CN110247181B - 一种小尺寸高增益天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小尺寸高增益天线，包括绝缘介质板及通过电路板印制技术印制于绝缘介质板上的U形反射面、两个三角形金属辐射臂、两个狭窄的金属条带、平行双线馈电条带和共面波导馈电结构，两个三角形金属辐射臂相对靠近的底角部位分别与竖直设置的平行双线馈电条带的一端连接，两个三角形金属辐射臂顶角部位分别与水平设置的长金属条带连接，短金属条带平行设置于长金属条带的上方，平行双线馈电条带另一端与共面波导馈电结构相接，共面波导两侧的导电地呈水平倒L型向两侧伸展并共同作用形成U形反射面。本发明整体尺寸较小且馈电方式紧凑，有利于实现多天线的高集成度，并可灵活地隐藏于产品内部，实现美观的ID设计以及良好的信号覆盖。

Description

一种小尺寸高增益天线
技术领域
本发明属于无线通信及智联网天线技术领域，具体涉及一种小尺寸高增益天线。
背景技术
随着物联网以及智能云技术的快速发展，智能家居与无线网络接入设备不断向小型化、高性能、宽频带演进，设备对天线尺寸、结构及整机集成复杂度越来越敏感。伴随着城市化的不断深入，家庭场景越来越复杂，混凝土墙体的大衰减以及邻里间的无线干扰逐渐突出。传统的全向小天线在解决穿墙环境信号弱及规避干扰的问题上尤其乏力。为了解决上述问题，本发明基于小尺寸、高集成度的特点，设计了一种高性能的小型化高增益天线。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种面向5G、物联网与智能家庭无线接入应用的小尺寸高增益天线。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种小尺寸高增益天线，其特征在于包括绝缘介质板及通过电路板印制技术印制于绝缘介质板上的U形反射面、两个三角形金属辐射臂、两个狭窄的金属条带、平行双线馈电条带和共面波导馈电结构，其中两个三角形金属辐射臂水平并列设置，两个三角形金属辐射臂相对靠近的底角部位分别与竖直设置的平行双线馈电条带的一端连接，两个三角形金属辐射臂顶角部位分别与水平设置的长金属条带连接，该长金属条带对称设置于两个三角形金属辐射臂上，短金属条带平行设置于长金属条带的上方，平行双线馈电条带另一端与共面波导馈电结构相接，其中一个条带与共面波导的导电地连接，另一个条带与共面波导中间的馈电条带相接，共面波导两侧的导电地呈水平倒L型向两侧伸展并共同作用形成U形反射面。
进一步优选，所述两个三角形金属辐射臂均为顶角120°的等腰三角形结构，其底边水平设置，两个三角形金属辐射臂之间预设的间隔距离为0.1-2mm。
进一步优选，所述绝缘介质板为Rogers R3010，其介电常数为10.2，厚度为0.65mm，尺寸为20mm×12mm。
进一步优选，所述长金属条带和短金属条带的宽度均为0.3mm，其中长金属条带的长度为14mm，短金属条带的长度为6mm。
进一步优选，所述平行双线馈电条带的宽度为0.6mm，两个条带之间的水平间隔为0.3mm，两个条带的长度均为3.75mm。
进一步优选，所述共面波导中间条带与两侧导电地的间隔为0.3mm，导电地宽度为3mm。
本发明设计的小尺寸高增益天线可以用于智能家居与无线网络接入设备中，实现设备的无线接入并增强设备信号的穿墙能力，可以实现小尺寸下相比传统内置小天线的宽频带高增益特性，其整体尺寸较小且馈电方式紧凑，有利于实现多天线的高集成度，并可灵活地隐藏于产品内部，实现美观的ID设计以及良好的信号覆盖。
附图说明
图1是本发明的平面结构示意图；
图2是本发明的立体结构示意图；
图3是本发明的回波损耗曲线；
图4是本发明的增益曲线；
图5是本发明的辐射方向图。
图中：1-长金属条带，2-三角形金属辐射臂，3-短金属条带，4-平行双线馈电条带，5-U形反射面，6-绝缘介质板。
具体实施方式
结合附图详细描述本发明的技术方案，如图1-2所示，一种小尺寸高增益天线，包括绝缘介质板6及通过电路板印制技术印制于绝缘介质板6上的U形反射面5、两个三角形金属辐射臂2、两个狭窄的金属条带、平行双线馈电条带4和共面波导馈电结构，其中两个三角形金属辐射臂2水平并列设置，两个三角形金属辐射臂2相对靠近的底角部位分别与竖直设置的平行双线馈电条带4的一端连接，两个三角形金属辐射臂2顶角部位分别与水平设置的长金属条带1连接，该长金属条带1对称设置于两个三角形金属辐射臂2上，短金属条带3平行设置于长金属条带1的上方，平行双线馈电条带4另一端与共面波导馈电结构相接，其中一个条带与共面波导的导电地连接，另一个条带与共面波导中间的馈电条带相接，共面波导两侧的导电地呈水平倒L型向两侧伸展并共同作用形成U形反射面5。
本发明所述两个三角形金属辐射臂2均为顶角120°的等腰三角形结构，其底边水平设置，两个三角形金属辐射臂2之间预设的间隔距离为0.1-2mm；所述绝缘介质板6为Rogers R3010，其介电常数为10.2，厚度为0.65mm，尺寸为20mm×12mm；所述长金属条带1和短金属条带3的宽度均为0.3mm，其中长金属条带1的长度为14mm，短金属条带3的长度为6mm；所述平行双线馈电条带4的宽度为0.6mm，两个条带之间的水平间隔为0.3mm，两个条带的长度均为3.75mm；所述共面波导中间条带与两侧导电地的间隔为0.3mm，导电地宽度为3mm。
图3为小尺寸高增益天线的回波损耗曲线，由图可以看出天线具有5.1-7.9GHz阻抗带宽，带宽较宽且谐振深度非常好。
图4为小尺寸高增益天线的增益曲线，由图可以看到，在频带内天线增益均大于4dBi。
图5为小尺寸高增益天线的辐射方向图，可以看到天线具有定向辐射特性，因此具有在一定辐射方向上避免邻近设备干扰的能力。
综上所述，本发明提供的一种小尺寸高增益天线具有良好的宽频带高增益特性，并且占用的PCB面积小，结构紧凑、馈电方式简单，能够实现在不同形态的无线产品中自由应用，具有很好的应用前景和推广价值。
以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。

