CN109216917A - 中心馈电锥形接地宽带平面倒f天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种中心馈电锥形接地宽带平面倒F天线。该中心馈电锥形接地宽带平面倒F天线可以包括：平面贴片表面；接地腿部，该接地腿部以相对于所述平面贴片表面的法线方向的非垂直角设置；以及馈电腿部，该馈电腿部相对于所述平面贴片表面的一端部偏移，其中，当所述馈电腿部通过一信号被激励时，所述天线在广泛带宽范围内产生全向辐射图。本发明可以以全向辐射特性来覆盖大频率范围的特性。

Description

中心馈电锥形接地宽带平面倒F天线

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年6月30日提交的并且标题为“CENTER-FED TAPERED GROUNDWIDEBAND PLANAR INVERTED-F ANTENNA”的美国临时专利申请No.62/527250的优先权。美国临时专利申请No.62/527250通过引用并入于此。

技术领域

本发明总体上涉及天线。更具体地说，本发明涉及中心馈电锥形接地宽带平面倒F天线。

背景技术

图1是本领域中已知的平面倒F天线(PIFA)的立体图。如在图1中看到的，PIFA 10可以包括：贴片表面12、接地腿部14、以及馈电腿部16，使得接地腿部14大致垂直于贴片表面12且为矩形，并且使得馈电腿部16的近端部从贴片表面12的一端部延伸并且接近贴片表面12的该端部。

需要许多这种已知天线来覆盖用于3G/4G/5G通信中的LTE频率的较大频带(例如从1710MHz至2690Mhz)。然而，这些天线必须被集成到诸如LTE小蜂窝基站或接入点的装置中，并且这样的装置通常部署在室外环境(诸如停车场、公园等)中或者室内环境(诸如办公室空间、机场、酒店等)中，其中，所述装置的美观性是一个重要考虑因素，而且使该装置尽可能紧凑很重要。因此，可用于该天线的空间通常被限制在低轮廓形式的小体积中，并且天线必须紧凑。而且，为了最佳系统性能和良好的环境信号覆盖率，希望天线具有几乎是全向的辐射图，使得信号以相同强度沿所有方向从天线传播。

不期望的是，紧凑形式的已知天线可以以不是全向的辐射图来覆盖宽频率范围，或者可以在小频率范围内提供全向覆盖。例如，一些已知系统使用多个小全向天线来发送和接收RF信号，其中，这些多个天线中的每个都覆盖不同小频带或范围，例如，1710Mhz-1880MHz、1920Mhz-2170Mhz、以及2500Mhz-2690MHz。然而，这些系统在金钱问题和空间方面都很昂贵，并且不足以解决上述尺寸约束。实际上，使用这些多个天线来覆盖所需频带需要装置中的更多空间，并且增加RF电路和天线本身的成本和复杂性。其它已知系统使用大型天线来提供宽带、全向覆盖。然而，这些系统不足以解决性能约束，而在要求紧凑形式的具有空间约束的小蜂窝装置中使用大型天线甚至不可行。

鉴于上述，持续不断地需要改进的天线。

发明内容

本发明的主要目的之一在于提供一种中心馈电锥形接地宽带平面倒F天线，以全向辐射特性来覆盖大频率范围的特性。

为达上述目的，本发明提供了一种中心馈电锥形接地宽带平面倒F天线，包括：

平面贴片表面；

接地腿部，接地腿部以相对于平面贴片表面的法线方向的非垂直角设置；以及

馈电腿部，馈电腿部相对于平面贴片表面的一端部偏移，

其中，当馈电腿部通过信号被激励时，天线在广泛带宽范围内产生全向辐射图。

本发明能够以全向辐射特性来覆盖大频率范围的特性。

附图说明

图1是本领域已知的天线的立体图；

图2A是安装在印刷电路板上的根据所公开实施方式的天线的正面立体图；

图2B是安装在印刷电路板上的根据所公开实施方式的天线的背面立体图；

图3A是根据所公开实施方式的天线的底部立体图；

图3B是根据所公开实施方式的天线的仰视图；

图4A是根据所公开实施方式的天线的示例性模拟辐射图的图表；

图4B是根据所公开实施方式的天线的示例性模拟辐射图的图表；

图4C是根据所公开实施方式的天线的示例性模拟辐射图的图表；以及

图5是根据所公开实施方式制造的天线的示例性测量辐射图的图表。

具体实施方式

虽然本发明容许有许多不同形式的实施方式，但在理解本公开要被视为对本发明原理的例证的情况下，在附图中示出并且描述详细的具体实施方式。并非旨在将本发明限于具体例示的实施方式。

本文所公开的实施方式可以包括具有全向覆盖范围的紧凑、小型或低轮廓宽带天线，其可以被集成到小蜂窝装置中并且形成紧凑结构，而不受装置组件严重影响。具体而言，本文所公开的一些实施方式可以包括这样的宽带平面倒F天线(PIFA)，即，其具有使得天线能够以全向辐射特性来覆盖大频率范围的特性。更具体地说，本文所公开的一些实施方式可以包括中心馈电锥形接地宽带PIFA。例如，根据所公开的实施方式，该天线的广泛带宽可以通过将角锥形接地腿部结构结合到平面结构中来实现，并且可以通过将馈电腿部结合到平面结构中心附近来实现天线的全向覆盖。

