CN108666767B - 微带天线及通信系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种微带天线包括介质基板、多个辐射单元、馈电线、多个介质件及反射板，介质基板包括相对的第一及第二表面，多个辐射单元排布于介质基板的第一表面，馈电线连接至多个辐射单元，以将多个辐射单元连接至收发器件，多个介质件设置于介质基板的第二表面，多个介质件中的各个介质件对应一个辐射单元，并且多个介质件中的各个介质件和对应的辐射单元位于介质基板的同一位置的两侧，以维持微带天线工作在预设工作频段，多个介质件与馈电线分离，反射板设置于介质基板的靠近第二表面的一侧，介质基板及多个介质件位于多个辐射单元与反射板之间。本申请实现了在维持微带天线的工作频段不变同时减少馈电线的传输损耗的目的。

Description

微带天线及通信系统
技术领域
本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种微带天线及通信系统。
背景技术
微带天线是无线局域网(英文：wireless local area network，WLAN)设备常用的一种天线。微带天线的工作频段为WLAN频段，例如2.4吉赫兹(GHz)。为了满足波束成形等WLAN技术的要求，微带天线可以包括阵列排布的多个辐射单元(英文：radiatingelement)。辐射单元是微带天线的基板(英文：substrate)上的导体贴片。为了使微带天线工作在WLAN频段，辐射单元尺寸大。为了缩小WLAN设备的体积，要减小微带天线的尺寸。如果缩小辐射单元的尺寸，微带天线的工作频段会被改变。为了维持微带天线的工作频段为WLAN频段，需要在基板上再敷设一层介质或增加基板的厚度。但是基板上敷设的介质会增加基板上的馈电线(英文：feed line)的传输损耗。
发明内容
本申请的目的在于提供一种微带天线，以在维持微带天线的工作频段不变同时减少馈电线的传输损耗。
本申请还提供一种通信系统。
第一方面，本申请提供一种微带天线，所述微带天线包括介质基板、多个辐射单元、馈电线、反射板及多个介质件，其中，所述介质基板包括相对的第一表面及第二表面。所述多个辐射单元排布于所述介质基板的第一表面。所述馈电线连接至所述多个辐射单元，以将所述多个辐射单元连接至收发器件。所述多个介质件设置于所述介质基板的第二表面。所述多个介质件中的各个介质件对应一个辐射单元，并且所述多个介质件中的各个介质件和对应的辐射单元位于所述介质基板的同一位置的两侧，以维持所述微带天线工作在预设工作频段。所述多个介质件与所述馈电线分离。所述反射板设置于所述介质基板的靠近第二表面的一侧，所述介质基板及所述多个介质件位于所述多个辐射单元与所述反射板之间。
这种维持微带天线的工作频段的方式相较于在所有的辐射单元下方敷设一层介质或增加基板厚度来维持微天线的工作频段的方法节省了用料。介质件与所述馈电线分离，即所述馈电线周围的介质为空气介质，空气介质的介电常数为1，因此所述馈电线的衰减小，不会引起不必要的传输损耗。
在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述多个辐射单元在所述介质基板的第二表面上的正投影与所述馈电线分离，以减少所述辐射单元与所述馈电线之间耦合，避免影响辐射单元的性能。
结合第一方面或者第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，每一介质件位于对应的辐射单元在所述介质基板的第二表面上的正投影区域，以在维持微带天线工作在所述预设工作频段的同时，还避免了所述介质件与所述馈电线接触。
结合第一方面或者第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，在第三种可能的实现方式中，所述多个辐射单元在所述介质基板的第二表面上的正投影与对应的介质件在所述介质基板的第二表面上的投影重合，避免了所述介质件与所述馈电线接触。
结合第一方面或者结合第一方面的第一至三种中任一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述介质基板与所述介质件的材质相同。
结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述介质基板与所述介质件的材质为玻璃纤维环氧树脂。
