CN108598700B - 一种超宽带介质天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种超宽带介质天线，包括：介质层、第一覆铜层、第二覆铜层、第一振臂、第二振臂、巴伦、馈电、第一振臂缝隙、第二振臂缝隙、第三振臂缝隙；第一振臂缝隙、第二振臂缝隙、第三振臂缝隙分别设置在所述第一振臂上，第一振臂缝隙包括第一缝隙、第二缝隙和第三缝隙，第一缝隙与第二缝隙垂直连接，第三缝隙与第二缝隙连接，且成一定钝角；第二振臂缝隙与第三缝隙平行；第三振臂缝隙包括第四缝隙、第五缝隙、第六缝隙和第七缝隙，第四缝隙与第五缝隙相连，第六缝隙与第五缝隙相连，第七缝隙与第六缝隙相连。本发明将第一振臂缝隙、第二振臂缝隙、第三振臂缝隙分别设置在第一振臂上，进而提高了介质天线的辐射带宽及阻抗频率带宽。

Description

一种超宽带介质天线

技术领域

本发明涉及无线电通讯终端天线技术领域，特别是涉及一种超宽带介质天线。

背景技术

在无线电通讯终端天线领域，小型化超宽带是当前发展的趋势之一。在天线各项指标不变的前提下，实现小型化超宽带则对天线的体积、剖面、重量及成本等方面提出了更高的要求，因此现有采用钣金单元、压铸单元和常规介质单元制造成的天线难以满足趋势需求。例如，现有钣金单元或压铸单元，虽然在698-960MHz段可满足31.6％的电气带宽需求，但限于金属材质的特性，终究因尺寸及重量使天线显得笨重，难以满足小型化需求。常规介质天线虽然可缩小尺寸和降低重量，但由于中间为不同介电常数的非金属材质，因基材的介电常数与频率带宽存在成反比这一矛盾，故难以拓展其带宽。基于上述问题，如何设计实现小型化超宽带的介质天线成为本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种超宽带介质天线，以实现拓宽带宽。

为实现上述目的，本发明提供了一种超宽带介质天线，所述超宽带介质天线包括：

介质层、第一覆铜层、第二覆铜层、第一振臂、第二振臂、巴伦、馈电、第一振臂缝隙、第二振臂缝隙、第三振臂缝隙；

在所述介质层的某一中心轴线上设置一间隙，所述间隙小于所述介质层宽度的一半；所述第一覆铜层与所述第二覆铜层分别设置于所述介质层的两侧；所述第一振臂、所述第二振臂和所述巴伦分别设置在所述第一覆铜层，所述第一振臂与所述第二振臂为中心轴对称，所述第一振臂、所述第二振臂分别与所述巴伦连接；所述馈电设置在所述第二覆铜层；

所述第一振臂缝隙、所述第二振臂缝隙、所述第三振臂缝隙分别设置在所述第一振臂上，所述第一振臂缝隙包括第一缝隙、第二缝隙和第三缝隙，所述第一缝隙与所述第二缝隙垂直连接，所述第三缝隙与所述第二缝隙连接，且成一定钝角；所述第二振臂缝隙与所述第三缝隙平行；所述第三振臂缝隙包括第四缝隙、第五缝隙、第六缝隙和第七缝隙，所述第四缝隙与所述第五缝隙相连，所述第六缝隙与所述第五缝隙相连，所述第七缝隙与所述第六缝隙相连。

可选的，所述超宽带介质天线还包括：

第四振臂缝隙、第五振臂缝隙；

所述第四振臂缝隙、所述第五振臂缝隙分别设置在所述第二振臂上；所述第四振臂缝隙与所述第一振臂缝隙为轴对称设置；所述第五振臂缝隙与所述第二振臂缝隙为轴对称设置。

可选的，所述第一缝隙的长为7mm，宽为2mm；所述第二缝隙的长为32mm，宽为2mm；所述第三缝隙的长为35mm，宽为3mm；所述第二振臂缝隙和所述第四振臂缝隙的长均为22mm，宽均为4.5mm；所述第四缝隙的长为2.3mm，宽为2.4mm；所述第五缝隙的长为6.5mm，宽为4mm；所述第六缝隙的长为15.4mm，宽为9.4mm；所述第七缝隙的长为14mm，宽为8mm。

