构实施例二的结构示意图。
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作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。
参见图1，为本发明方向图可调的贴片天线结构的实施例一。
本实施例中的方向图可调的贴片天线结构，包括：金属地板1，金属地板1上连接有馈电贴片2，馈电贴片2上设有第一馈电线21、接连在第一馈电线21中的第一馈电点3、第二馈电线22和接连在第二馈电线22中的第二馈电点4，第一馈电线21和第二馈电线22相交于一节点5，其中：节点5至第一馈电点3之间的第一馈电线21的长度与节点5至第二馈电点4之间的第二馈电线22的长度设为相等；第一馈电线21中和/或第二馈电线22中设有用以改变第一馈电点3和第二馈电点4之间相对相位的切换组件，切换组件包括切换电路、移相器以及0欧姆电阻中的任一种。
本实施例中的切换组件为一切换电路，切换电路包括：设置在节点5至第一馈电点3之间的第一馈电线21中的第一单刀单掷开关211、设置在节点5至第二馈电点4之间的第二馈电线22中的单刀双掷开关222以及第三馈电线23，第三馈电线23接入单刀双掷开关22和节点5至第二馈电点4之间的第二馈电线22中，其中：单刀双掷开关222控制节点5至第二馈电点4之间的第二馈电线22是否接入第三馈电线23。
通过设置上述切换电路，也就是相应的第一单刀单掷开关211、单刀双掷开关222的选择情况，从而改变第一馈电点3、第二馈电点4之间的相对相位。
优选的，第三馈电线23为经180度折弯而成的馈电传输线。第三馈电线23的作用是：改变节点5至第二馈电点4之间馈电线的长度，新增第三馈电线23，从而改变第一馈电点3、第二馈电点4之间的相对相位。
将本实施例中的切换组件设为一切换电路的作用是：本实施例中天线的辐射单元在切换过程中保持不变，仅对馈电电路进行切换，相较于传统的方向图重构技术，具有如下意向不到的技术效果。例如：开关等控制电路设在馈电电路中，远离辐射单元，对辐射方向图影响较小，同时开关的控制电路走线较短，方便布局。
此外，本实施例中的切换电路不会改变贴片天线的物理形状，贴片天线只有一个端口，而且不需要做阵列，尺寸较小，使更加集约。
进一步的，本实施例中的方向图可调的贴片天线结构还包括：用以对第一馈电点3和第二馈电点4之间相对相位切换过程中的失配进行调节的调节组件。具体地，调节组件为能够接连在第一馈电线21中和/或第二馈电线22中的匹配传输线24。
本实施例中的调节组件还包括：连接在节点上5的第二单刀单掷开关241，第二单刀单掷开关241控制匹配传输线24是否通过节点5接入第一馈电线21中和/或第二馈电线22中。
本实施例中的方向图可调的贴片天线结构在具体实施时，第二单刀单掷开关241断开，第一单刀单掷开关211接通，单刀双掷开关222打向垂直方向时，节点5至第一馈电点3之间的第一馈电线21的长度与节点5至第二馈电点4之间的第二馈电线22的长度设为相等，第一馈电点3和第二馈电点4同相馈电，贴片天线产生全向方向图。
当第二单刀单掷开关241打向水平方向，接通匹配传输线24，第一单刀单掷开关21接通，单刀双掷开关222打向水平方向时，单刀双掷开关222控制节点5至第二馈电点4之间的第二馈电线22接入经180度折弯而成的第三馈电线23，该馈电线路相对于节点5至第一馈电点3之间的第一馈电线21产生180度相移，第一馈电点3和第二馈电点4反相馈电，贴片天线产生定向方向图。
在此过程中，第二单刀单掷开关241打向水平方向，接通匹配传输线24的作用是：解决接入经180度折弯而成的第三馈电线23后产生的失配问题。
参见图2，为本发明方向图可调的贴片天线结构的实施例二。
本实施例与上述实施例一的区别在于，切换组件为一移相器7，移相器7能够在0度和180度之间连续改变第一馈电点3和第二馈电点4两个馈电点之间的相对相位，使能够观察到方向图从水平的全向逐渐偏移到垂直定向，其在一定程度上可作为波束扫描天线。
优选的，本实施例中的调节组件为一可调电容器8，可调电容器8用于解决在移相器7改变第一馈电点3和第二馈电点4两个馈电点间相对相位过程中产生的失配问题。