结合第一方面或者结合第一方面的第一至第五种中任一种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，每一辐射单元均为圆形，每一辐射单元的直径为40毫米，每一介质件为圆形，每一介质件的直径小于或等于40毫米。
结合第一方面或者结合第一方面的第一至第六种中任一种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，，所述微带天线还包括引向器，所述引向器在所述多个辐射单元的上方，所述引向器与所述多个辐射单元之间的距离为第一预设值，所述介质件与所述反射板之间的距离为第二预设值。
第二方面，本申请提供一种通信系统，包括基站及上述第一方面的各种可能的实现方式的微带天线，所述基站用所述微带天线收发信号。
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是本发明第一方案实施例提供的一种微带天线的截面示意图。
图2是本发明第一方案实施例提供的一种微带天线的俯视角度透视图。
图3是本发明第二方案实施例提供的一种通信天线的框图。
具体实施方式
微带天线是在介质基板一侧贴加阵列排布的辐射单元，另一侧设置反射板而形成的天线。反射板为导体接地板(英文：ground plane)。介质基板使辐射单元和反射板之间开路。辐射单元和反射板之间的开路产生电磁波。辐射单元为微带天线的基本结构单元，它能有效地辐射或接收电磁波。馈电线为连接辐射单元和无线电收发器的传输线路(英文：transmission line)。工作频段为微带天线工作的频率范围。
微带天线的尺寸由反射板的大小决定。而反射板的大小又是由该微带天线中所有辐射单元在反射板上所占的区域的大小决定的。为了缩小微带天线的尺寸，可以缩小辐射单元之间的距离。然而，相邻辐射单元边缘之间的最短距离也随辐射单元之间的距离缩小，直接影响布设于辐射单元之间的馈电线的线间距，甚至导致馈电线无法布设于相邻两辐射单元边缘之间。因此，在缩小微带天线的尺寸时，需要减小辐射单元的尺寸来维持相邻辐射单元边缘之间的最短距离。如果减小辐射单元的尺寸，微带天线的工作频段会被改变。为了维持微带天线的工作频段，需要在基板上增设介质件。
请参阅图1及图2，本发明第一方案实施例提供了一种微带天线100。所述微带天线100应用于通讯设备中。所述微带天线100包括介质基板10、多个辐射单元20、馈电线30、多个介质件40及反射板60。所述介质基板10包括相对的第一表面11及第二表面12。所述多个辐射单元20排布于所述介质基板10的第一表面11。所述馈电线30连接至所述多个辐射单元20，以将所述多个辐射单元20连接至馈电网络。所述多个介质件40设置于所述介质基板10的第二表面12，且所述多个介质件40中的各个介质件40对应一个辐射单元20，并且所述多个介质件40中的各个介质件40和对应的辐射单元20位于所述介质基板10的同一位置的两侧，以维持所述微带天线100工作在预设工作频段。所述多个介质件40与所述馈电线30分离。所述反射板60设置于所述介质基板10的靠近第二表面12的一侧，所述介质基板10及所述多个介质件40位于所述多个辐射单元20与所述反射板60之间。
在本实施例中，所述馈电线30布设于所述介质基板10的第二表面12，所述介质基板10上设置有过孔，所述馈电线30通过所述过孔连接至所述辐射单元20的馈电口。所述馈电线30也可以布设于其他位置，如所述介质基板10的第一表面12。
所述多个辐射单元20呈阵列式排布于所述介质基板10的第一表面11，所述多个辐射单元20是均匀分布的，相邻两个辐射单元20之间的间距相等。所述微带天线100还包括电路板，所述电路板设置于所述反射板60的下方。所述收发器件设置于所述电路板内，所述馈电线30的一端连接至所述辐射单元的馈电口，所述馈电线30的另一端穿过所述反射板60连接至所述收发器件。
在所述微带天线100中，所述馈电线30除了与所述介质基板10接触之外未与任何介质件或可以作为介质的材料或部件接触。
本实施例中，缩小所述微带天线100的尺寸，且不影响馈电线30的布设，需要采取缩小每一辐射单元20的尺寸来实现。辐射单元20的尺寸变化，微带天线100的工作频段会被改变，为了维持微带天线100的工作频段，通过在每一辐射单元20的对应下方设置所述介质件40的方式来实现。这种维持微带天线100的工作频段的方式相较于在所有的辐射单元20下方敷设一层介质或增加基板厚度来维持微天线100的工作频段的方法节省了用料。另外，所述多个介质件40与所述馈电线30分离，即所述馈电线30周围的介质为空气介质。空气介质的介电常数为1，因此所述馈电线30的衰减小，不会引起不必要的传输损耗。因此，本发明实施例的微带天线100不但节省了的用料，还在维持微带天线100的工作频段不变的同时减少了馈电线30的传输损耗。
