CN110521059B - 天线组件和无线通信设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种天线组件。所述天线组件(100)包括第一电路板(10)、第二电路板(20)和馈线(40)，其中所述第一电路板(10)和所述第二电路板(20)相互平行间隔设置，所述馈线分别与所述第一电路板(10)和所述第二电路板(20)电连接并且分别与所述第一电路板(10)和所述第二电路板(20)垂直，所述第一电路板(10)包括第一匹配电路(121)以及分别与所述第一匹配电路电连接的至少四个第一辐射部(122)，所述第二电路板(20)包括第二匹配电路(221)以及分别与所述第二匹配电路电连接的至少四个第二辐射部(222)。本发明提供的天线组件具有尺寸小、加工工艺较为简单、轴比比较小以及全向性好等特点。另外，本发明还提供一种包括所述天线组件的无线通信设备。

Description

天线组件和无线通信设备
技术领域
本发明涉及无线领域，特别涉及一种天线组件和具有所述天线组件的无人飞行器。
背景技术
目前飞行器与地面之间通常采用圆极化天线作为通信天线。在环境复杂的场景中，圆极化天线能够起到良好的抗多径效应。为了保证地面端和天空端之间良好的通信性能，对天线的全向特性有着比较高的要求。目前的圆极化天线的尺寸较大，加工工艺要求较高并且普遍轴比比较大，全向性能较差。因此解决圆极化天线尺寸大，加工工艺要求高，全向性差的技术问题十分有必要。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种尺寸较小并且全向性好的天线组件。
一种天线组件，包括第一电路板、第二电路板和馈线，其中所述第一电路板和所述第二电路板相互平行间隔设置，所述馈线分别与所述第一电路板和所述第二电路板电连接并且分别与所述第一电路板和所述第二电路板垂直，所述第一电路板包括第一匹配电路以及分别与所述第一匹配电路电连接的至少四个第一辐射部，所述第二电路板包括第二匹配电路以及分别与所述第二匹配电路电连接的至少四个第二辐射部。
进一步地，所述第一电路板包括第一基板和第一电路结构，所述第一电路结构设置于所述第一基板背离所述第二电路板方向的表面。
进一步地，所述第一基板中心位置具有第一过孔，所述第一过孔与所述第一电路结构电连接，并且所述过孔与所述馈线电连接。
进一步地，多个所述第一辐射部均包括第一连接部和第一辐射部主体，其中所述第一连接部一端与所述第一匹配电路电连接，另一端与所述第一辐射部主体电连接，多个所述第一辐射部主体能够形成水平极化。
进一步地，所述第二电路板包括第二基板和第二电路结构，所述第二电路结构设置于所述第二基板朝向所述第一电路板方向的表面，所述第二电路板为所述天线组件的参考地。
进一步地，所述第二基板为圆形电路板基板，所述第二基板的中心位置具有第二过孔，所述第二过孔与所述第二电路结构电连接，并且所述第二过孔与所述馈线电连接。
进一步地，所述第二辐射部包括第二连接部和第二辐射部主体，其中所述第二连接部一端与所述第二匹配电路电连接，另一端与所述第二辐射部主体电连接。
进一步地，多个所述第一辐射部与所述多个第二辐射部一一对应设置，所述多个第一辐射部与所述多个第二辐射部的延伸方向相反。
进一步地，所述第一电路板和所述第二电路板同轴设置，并且所述第一电路板和所述第二电路板之间形成垂直极化。
进一步地，还包括第三电路板，所述第三电路板分别与所述第一电路板和所述第二电路板间隔平行设置，并且所述第三电路板靠近所述第二电路板设置，所述第三电路板包括第三过孔，所述第三过孔与所述馈线电连接。
进一步地，所述第三电路板还包括平衡电路，所述平衡电路与所述第三过孔电连接，所述平衡电路用于平衡馈电。
进一步地，所述第三电路板为圆形电路板，所述第三过孔设置于所述第三电路板中心位置。
一种无线通信设备，所述无线通信设备包括如权利要求1-12任意一项所述的天线组件。