可选的，所述超宽带介质天线还包括：

第一巴伦缝隙；

所述第一巴伦缝隙分别设置在所述巴伦上，所述第一巴伦缝隙包括：第八缝隙、第九缝隙、第十缝隙、第十一缝隙、第十二缝隙；所述第八缝隙与所述第九缝隙垂直连接，所述第十缝隙与所述第九缝隙垂直连接，所述第十一缝隙与所述第十缝隙垂直连接，所述第十二缝隙与所述第十一缝隙垂直连接；所述第八缝隙与所述第十二缝隙为轴对称设置，所述第九缝隙与所述第十一缝隙为轴对称设置。

可选的，所述第八缝隙的长为7mm，宽为4mm；所述第九缝隙的长为16mm，宽为2mm；所述第十缝隙的长为16mm，宽为2mm；所述第十一缝隙的长为16mm，宽为2mm；所述第十二缝隙的长为7mm，宽为4mm。

可选的，所述超宽带介质天线还包括：

第二巴伦缝隙、第三巴伦缝隙、第四巴伦缝隙、第五巴伦缝隙、第六巴伦缝隙；

所述第二巴伦缝隙、所述第三巴伦缝隙、所述第四巴伦缝隙、所述第五巴伦缝隙、所述第六巴伦缝隙分别设置在所述巴伦上，所述第二巴伦缝隙与所述第三巴伦缝隙分别位于所述第一巴伦缝隙两侧，且轴对称设置；所述第六巴伦缝隙与所述第一巴伦缝隙的开口对应设置，且位于中心轴上；所述第四巴伦缝隙包括第十三缝隙、第十四缝隙、第十五缝隙，所述第十三缝隙与所述第十四缝隙垂直相连，所述第十五缝隙与所述第十四缝隙垂直相连；所述第四巴伦缝隙与所述第五巴伦缝隙分别设置在所述第六巴伦缝隙两侧，且轴对称设置。

可选的，所述第二巴伦缝隙和所述第三巴伦缝隙的长均为26mm，宽为3mm；所述第十三缝隙的长为14mm，宽为1mm；所述第十四缝隙的长为8mm，宽为1mm；所述第十五缝隙的长为14mm，宽为1mm；所述第六巴伦缝隙的长为14mm，宽为4mm。

可选的，所述超宽带介质天线还包括：

第一振臂寄生、第二振臂寄生；

所述第一振臂寄生和所述第二振臂寄生分别设置在所述第二覆铜层，所述第一振臂寄生与所述第二振臂寄生对称设置在所述间隙两侧，且分别覆盖在所述介质层的相邻的两个端点位置处，所述第一振臂寄生与所述第二振臂寄生分别为或“冖”形。

可选的，所述第一振臂、所述第二振臂和所述巴伦为一体结构设置；所述第一缝隙、所述第二缝隙和所述第三缝隙为一体结构设置。

可选的，所述第八缝隙、所述第九缝隙、所述第十缝隙、所述第十一缝隙和所述第十二缝隙为一体结构设置。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明将第一振臂缝隙、第二振臂缝隙、第三振臂缝隙分别设置在第一振臂上，第一振臂缝隙包括第一缝隙、第二缝隙和第三缝隙，所述第一缝隙与所述第二缝隙垂直连接，所述第三缝隙与所述第二缝隙连接，且成一定钝角；所述第二振臂缝隙与所述第三缝隙平行；所述第三振臂缝隙包括第四缝隙、第五缝隙、第六缝隙和第七缝隙，所述第四缝隙与所述第五缝隙相连，所述第六缝隙与所述第五缝隙相连，所述第七缝隙与所述第六缝隙相连，进而提高了介质天线的辐射带宽及阻抗带宽。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例超宽带介质天线结构正面图；

图2为本发明实施例超宽带介质天线结构背面图；

图3为本发明实施例超宽带介质天线结构整体结构图；

图4为本发明实施例电压驻波比-频率图；

图5为本发明实施例增益-频率图。

其中，1、介质层，2、第一覆铜层，3、第二覆铜层，4、第一振臂，5、第二振臂，6、巴伦，7、馈电，8、第一振臂缝隙，9、第二振臂缝隙，10，第三振臂缝隙，11、第四振臂缝隙，12、第五振臂缝隙，13、第一巴伦缝隙，14、第二巴伦缝隙，15、第三巴伦缝隙，16、第四巴伦缝隙，17、第五巴伦缝隙，18、第六巴伦缝隙，19、第一振臂寄生，20、第二振臂寄生，21、间隙。

