CN109449594A - 微带天线 - Google Patents

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CN109449594A CN201811266080.XA CN201811266080A CN109449594A CN 109449594 A CN109449594 A CN 109449594A CN 201811266080 A CN201811266080 A CN 201811266080A CN 109449594 A CN109449594 A CN 109449594A
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曾庆生
张跃进
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors

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Abstract

本申请涉及一种微带天线，包括介质板；设置在所述介质板一面的金属地板；设置在所述介质板另一面的多个金属贴片和天线；所述介质板中放置每个金属贴片的位置均设置有通孔，用于连通所述金属地板与所述金属贴片。由于电磁带隙结构在某一频率范围内有禁带，在该禁带内任何电磁波都不能再其中传播，因此本申请中基于电磁带隙结构的微带天线可以抑制天线上的表面波，通过降低天线的表面波提高天线效率。

Description

微带天线
技术领域
本申请涉及天线技术领域，尤其涉及一种微带天线。
背景技术
随着5G通信技术的发展，小型化、集成化、多功能化成为通信设备研发的必然趋势。想要缩减通信设备体积，如何减小终端天线的体积就成了关键。想要让天线在集成了小型化的基础上，又能够让天线其他性能达到良好的状况，这不是件容易的工作，需要花费很多精力去研究。微带天线是一种电小天线，它使用的介质基片的厚度远远小于波长，并且此介质基片还具有平面印刷结构。与普通的微波天线相比，微带天线的剖面薄，体积小，重量轻，成为毫米波天线的研发热点。
然而，微带天线中的天线往往都直接被印制在介质衬底，此时，表面波会对微带天线造成影响，这就导致微带贴片天线的辐射效率很低，无法达到使用的要求。在某些情况下，表面波产生的功率损耗会变得很大，有时甚至能占到整个辐射功率的60％以上。在这种情况下微带贴片天线的辐射效率会大大降低。因为表面波的影响天线会形成后向辐射，天线增益也因此降低。为了得到高增益的信号，有时需要加大发射信号强度，造成环境污染的同时，后向辐射的产生也会局限微带天线在某些特殊领域的应用，例如：人体局域网、无线能量传输。
发明内容
为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种微带天线。
本申请提供的微带天线包括：
介质板；
设置在所述介质板一面的金属地板；
设置在所述介质板另一面的多个金属贴片和天线；
所述介质板中放置每个金属贴片的位置均设置有通孔，用于连通所述金属地板与所述金属贴片。
可选的，所述天线为微带馈电天线。
可选的，所述微带馈电天线包括：
辐射贴片、阻抗转换器、微带传输线和激励端口；
所述辐射贴片通过所述阻抗转换器与所述微带传输线相连接；
所述激励端口垂直于所述微带天线所在的面，且，所述激励端口与所述微带传输线接触连接。
可选的，所述微带馈电天线的馈电方式为中心馈电或偏心馈电。
可选的，所述阻抗转换器的长度为所述微带馈电天线波长的四分之一。
可选的，所述抗转换器的长度为9～10毫米。
可选的，所述辐射贴片的一侧与所述金属贴片的最小距离为10.8毫米，另一侧与所述金属贴片的最小距离为10.25毫米。
可选的，所述天线为同轴馈电天线。
可选的，所述同轴馈电天线包括辐射贴片，所述同轴馈电天线的馈电点与所述辐射贴片的中心点的距离为3.2毫米。
可选的，所述金属贴片上还设置有至少一个矩形槽。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：在介质板的一面设置金属地板，另一面设置多个金属贴片和天线，同时，在介质板中放置每个金属贴片的位置均设置通孔，以连通金属地板和金属贴片，由此构成电磁带隙结构，由于电磁带隙结构在某一频率范围内有禁带，在该禁带内任何电磁波都不能再其中传播，因此本申请中基于电磁带隙结构的微带天线可以抑制天线上的表面波，通过降低天线的表面波提高天线效率。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1是本申请的一个实施例提供的一种微带天线的结构示意图。
图2是本申请的一个实施例提供的一种金属贴片的结构示意图。
附图标记：介质板-1；金属贴片-2；天线-3；通孔-4；辐射贴片-5；阻抗转换器-6；微带传输线-7；矩形槽-8。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。
请参阅图1，图1是本申请的一个实施例提供的一种微带天线的结构示意图。
本实施例提供的一种微带天线包括：
介质板1；
设置在所述介质板一面的金属地板；
设置在所述介质板另一面的多个金属贴片2和天线3；