本发明提供的天线组件具有尺寸小，加工工艺较为简单，因此可以节约天线组件的制造成本。另外，所述天线组件还具有轴比比较小，并且全向性好等优点。
附图说明
图1是本发明提供的天线组件的结构示意图。
图2A是图1所示的天线组件的第一电路板的正面结构示意图。
图2B是图1所示的天线组件的第一电路板的反面结构示意图。
图3A是图1所示的天线组件的第二电路板的正面结构示意图。
图3B是图1所示的天线组件的第二电路板的反面结构示意图。
图4是图1所示的天线组件的第三电路板的结构示意图。
图5是图1所示的天线组件驻波比特性图。
图6为天线组件的原始辐射方向俯仰面的示意图。
图7为天线组件的原始辐射方向水平面的示意图。
图8为天线组件的水平面轴比方向示意图。
图9为天线组件在5.8GHz频段的效率图表。
图10A为本发明一种具体实施方式所提供的天线组件的辐射方向水平面的示意图。
图10B为本发明一种具体实施方式所提供的天线组件的辐射方向俯仰面的示意图。
图11A为本发明一种具体实施方式所提供的天线组件phi＝0°时的轴比方向图。
图11B为本发明一种具体实施方式所提供的天线组件phi＝90°时的轴比方向图。
主要元件符号说明
天线组件 100
第一电路板 10
第一基板 11
第一电路结构 12
第一匹配电路 121
第一辐射部 122
第一连接部 1221
第一辐射部主体 1222
第一过孔 13
第二电路板 20
第二基板 21
第二电路结构 22
第二匹配电路 221
第二辐射部 222
第二连接部 2221
第二辐射部主体 2222
第二过孔 23
第三电路板 30
第三过孔 31
馈线 40
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
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。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，其中图1是本发明提供的天线组件的结构示意图。在本实施方式中，所述天线组件100为圆极化天线，其包括第一电路板10、第二电路板20、第三电路板30和馈线40。其中所述第一电路板10、第二电路板20和第三电路板30相互平行并且均与所述馈线40电连接，并且所述第一电路板10、所述第二电路板20和所述第三电路板30之间间隔预定的距离设置。
请同时结合参阅图2A和图2B，所述第一电路板10包括第一基板11、第一电路结构12和第一过孔13。
所述第一基板11背离所述第二电路板20方向的表面承载有所述第一匹配电路121和所述辐射部。所述第一基板11上具有贯穿所述第一基板11的过孔13。在本实施方式中，所述第一基板11为圆形电路板基板。当然，所述第一基本11也可以为方形板或者其它规则形状的电路板基板，本发明对此不做限定。
所述第一电路结构12设置于所述第一基板12朝向所述第一电路板10方向的表面。所述第一电路结构12包括第一匹配电路121和多个第一辐射部122，所述多个第一辐射部122与所述第一匹配电路121电连接，并且所述多个第一辐射部122围绕所述第一匹配电路121均匀分布。
所述第一匹配电路121设置于所述第一基板11背离所述第二电路板20方向的表面，并且与所述辐射部和所述过孔13电连接。在本实施方式中，所述第一匹配电路121整体呈圆形结构。在其它的实施方式中，所述第一匹配电路121也可以根据实际需要进行相应的调整，本发明对此不做限定。
所述多个第一辐射部122均与所述第一匹配电路121电连接，并且所述多个第一辐射部主体能够想成良好的水平极化。所述多个第一辐射部122均包括第一连接部1221和第一辐射部主体1222。
所述第一连接部1221用于电连接所述第一辐射部122和所述第一匹配电路121。所述第一连接部1221的具体形状可以根据实际需要进行设计，本发明对此不做限定。