图2A是安装在印刷电路板(PCB)28上的根据所公开实施方式的天线20的正面立体图，图2B是根据所公开实施方式的安装在PCB 28上的天线20的背面立体图，图3A是根据所公开实施方式的天线20的底部立体图，以及图3B是根据所公开实施方式的天线20的仰视图。如在图2A、图2B、图3A以及图3B中看到的，天线20可以包括平面贴片表面22、接地腿部24、以及馈电腿部26，使得天线20可以经由接地腿部28和馈电腿部26联接至PCB 28。如在图2A和图2B中进一步看到的，在一些实施方式中，接地腿部24以相对于平面贴片表面22的法线方向的大于90^o的非垂直角设置，该接地腿部24可以是非矩形的，例如，平行四边形、锥形或梯形，并且馈电腿部可以相对于平面贴片表面22的一端部偏移，使得馈电腿部的近端部可以从平面贴片表面24的实质中心延伸并且接近该平面贴片表面24的实质中心。在一些实施方式中，接地腿部24的宽度可以从平面贴片表面22到接地连接点逐渐变小，使得接地腿部24的宽度可以在平面贴片表面22附近最大并且在接地连接点附近最小。有利的是，当馈电腿部通过RF信号被激励时，本文所公开的馈电腿部26和接地腿部24的位置和取向可以使得天线20能够在广泛带宽范围内生成全向辐射图。

在一些实施方式中，例如，如在图3A和图3B中看到的，天线20可以作为通过冲压并形成单个金属件制造的单个单片结构而存在，从而最小化制造成本。

尽管图中未示出，但在一些实施方式中，天线20的平面贴片表面22可以包括一些任意形状的槽或孔，以增强天线20在特定频率下的全向辐射图。

图4A、图4B以及图4C是根据所公开实施方式的天线单元20的示例性模拟辐射图的图表，并且图5是根据所公开实施方式制造的天线20的示例性测量辐射图的图表。如在图4A、图4B、图4C以及图5中看到的，即使本文所公开的天线20具有紧凑形状因子，当由最大增益与小于6dB的最小增益的比率限定时，天线20也可以以大致全向的图案覆盖1710Mhz-2170MHz的整个LTE高频带。

尽管上面已经详细描述了几个实施方式，但其它修改例也是可以的。例如，其它组件可以被添加至所述系统或从所述系统去除，并且其它实施方式可以处于本发明的范围内。

根据前述，应到观察到，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行许多改变和修改。要明白的是，没有有关本文所述的具体系统或方法的限制被期望或者应该被推断出。当然其旨在覆盖落入本发明的精神和范围内的所有这样的修改例。

Claims (10)

1.一种中心馈电锥形接地宽带平面倒F天线，所述中心馈电锥形接地宽带平面倒F天线包括：

平面贴片表面；

接地腿部，所述接地腿部以相对于所述平面贴片表面的法线方向的非垂直角设置；以及

馈电腿部，所述馈电腿部相对于所述平面贴片表面的一端部偏移，

其中，当所述馈电腿部通过信号被激励时，所述天线在广泛带宽范围内产生全向辐射图。

2.根据权利要求1所述的中心馈电锥形接地宽带平面倒F天线，其中，所述接地腿部是非矩形的。

3.根据权利要求2所述的中心馈电锥形接地宽带平面倒F天线，其中，所述接地腿部是平行四边形、锥形或梯形。

4.根据权利要求3所述的中心馈电锥形接地宽带平面倒F天线，其中，所述接地腿部的宽度从接近所述平面贴片表面的较大端部到接近接地连接点的较小端部逐渐变小。

5.根据权利要求1所述的中心馈电锥形接地宽带平面倒F天线，其中，所述非垂直角大于90°。

6.根据权利要求1所述的中心馈电锥形接地宽带平面倒F天线，其中，所述馈电腿部的近端部从所述平面贴片表面的实质中心延伸并且接近所述平面贴片表面的实质中心。

7.根据权利要求1所述的中心馈电锥形接地宽带平面倒F天线，其中，所述平面贴片表面、所述接地腿部、以及所述馈电腿部作为单个单片结构存在。

8.根据权利要求7所述的中心馈电锥形接地宽带平面倒F天线，其中，所述单个单片结构通过冲压并形成单个金属件来制造。

9.根据权利要求1所述的中心馈电锥形接地宽带平面倒F天线，其中，所述平面贴片表面包括增强针对在所述广泛带宽范围内的至少一个频率的所述全向辐射图的槽或孔。

10.根据权利要求1所述的中心馈电锥形接地宽带平面倒F天线，其中，所述广泛带宽范围包括1710MHz–2170MHz。