进一步地，所述多个辐射单元20在所述介质基板10的第二表面12上的正投影与所述馈电线30分离，以减少所述辐射单元20与所述馈电线30之间耦合，避免影响辐射单元20的性能。
进一步地，每一介质件40位于对应的辐射单元20在所述介质基板10的第二表面12上的正投影区域，以在维持微带天线100工作在所述预设工作频段的同时，还避免了所述介质件40与所述馈电线30接触，因此，所述馈电线30衰减小，不会引起不必要的传输损耗。在本实施例中，所述预设工作频段可以为2.4GHz。在其他实施例中，所述预设工作频段可以根据实际需要进行调整。
所述介质件40的尺寸可以随着对应的辐射单元20的尺寸变化而变化。当辐射单元20的尺寸减小时，与所述辐射单元20对应的介质件40的尺寸增加，以维持微带天线100工作在所述预设工作频段。其中，所述介质件40的尺寸是指所述介质件40的面积。
具体地，当所述辐射单元20的尺寸减小时，所述微带天线10的工作频率升高，为了维持所述微带天线工作在所述预设工作频段，需要降低所述微带天线100的工作频率。增加所述介质件40的尺寸，(即所述辐射单元20与所述反射板60之间的电容升高)来平衡所述微带天线100的工作频段。
在本实施例中，所述辐射单元20在所述介质基板10的第二表面12上的正投影与对应的介质件40在所述介质基板10的第二表面12上的投影重合。所述介质基板10与所述介质件40的材质相同。所述介质基板10与所述介质件40可以一体成型，也可以是各自单独成型。所述介质基板10与所述介质件40的材质可以为玻璃纤维环氧树脂。所述辐射单元20呈圆形，所述辐射单元20的直径为40mm。所述介质件40呈圆形，所述介质件40的直径小于或等于40mm。
在其他实施例中，所述辐射单元20在所述介质基板10的第二表面12上的正投影与对应的介质件40在所述介质基板10的第二表面12上的投影也可以根据实际需要不重合。所述介质基板10与所述介质件40的材质也可以根据实际需要进行调整。所述辐射单元20的形状和尺寸可以根据实际需要进行调整。所述介质件40的形状和尺寸也可以根据实际需要进行调整。
在本实施例中，所述相邻两个辐射单元20的边缘之间的最短距离满足馈电线30与相邻的辐射单元20之间的最短距离及任两相邻的馈电线之间的间距大于或等于所述馈电线的线宽的2倍，从而减少了馈电线30之间的窜扰，提高了微带天线100的信号质量。
进一步地，所述微带天线100还包括引向器50。所述引向器50设置于所述多个辐射单元20的上方，所述引向器与所述多个辐射单元20之间的距离为第一预设值。所述介质件40与所述反射板60之间的距离为第二预设值。
所述引向器50设置于所述辐射单元20的上方，用于对所述辐射单元20辐射处的电磁波进行向前引导的作用。所述反射板60设置于所述介质基板10的第二表面12的下方，用于把微带天线100的天线信号反射聚集在接收点上，不但可以大大增强了微带天线100的接收能力，还起到阻挡、屏蔽来自反方向的其它电波对接收信号的干扰作用。所述微带天线100也可以包括支撑固定架，所述引向器50通过所述支撑固定架对其进行支撑固定的方式设置于所述辐射单元20的上方。所述介质基板10通过所述支撑固定架对其进行支撑固定的方式设置于所述反射板60的上方。
请参阅图3，本发明第二方案实施例还提供一种通信系统300。所述通信系统300包括基站310及微带天线。所述基站310用所述微带天线收发信号。所述微带天线可以集成在所述基站30内，也可以与所述基站310的各自独立设置。所述微带天线可以为上述第一方案实施例提供的所述微带天线100。由于所述微带天线100已经在上述第一方案中进行了详细的描述，故在此不再赘述。
所述基站310可以指无线电收发机，例如蜂窝网络中的蜂窝设置点(英文：cellsite)，无线局域网(英文：wireless local area network；简称：WLAN)中的无线接入点(英文：wireless access point；简称：WAP)。