所述第一辐射部主体1222一端与所述第一连接部1221电连接，另一端为自由端。所述第一辐射部主体1222呈圆弧形结构，并且所述第一辐射部主体1222的为宽度均匀的圆弧形结构。在本实施方式中，所述第一辐射部主体1222的弧形结构的宽度可以根据实际需要进行相应的调整，通过调整所述第一辐射部主体1222弧形结构的宽度可以调整所述天线组件100的接收频率或者发射频率，本发明对此不做限定。
在本实施方式中，所述第一辐射部122的个数为四个。所述四个第一辐射部122均与所述第一匹配电路121连接，并且所述四个第一辐射部122均匀分布于所述第一匹配电路121周围。在其它的实施方式中，所述第一辐射部122还可以为其它个数，多个所述第一辐射部122均与所述第一匹配电路121电连接并且围绕所述第一匹配电路121均匀分布，本发明对此不做限定。此外，多个所述第一辐射122的第一辐射部主体1222的自由端的衍射方向相同。
所述第一过孔13设置于所述第一基板11的中心位置，并且贯穿所述第一基板11。另外，所述第一过孔13与所述第一匹配电路121电连接。
请结合参阅图3A和图3B，所述第二电路板20设置于所述第一电路板10和所述第三电路板30之间，并且分别与所述第一电路板10和所述第三电路板30隔开一定的距离。所述第二电路板20包括第二基板21、第二电路结构22和第二过孔23。
所述第二基板21用于承载所述第二匹配电路221和所述第二辐射部222。在本实施方式中，所述第二基板21为圆形电路板基板。并且所述第二基板21与所述第一基板11互相平行，并且为同轴方式设置。当然，所述第二基板21也可以为方形板或者其它形状的电路板基板，本发明对此不做限定。
所述第二电路结构22设置于所述第二基板21朝向所述第一电路板10方向的表面。在本实施方式中，所述第二电路板20为所述天线组件100的参考地。所述第二电路结构22与所述第一电路结构12配合形成良好的垂直极化。所述第二电路结构22包括第二匹配电路221和第二辐射部222。所述第二匹配电路221和所述第二辐射部222电连接。
所述第二匹配电路221整体呈圆形结构，在其它的实施方式中，所述第二匹配电路221也可以根据实际需要进行相应的调整，本发明对此不做限定。
所述第二辐射部222同样设置于所述第二基板21朝向所述第一电路板10方向的表面，并且与所述第二匹配电路221电连接。所述多个第二辐射部222均包括第二连接部2221和所述第二辐射部主体2222。
所述第二辐射部主体2222一端与所述第二连接部2221电连接，另一端为自由端。同样地，所述第二辐射部主体2222呈圆弧形结构，并且所述第二辐射部主体2222的为宽度均匀的圆弧形结构。
所述第二辐射部222的个数至少为四个。在本实施方式中，所述第二辐射部222的个数为四个，所述四个第二辐射部222与所述四个第一辐射部122一一相对设置并且延伸方向相反。具体地，所述四个第二辐射部222的第二辐射部主体2222的自由端的延伸方向与各自对应的第一辐射部主体1222的自由端的延伸方向相反。当然，可以理解，所述第二辐射部222还可以为其它个数，并且所述第二辐射部222的数量同样与所述第一辐射部122的个数相同，并且多个所述第二辐射部222同样与多个所述第一辐射部122同样为一一对应设置，并且所述多个第二辐射部222和所述多个第一辐射部122的延伸方向相反。具体地，多个所述第二辐射部222的第二辐射部主体2222的自由端的延伸方向与相对应的第一辐射部主体1222的自由端的延伸方向相反。
所述第二过孔23设置于所述第二基板21的中心位置，并且同样贯穿所述第二基板21。所述第二过孔23与所述第二匹配电路221电连接。