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。

本发明的目的是提供一种超宽带介质天线，以实现拓宽带宽。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

金属钣金单元是将一块铜板或铝板依设计图，通过切割和折弯达到电气目的。压铸单元是将金属原料融化浇注入依图设计的模具内，后冷却成型的器件，该器件可满足电气设计需求。常规介质天线单元也称为印制板振子，其中间为不同介电常数的非金属材质，上、下两面均敷有铜皮。

图1为本发明实施例超宽带介质天线结构正面图；图2为本发明实施例超宽带介质天线结构背面图；图3为本发明实施例超宽带介质天线结构整体结构图；如图1-图3所示，本发明提供一种超宽带介质天线，所述超宽带介质天线包括：

介质层1、第一覆铜层2、第二覆铜层3、第一振臂4、第二振臂5、巴伦6、馈电7、第一振臂缝隙8、第二振臂缝隙9、第三振臂缝隙10；

在所述介质层1的某一中心轴线上设置一间隙21，所述间隙21小于所述介质层1宽度的一半；所述第一覆铜层2与所述第二覆铜层3分别设置于所述介质层1的两侧；所述第一振臂4、所述第二振臂5和所述巴伦6分别设置在所述第一覆铜层2，所述第一振臂4与所述第二振臂5为中心轴对称，所述第一振臂4、所述第二振臂5分别与所述巴伦6连接；所述馈电7设置在所述第二覆铜层3；

所述第一振臂缝隙8、所述第二振臂缝隙9、所述第三振臂缝隙10分别设置在所述第一振臂4上，所述第一振臂缝隙8包括第一缝隙、第二缝隙和第三缝隙，所述第一缝隙与所述第二缝隙垂直连接，所述第三缝隙与所述第二缝隙连接，且成一定钝角；所述第二振臂缝隙9与所述第三缝隙平行；所述第三振臂缝隙10包括第四缝隙、第五缝隙、第六缝隙和第七缝隙，所述第四缝隙与所述第五缝隙相连，所述第六缝隙与所述第五缝隙相连，所述第七缝隙与所述第六缝隙相连。

作为一种可选的实施方式，本发明所述第一振臂4、所述第二振臂5和所述巴伦6为一体结构设置；所述第一缝隙、所述第二缝隙和所述第三缝隙为一体结构设置；所述第四缝隙、所述第五缝隙、所述第六缝隙和所述第七缝隙为一体结构设置。

作为一种可选的实施方式，本发明所述超宽带介质天线还包括：

第四振臂缝隙11、第五振臂缝隙12；

所述第四振臂缝隙11、所述第五振臂缝隙12分别设置在所述第二振臂5上；所述第四振臂缝隙11与所述第一振臂缝隙8为轴对称设置；所述第五振臂缝隙12与所述第二振臂缝隙9为轴对称设置。

作为一种可选的实施方式，本发明所述第一缝隙的长为7mm，宽为2mm；所述第二缝隙的长为32mm，宽为2mm；所述第三缝隙的长为35mm，宽为3mm；所述第二振臂缝隙9和所述第四振臂缝隙11的长均为22mm，宽均为4.5mm；所述第四缝隙的长为2.3mm，宽为2.4mm；所述第五缝隙的长为6.5mm，宽为4mm；所述第六缝隙的长为15.4mm，宽为9.4mm；所述第七缝隙的长为14mm，宽为8mm。

本发明将第一振臂缝隙8、第二振臂缝隙9、第三振臂缝隙10分别设置在第一振臂4上，进而提高了介质天线的辐射带宽及阻抗频率带宽。

本发明将所述第四振臂缝隙11、所述第五振臂缝隙12分别设置在所述第二振臂5上，进而提高了介质天线的辐射带宽带宽。

作为一种可选的实施方式，本发明所述超宽带介质天线还包括：

第一巴伦缝隙13；

所述第一巴伦缝隙13包括：第八缝隙、第九缝隙、第十缝隙、第十一缝隙、第十二缝隙；所述第八缝隙与所述第九缝隙垂直连接，所述第十缝隙与所述第九缝隙垂直连接，所述第十一缝隙与所述第十缝隙垂直连接，所述第十二缝隙与所述第十一缝隙垂直连接；所述第八缝隙与所述第十二缝隙为轴对称设置，所述第九缝隙与所述第十一缝隙为轴对称设置。

作为一种可选的实施方式，本发明所述第八缝隙的长为7mm，宽为4mm；所述第九缝隙的长为16mm，宽为2mm；所述第十缝隙的长为16mm，宽为2mm；所述第十一缝隙的长为16mm，宽为2mm；所述第十二缝隙的长为7mm，宽为4mm。