Claims (6)

1.一种小尺寸高增益天线，其特征在于包括绝缘介质板及通过电路板印制技术印制于绝缘介质板上的U形反射面、两个三角形金属辐射臂、两个狭窄的金属条带、平行双线馈电条带和共面波导馈电结构，其中两个三角形金属辐射臂水平并列设置，两个三角形金属辐射臂相对靠近的底角部位分别与竖直设置的平行双线馈电条带的一端连接，两个三角形金属辐射臂顶角部位分别与水平设置的长金属条带连接，该长金属条带对称设置于两个三角形金属辐射臂上，短金属条带平行设置于长金属条带的上方，平行双线馈电条带另一端与共面波导馈电结构相接，其中一个条带与共面波导的导电地连接，另一个条带与共面波导中间的馈电条带相接，共面波导两侧的导电地呈水平倒L型向两侧伸展并共同作用形成U形反射面。
2.根据权利要求1所述的小尺寸高增益天线，其特征在于：所述两个三角形金属辐射臂均为顶角120°的等腰三角形结构，其底边水平设置，两个三角形金属辐射臂之间预设的间隔距离为0.1-2mm。
3.根据权利要求1所述的小尺寸高增益天线，其特征在于：所述绝缘介质板为RogersR3010，其介电常数为10.2，厚度为0.65mm，尺寸为20mm×12mm。
4.根据权利要求1所述的小尺寸高增益天线，其特征在于：所述长金属条带和短金属条带的宽度均为0.3mm，其中长金属条带的长度为14mm，短金属条带的长度为6mm。
5.根据权利要求1所述的小尺寸高增益天线，其特征在于：所述平行双线馈电条带的宽度为0.6mm，两个条带之间的水平间隔为0.3mm，两个条带的长度均为3.75mm。
6.根据权利要求1所述的小尺寸高增益天线，其特征在于：所述共面波导中间条带与两侧导电地的间隔为0.3mm，导电地宽度为3mm。
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