本实施例中通过在馈电电路中增设移相器7的实施方式与上述设置切换电路设置第一单刀单掷开关211、单刀双掷开关222、第三馈电线23的方式及目的一致，设置可调电容器8的实施方式与上述设置第二单刀单掷开关241及匹配传输线24的方式及目的一致，使天线的辐射单元在切换过程中保持不变，仅对馈电电路进行切换，相较于传统的方向图重构技术，具有如下意向不到的技术效果。如：开关等控制电路设在馈电电路中，远离辐射单元，对辐射方向图影响较小，同时开关的控制电路走线较短，方便布局。
本发明方向图可调的贴片天线结构的其它实施方式中，切换电路可以由0欧姆电阻进行替代，具体实施时，0欧姆电阻设置在节点5至第一馈电点3之间的第一馈电线21中和/或节点5至第二馈电点4之间的第二馈电线22中，只在需要连通的位置焊接0欧姆电阻，不需要连通的位置不做处理，其具体实施方式及目的与上述实施例一和实施例二的实施方式及目的保持一致。
本发明还公开了一种天线馈线板，天线馈线板包括上述的方向图可调的贴片天线结构，天线馈线板的实施方式与上述方向图可调的贴片天线结构的实施方式相同，此处不再赘述。
本发明所提供的方向图可调的贴片天线结构及天线馈线板，具有如下有益效果：
第一、第一馈电线中和/或第二馈电线中设有用以改变第一馈电点和第二馈电点之间相对相位的切换组件，切换组件包括切换电路、移相器以及0欧姆电阻中的任一种，通过切换组件的切换，能够用一套天线实现两种方向图的切换或者扫描，简化设计、节约成本。
第二、将切换电路设置在馈电电路中，远离辐射单元，对辐射方向图影响较小，同时开关的控制电路走线较短，方便布局。
第三、天线的物理形状不会发生改变且只有一个端口，尺寸较小。

Claims (9)

1.一种方向图可调的贴片天线结构，其特征在于，包括：
金属地板，所述金属地板上连接有馈电贴片，所述馈电贴片上设有第一馈电线、接连在所述第一馈电线中的第一馈电点、第二馈电线和接连在所述第二馈电线中的第二馈电点，所述第一馈电线和所述第二馈电线相交于一节点，其中：
所述节点至所述第一馈电点之间的所述第一馈电线的长度与所述节点至所述第二馈电点之间的所述第二馈电线的长度设为相等；
所述第一馈电线中和/或所述第二馈电线中设有用以改变所述第一馈电点和所述第二馈电点之间相对相位的切换组件，所述切换组件包括切换电路、移相器以及0欧姆电阻中的任一种；
所述切换电路包括：设置在所述节点至所述第一馈电点之间的所述第一馈电线中的第一单刀单掷开关、设置在所述节点至所述第二馈电点之间的所述第二馈电线中的单刀双掷开关以及第三馈电线，所述第三馈电线接入所述单刀双掷开关和所述节点至所述第二馈电点之间的所述第二馈电线中，其中：
所述单刀双掷开关控制所述节点至所述第二馈电点之间的所述第二馈电线是否接入所述第三馈电线。
2.如权利要求1所述的方向图可调的贴片天线结构，其特征在于，还包括：用以对所述第一馈电点和所述第二馈电点之间相对相位切换过程中的失配进行调节的调节组件。
3.如权利要求2所述的方向图可调的贴片天线结构，其特征在于，所述调节组件包括：能够接连在所述第一馈电线中和/或所述第二馈电线中的匹配传输线或可调电容器。
4.如权利要求1所述的方向图可调的贴片天线结构，其特征在于，所述第三馈电线为经180度折弯而成的馈电传输线。
5.如权利要求2所述的方向图可调的贴片天线结构，其特征在于，所述调节组件为匹配传输线，所述调节组件还包括：连接在所述节点上的第二单刀单掷开关，所述第二单刀单掷开关控制所述匹配传输线是否接入所述节点。
6.如权利要求5所述的方向图可调的贴片天线结构，其特征在于，所述第二单刀单掷开关断开，所述第一单刀单掷开关接通，所述单刀双掷开关打向垂直方向时，所述第一馈电点和所述第二馈电点同相馈电，贴片天线产生全向方向图。
7.如权利要求5所述的方向图可调的贴片天线结构，其特征在于，所述第二单刀单掷开关接通，所述第一单刀单掷开关接通，所述单刀双掷开关打向水平方向时，所述第一馈电点和所述第二馈电点反相馈电，贴片天线产生定向方向图。
8.如权利要求1所述的方向图可调的贴片天线结构，其特征在于，所述切换组件为0欧姆电阻，所述0欧姆电阻设置在所述节点至所述第一馈电点之间的所述第一馈电线中和/或所述节点至所述第二馈电点之间的所述第二馈电线中。
9.一种天线馈线板，其特征在于，所述天线馈线板包括如权利要求1-8任一项所述的方向图可调的贴片天线结构。
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