请结合参阅图4，所述第三电路板30设置于所述第二电路板20背离所述第一电路板10方向的一侧，并且与所述第二电路板20隔开一定的距离。在本实施方式中，所述第三电路板30同样为圆形电路板，并且所述第三电路板30分别与所述第一电路板10和所述第二电路板20平行，并且三者为同轴设置。当然，在其它的实施方式中，所述第二电路板20还可以为其它形状，本发明对此不做限定。所述第三电路板30与所述第一电路板10的距离以及所述第三电路板30的面积大小可以根据实际需要进行相应的调整，本发明对此不做限定。所述第三电路板30包括平衡电路(图未示)和第三过孔31。所述第三过孔31与所述平衡电路电连接。所述平衡电路用于平衡馈电，避免同轴馈线内外导体电流不相等引起的方向图畸变，从而改善天线组件100的轴比特性以及波束形态。
所述馈线40为直线型导体。在本实施方式中，所述馈线40为同轴电缆。所述馈线40分别与所述第一过孔13、所述第二过孔23和所述第三过孔31电连接。换句话说，此时所述馈线40通过所述第一过孔13、所述第二过孔23和所述第三过孔31分别与所述第一电路板10、所述第二电路板20和所述第三电路板30电连接。另外，所述馈线40分别与所述第一电路板10、所述第二电路板20和所述第三电路板30垂直。所述馈线40用于有效的传输电信号。具体地，所述馈线40能够将接受到的外部的电磁波信号转变为电信号并传送至所述第一电路板10、所述第二电路板20和所述第三电路板30；或者接收所述第一电路板10、所述第二电路板20和所述第三电路板30产生的电信号并传送至外部。
请结合参阅图5，图5中示出了频率和回拨损耗特性S11的关系，即所述天线组件100的带宽特性。其中，图5中纵坐标为S11，横坐标为频率f。S11越小表示信号的传输效率越高。如图3所示可知在5.85.8GHz处时天线组件100具有具有较高的信号传输效率。
请结合参阅图6，由图6中可知本实施方式中所述天线组件100的原始方向的俯仰面的波束最宽处对应91°，所述天线组件100的增益为1.73dBi。天线组件100的波束宽度大于目前通常的垂直全向天线的波束的宽度。
请结合参阅图7，图7中可知所述天线组件100在水平面具有优异的全向特征，其不圆度小于0.5dB。
请结合参阅图8，图8中可知所述天线组件100在水平面的不同方向的轴比基本都小于2，因此所述天线组件100具有良好的圆极化特征。
请结合参阅图9，图9中可以明确的显示出所述天线组件在5.8GHz频段的天线效率大于80％，因此本实施方式中的天线组件100具有良好的辐射性能。
请结合参阅图10A和图10B，为本发明一种具体实施方式的天线组件辐射水平面和俯仰面的示意图。由图10A和图10B可知本实施方式中天线组件100的辐射水平面和俯仰面的示意图与仿真向吻合，并且具有更宽的实测波束宽度。
请同时参阅图11A和图11B，由图11A和图11B可知本实施方式中天线组件100的3dB轴比的波束宽度较增益波束宽度窄，这可以通过调整所述馈线40的长度以及所述第三电路板30与所述第一电路板10之间的距离进行调整。
本发明还提供一种无线通信设备，所述无线通信设备包括如上所述的天线组件100。
本发明提供的天线组件100具有尺寸小，加工工艺较为简单，因此可以节约天线组件100的制造成本。另外，所述天线组件100还具有轴比比较小，并且全向性好等特点。
另外，本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (22)

1.一种天线组件，其特征在于，包括第一电路板、第二电路板和馈线，其中所述第一电路板和所述第二电路板相互平行间隔设置，所述馈线分别与所述第一电路板和所述第二电路板电连接并且分别与所述第一电路板和所述第二电路板垂直，所述第一电路板包括第一匹配电路以及分别与所述第一匹配电路电连接的至少四个第一辐射部，所述第二电路板包括第二匹配电路以及分别与所述第二匹配电路电连接的至少四个第二辐射部；多个所述第一辐射部与多个所述第二辐射部一一对应设置，多个所述第一辐射部与多个所述第二辐射部的延伸方向相反。
2.如权利要求1所述的天线组件，其特征在于：所述第一电路板包括第一基板和第一电路结构，所述第一电路结构设置于所述第一基板背离所述第二电路板方向的表面。