作为一种可选的实施方式，本发明所述第八缝隙、所述第九缝隙、所述第十缝隙、所述第十一缝隙、所述第十二缝隙为一体结构设置。

本发明将所述第一巴伦缝隙13设置在所述巴伦6上，进而提高了介质天线的阻抗频率带宽。

作为一种可选的实施方式，本发明所述超宽带介质天线还包括：

第二巴伦缝隙14、第三巴伦缝隙15、第四巴伦缝隙16、第五巴伦缝隙17、第六巴伦缝隙18；

所述第二巴伦缝隙14、所述第三巴伦缝隙15、所述第四巴伦缝隙16、所述第五巴伦缝隙17、所述第六巴伦缝隙18分别设置在所述巴伦6上，所述第二巴伦缝隙14与所述第三巴伦缝隙15分别位于所述第一巴伦缝隙13两侧，且轴对称设置；所第六巴伦缝隙18与所述第一巴伦缝隙13的开口对应设置，且位于中心轴上；所述第四巴伦缝隙16包括第十三缝隙、第十四缝隙、第十五缝隙，所述第十三缝隙与所述第十四缝隙垂直相连，所述第十五缝隙与所述第十四缝隙垂直相连；所述第四巴伦缝隙16与所述第五巴伦缝隙17分别设置在所述第六巴伦缝隙18两侧，且轴对称设置。

作为一种可选的实施方式，本发明所述第十三缝隙、所述第十四缝隙和所述第十五缝隙为一体结构设置。

本发明将所述第二巴伦缝隙14、所述第三巴伦缝隙15、所述第四巴伦缝隙16、所述第五巴伦缝隙17、所述第六巴伦缝隙18分别设置在所述巴伦6上，进而提高了介质天线的阻抗频率带宽。

作为一种可选的实施方式，本发明所述第二巴伦缝隙14和所述第三巴伦缝隙15的长均为26mm，宽为3mm；所述第十三缝隙的长为14mm，宽为1mm；所述第十四缝隙的长为8mm，宽为1mm；所述第十五缝隙的长为14mm，宽为1mm；所述第六巴伦缝隙18的长为14mm，宽为4mm。

作为一种可选的实施方式，本发明所述超宽带介质天线还包括：

第一振臂寄生19、第二振臂寄生20；

所述第一振臂寄生19和所述第二振臂寄生20分别设置在所述第二覆铜层3，所述第一振臂寄生19与所述第二振臂寄生20对称设置在所述间隙21两侧，且分别覆盖在所述介质层1的相邻的两个端点位置处，所述第一振臂寄生19与所述第二振臂寄生20分别为或“冖”形。

本发明将所述第一振臂4、所述第二振臂5和所述巴伦6设置在第一覆铜层2上，将所述第一振臂寄生19与所述第二振臂寄生20设置在所述第二覆铜层3上，以拓展该单元辐射及阻抗频率带宽。

本发明所述馈电7是将高频电流耦合至第一振臂4。

本发明通过在150×100×1mm尺寸的介质天线的第一振臂4、第二振臂5和巴伦6上开缝隙及调整缝隙结构尺寸，实现拓宽至34.9％的频率带宽，满足现民用移动通信698-960MHz范围内频段的使用。另外，本发明设置的介质天线除了与同频带宽的钣金或压铸天线单元电气指标基本一致外，还具有尺寸小、重量轻、批量一致好、调试简单及易生产等特点。

图4为本发明实施例电压驻波比-频率图；如图4所示，在频段692-985MHz范围内驻波比<1.65。

图5为本发明实施例增益-频率图，如图5所示，在频段692-985MHz范围内增益>7.4dBi。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种超宽带介质天线，其特征在于，所述超宽带介质天线包括：

介质层、第一覆铜层、第二覆铜层、第一振臂、第二振臂、巴伦、馈电、第一振臂缝隙、第二振臂缝隙、第三振臂缝隙、第四振臂缝隙以及第五振臂缝隙；

在所述介质层的某一中心轴线上设置一间隙，所述间隙小于所述介质层宽度的一半；所述第一覆铜层与所述第二覆铜层分别设置于所述介质层的两侧；所述第一振臂、所述第二振臂和所述巴伦分别设置在所述第一覆铜层，所述第一振臂与所述第二振臂为中心轴对称，所述第一振臂、所述第二振臂分别与所述巴伦连接；所述馈电设置在所述第二覆铜层；