所述介质板中放置每个金属贴片的位置均设置有通孔4，用于连通所述金属地板与所述金属贴片。
由于在介质板的一面设置金属地板，另一面设置多个金属贴片和天线，同时，在介质板中放置每个金属贴片的位置均设置通孔，以连通金属地板和金属贴片，由此构成电磁带隙结构，由于电磁带隙结构在某一频率范围内有禁带，在该禁带内任何电磁波都不能再其中传播，因此本申请中基于电磁带隙结构的微带天线可以抑制天线上的表面波，通过降低天线的表面波提高天线效率。
需要说明的是，金属贴片的个数和排列可以为6×6排布方式，即每排6个，一共6排，介质板的高可以为1.6毫米，介电常数可以为2.5。金属贴片的材质可以为铜，且将通孔镀铜。金属贴片的边长可以为6～10毫米，金属贴片之间的间距可以为0.5～0.9毫米。另外，通孔的半径可以为0.4～0.6毫米。
其中，天线的馈电方式可以有多种，比如可以为耦合馈电方式、缝隙馈电方式、同轴馈电方式和微带线馈电方式。对应的，采用耦合馈电方式的天线可以称为耦合馈电天线，采用缝隙馈电方式的天线可以称为缝隙馈电天线，采用同轴馈电方式的天线可以称为同轴馈电天线，采用微带线馈电方式的天线可以称为微带馈电天线。
当本实施例中的天线为微带馈电天线时，微带馈电天线可以包括：
辐射贴片5、阻抗转换器6、微带传输线7和激励端口；
所述辐射贴片通过所述阻抗转换器与所述微带传输线相连接；
所述激励端口垂直于所述微带天线所在的面，且，所述激励端口与所述微带传输线接触连接。
其中，微带馈电天线的馈电方式可以有两种，即偏心馈电和中心馈电。两种馈电方式的馈电点的位置不同，其馈电点的位置主要取决于激励模式。
需要说明的是，天线各参数的确定过程如下：
首先，天线的宽度可用W表示，宽度是通过第一公式计算得到，第一公式为：
其中，c为光速3×108米/秒；f为天线的工作频率；εr为介质板的介电常数。
然后，根据第二公式计算天线的有效介电常数，可以用εe表示天线的有效介电常数，第二公式为：
其中，εr为介质板的介电常数；W为天线的宽度；h为介质板的厚度。
再然后，根据第三公式计算天线的等效辐射缝隙长度，等效辐射缝隙长度可以用ΔL表示，其中第三公式为：
其中，εe为有效介电常数；W为天线的宽度；h为介质板的厚度。
最后，根据第四公式计算天线的长度，天线的长度可以用L表示，第四公式为：
其中，c为光速3×108米/秒；f为天线的工作频率；εe为有效介电常数；ΔL为等效辐射缝隙长度。
本实施例中，可以采用中心馈电方式的微带馈电天线，其馈电点距离贴片边缘的距离可以为天线宽度的一半。
另外，阻抗转换器可以为微带馈电天线的波长的四分之一，长度可以在9～10毫米之间任意选择，但是，最佳可以为9.5毫米。
而且，所述辐射贴片的一侧与所述金属贴片的最小距离可以为10.8毫米，另一侧与所述金属贴片的最小距离可以为10.25毫米。
当本实施例中的天线为同轴馈电天线时，同轴馈电天线可以包括辐射贴片，所述同轴馈电天线的馈电点与所述辐射贴片的中心点的距离为3.2毫米。
对于本实施例中的上述结构构成的微带天线为周期性电磁带隙结构天线，若想得到非周期性电磁带隙结构天线的微带天线，可在所述金属贴片上还设置有至少一个矩形槽8。具体开槽位置可以如图2所示。
其中，矩形槽的一边长可以为2毫米，另一边长可以为6毫米，矩形槽与金属贴片的边缘可以距离1毫米。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种微带天线，其特征在于，包括：
介质板；
设置在所述介质板一面的金属地板；
设置在所述介质板另一面的多个金属贴片和天线；
所述介质板中放置每个金属贴片的位置均设置有通孔，用于连通所述金属地板与所述金属贴片。
2.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述天线为微带馈电天线。
3.根据权利要求2所述的微带天线，其特征在于，所述微带馈电天线包括：
辐射贴片、阻抗转换器、微带传输线和激励端口；
所述辐射贴片通过所述阻抗转换器与所述微带传输线相连接；
所述激励端口垂直于所述微带天线所在的面，且，所述激励端口与所述微带传输线接触连接。
4.根据权利要求3所述的微带天线，其特征在于，所述微带馈电天线的馈电方式为中心馈电或偏心馈电。
5.根据权利要求3所述的微带天线，其特征在于，所述阻抗转换器的长度为所述微带馈电天线波长的四分之一。
6.根据权利要去5所述的微带天线，其特征在于，所述抗转换器的长度为9～10毫米。
7.根据权利要求6所述的微带天线，其特征在于，所述辐射贴片的一侧与所述金属贴片的最小距离为10.8毫米，另一侧与所述金属贴片的最小距离为10.25毫米。
8.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述天线为同轴馈电天线。
9.根据权利要求8所述的微带天线，其特征在于，所述同轴馈电天线包括辐射贴片，所述同轴馈电天线的馈电点与所述辐射贴片的中心点的距离为3.2毫米。
10.根据权利要求1～9任一项所述的微带天线，其特征在于，所述金属贴片上还设置有至少一个矩形槽。
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