在本实施例中，所述通信系统300包括所述微带天线100。所述微带天线100包括介质基板10、多个辐射单元20、馈电线30、多个介质件40及反射板60。所述介质基板10包括相对的第一表面11及第二表面12。所述多个辐射单元20排布于所述介质基板10的第一表面11。所述馈电线30连接至所述多个辐射单元20，以将所述读个辐射单元20连接至所述馈电网络。所述多个介质件40设置于所述介质基板10的第二表面12，且所述多个介质件40中的各个介质件40对应一个辐射单元20，并且所述多个介质件40中的各个介质件40和对应的辐射单元20位于所述介质基板10的同一位置的两侧，以维持所述微带天线100工作在预设工作频段。这种维持微带天线100的工作频段的方式相较于在所有的辐射单元20下方敷设一层介质或增加基板厚度来维持微天线100的工作频段的方法节省了用料。另外，所述多个介质件40与所述馈电线30分离，即所述馈电线30周围的介质为空气介质。空气介质的介电常数为1，因此所述馈电线30的衰减小，不会引起不必要的传输损耗。因此，本发明实施例的通信系统300中的微带天线100不但节省了的用料，还在维持微带天线100的工作频段不变的同时减少了馈电线30的传输损耗。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (12)

1.一种微带天线，其特征在于，所述微带天线包括介质基板、多个辐射单元、馈电线、反射板及多个介质件，其中，
所述介质基板包括相对的第一表面及第二表面；
所述多个辐射单元排布于所述介质基板的第一表面；
所述馈电线连接至所述多个辐射单元，以将所述多个辐射单元连接至收发器件；
所述多个介质件设置于所述介质基板的第二表面，所述多个介质件中的各个介质件对应一个辐射单元，并且所述多个介质件中的各个介质件和对应的辐射单元位于所述介质基板的同一位置的两侧，以维持所述微带天线工作在预设工作频段，所述多个介质件与所述馈电线分离；
所述反射板设置于所述介质基板的靠近第二表面的一侧，所述介质基板及所述多个介质件位于所述多个辐射单元与所述反射板之间；
其中，
每一介质件位于对应的辐射单元在所述介质基板的第二表面上的正投影区域。
2.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述多个辐射单元在所述介质基板的第二表面上的正投影与所述馈电线分离。
3.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述多个辐射单元在所述介质基板的第二表面上的正投影与对应的介质件在所述介质基板的第二表面上的投影重合。
4.根据权利要求2所述的微带天线，其特征在于，所述多个辐射单元在所述介质基板的第二表面上的正投影与对应的介质件在所述介质基板的第二表面上的投影重合。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的微带天线，并且，所述介质基板与所述介质件的材质相同。
6.根据权利要求5所述的微带天线，其特征在于，所述介质基板与所述介质件的材质为玻璃纤维环氧树脂。
7.根据权利要求1至4任意一项所述的微带天线，其特征在于，
每一辐射单元均为圆形，每一辐射单元的直径为40毫米，每一介质件为圆形，每一介质件的直径小于或等于40毫米。
8.根据权利要求1至4任意一项所述的微带天线，其特征在于，所述微带天线还包括引向器，所述引向器在所述多个辐射单元的上方，所述引向器与所述多个辐射单元之间的距离为第一预设值，所述介质件与所述反射板之间的距离为第二预设值。
9.根据权利要求5所述的微带天线，其特征在于，所述微带天线还包括引向器，所述引向器在所述多个辐射单元的上方，所述引向器与所述多个辐射单元之间的距离为第一预设值，所述介质件与所述反射板之间的距离为第二预设值。
10.根据权利要求6所述的微带天线，其特征在于，所述微带天线还包括引向器，所述引向器在所述多个辐射单元的上方，所述引向器与所述多个辐射单元之间的距离为第一预设值，所述介质件与所述反射板之间的距离为第二预设值。
11.根据权利要求7所述的微带天线，其特征在于，所述微带天线还包括引向器，所述引向器在所述多个辐射单元的上方，所述引向器与所述多个辐射单元之间的距离为第一预设值，所述介质件与所述反射板之间的距离为第二预设值。
12.一种通信系统，包括基站及如权利要求1-11任一项所述的微带天线，所述基站用所述微带天线收发信号。
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