所述第一振臂缝隙、所述第二振臂缝隙、所述第三振臂缝隙分别设置在所述第一振臂上，所述第一振臂缝隙包括第一缝隙、第二缝隙和第三缝隙，所述第一缝隙与所述第二缝隙垂直连接，所述第三缝隙与所述第二缝隙连接，且成一定钝角；所述第二振臂缝隙与所述第三缝隙平行；所述第三振臂缝隙包括第四缝隙、第五缝隙、第六缝隙和第七缝隙，所述第四缝隙与所述第五缝隙相连，所述第六缝隙与所述第五缝隙相连，所述第七缝隙与所述第六缝隙相连；

所述第四振臂缝隙、所述第五振臂缝隙分别设置在所述第二振臂上；所述第四振臂缝隙与所述第一振臂缝隙为轴对称设置；所述第五振臂缝隙与所述第二振臂缝隙为轴对称设置；

所述超宽带介质天线还包括：第一巴伦缝隙、第二巴伦缝隙、第三巴伦缝隙、第四巴伦缝隙、第五巴伦缝隙以及第六巴伦缝隙；

所述第一巴伦缝隙设置在所述巴伦上，所述第一巴伦缝隙包括：第八缝隙、第九缝隙、第十缝隙、第十一缝隙、第十二缝隙；所述第八缝隙与所述第九缝隙垂直连接，所述第十缝隙与所述第九缝隙垂直连接，所述第十一缝隙与所述第十缝隙垂直连接，所述第十二缝隙与所述第十一缝隙垂直连接；所述第八缝隙与所述第十二缝隙为轴对称设置，所述第九缝隙与所述第十一缝隙为轴对称设置；

所述第二巴伦缝隙、所述第三巴伦缝隙、所述第四巴伦缝隙、所述第五巴伦缝隙、所述第六巴伦缝隙分别设置在所述巴伦上，所述第二巴伦缝隙与所述第三巴伦缝隙分别位于所述第一巴伦缝隙两侧，且轴对称设置；所述第六巴伦缝隙与所述第一巴伦缝隙的开口对应设置，且位于中心轴上；所述第四巴伦缝隙包括第十三缝隙、第十四缝隙、第十五缝隙，所述第十三缝隙与所述第十四缝隙垂直相连，所述第十五缝隙与所述第十四缝隙垂直相连；所述第四巴伦缝隙与所述第五巴伦缝隙分别设置在所述第六巴伦缝隙两侧，且轴对称设置。

2.根据权利要求1所述的超宽带介质天线，其特征在于，所述第一缝隙的长为7mm，宽为2mm；所述第二缝隙的长为32mm，宽为2mm；所述第三缝隙的长为35mm，宽为3mm；所述第二振臂缝隙和所述第四振臂缝隙的长均为22mm，宽均为4.5mm；所述第四缝隙的长为2.3mm，宽为2.4mm；所述第五缝隙的长为6.5mm，宽为4mm；所述第六缝隙的长为15.4mm，宽为9.4mm；所述第七缝隙的长为14mm，宽为8mm。

3.根据权利要求1所述的超宽带介质天线，其特征在于，所述第八缝隙的长为7mm，宽为4mm；所述第九缝隙的长为16mm，宽为2mm；所述第十缝隙的长为16mm，宽为2mm；所述第十一缝隙的长为16mm，宽为2mm；所述第十二缝隙的长为7mm，宽为4mm。

4.根据权利要求1所述的超宽带介质天线，其特征在于，所述第二巴伦缝隙和所述第三巴伦缝隙的长均为26mm，宽为3mm；所述第十三缝隙的长为14mm，宽为1mm；所述第十四缝隙的长为8mm，宽为1mm；所述第十五缝隙的长为14mm，宽为1mm；所述第六巴伦缝隙的长为14mm，宽为4mm。

5.根据权利要求1所述的超宽带介质天线，其特征在于，所述超宽带介质天线还包括：

第一振臂寄生、第二振臂寄生；

所述第一振臂寄生和所述第二振臂寄生分别设置在所述第二覆铜层，所述第一振臂寄生与所述第二振臂寄生对称设置在所述间隙两侧，且分别覆盖在所述介质层的相邻的两个端点位置处，所述第一振臂寄生与所述第二振臂寄生分别为或“冖”形。

6.根据权利要求1所述的超宽带介质天线，其特征在于，所述第一振臂、所述第二振臂和所述巴伦为一体结构设置；所述第二缝隙和所述第三缝隙为一体结构设置。

7.根据权利要求1所述的超宽带介质天线，其特征在于，所述第八缝隙、所述第九缝隙、所述第十缝隙、所述第十一缝隙和所述第十二缝隙为一体结构设置。