3.如权利要求2所述的天线组件，其特征在于，所述第一基板中心位置具有第一过孔，所述第一过孔与所述第一电路结构电连接，并且所述过孔与所述馈线电连接。
4.如权利要求1所述的天线组件，其特征在于，多个所述第一辐射部均包括第一连接部和第一辐射部主体，其中所述第一连接部一端与所述第一匹配电路电连接，另一端与所述第一辐射部主体电连接，多个所述第一辐射部主体能够形成水平极化。
5.如权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述第二电路板包括第二基板和第二电路结构，所述第二电路结构设置于所述第二基板朝向所述第一电路板方向的表面，所述第二电路板为所述天线组件的参考地。
6.如权利要求5所述的天线组件，其特征在于，所述第二基板为圆形电路板基板，所述第二基板的中心位置具有第二过孔，所述第二过孔与所述第二电路结构电连接，并且所述第二过孔与所述馈线电连接。
7.如权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述第二辐射部包括第二连接部和第二辐射部主体，其中所述第二连接部一端与所述第二匹配电路电连接，另一端与所述第二辐射部主体电连接。
8.如权利要求5所述的天线组件，其特征在于，所述第一电路板和所述第二电路板同轴设置，并且所述第一电路板和所述第二电路板之间形成垂直极化。
9.如权利要求1所述的天线组件，其特征在于，还包括第三电路板，所述第三电路板分别与所述第一电路板和所述第二电路板间隔平行设置，并且所述第三电路板靠近所述第二电路板设置，所述第三电路板包括第三过孔，所述第三过孔与所述馈线电连接。
10.如权利要求9所述的天线组件，其特征在于，所述第三电路板还包括平衡电路，所述平衡电路与所述第三过孔电连接，所述平衡电路用于平衡馈电。
11.如权利要求9所述的天线组件，其特征在于，所述第三电路板为圆形电路板，所述第三过孔设置于所述第三电路板中心位置。
12.一种无线通信设备，其特征在于，所述无线通信设备包括天线组件，所述天线组件包括第一电路板、第二电路板和馈线，其中所述第一电路板和所述第二电路板相互平行间隔设置，所述馈线分别与所述第一电路板和所述第二电路板电连接并且分别与所述第一电路板和所述第二电路板垂直，所述第一电路板包括第一匹配电路以及分别与所述第一匹配电路电连接的至少四个第一辐射部，所述第二电路板包括第二匹配电路以及分别与所述第二匹配电路电连接的至少四个第二辐射部；多个所述第一辐射部与多个所述第二辐射部一一对应设置，多个所述第一辐射部与多个所述第二辐射部的延伸方向相反。
13.如权利要求12所述的无线通信设备，其特征在于：所述第一电路板包括第一基板和第一电路结构，所述第一电路结构设置于所述第一基板背离所述第二电路板方向的表面。
14.如权利要求13所述的无线通信设备，其特征在于，所述第一基板中心位置具有第一过孔，所述第一过孔与所述第一电路结构电连接，并且所述过孔与所述馈线电连接。
15.如权利要求12所述的无线通信设备，其特征在于，多个所述第一辐射部均包括第一连接部和第一辐射部主体，其中所述第一连接部一端与所述第一匹配电路电连接，另一端与所述第一辐射部主体电连接，多个所述第一辐射部主体能够形成水平极化。
16.如权利要求12所述的无线通信设备，其特征在于，所述第二电路板包括第二基板和第二电路结构，所述第二电路结构设置于所述第二基板朝向所述第一电路板方向的表面，所述第二电路板为所述天线组件的参考地。
17.如权利要求16所述的无线通信设备，其特征在于，所述第二基板为圆形电路板基板，所述第二基板的中心位置具有第二过孔，所述第二过孔与所述第二电路结构电连接，并且所述第二过孔与所述馈线电连接。
18.如权利要求12所述的无线通信设备，其特征在于，所述第二辐射部包括第二连接部和第二辐射部主体，其中所述第二连接部一端与所述第二匹配电路电连接，另一端与所述第二辐射部主体电连接。
19.如权利要求16所述的无线通信设备，其特征在于，所述第一电路板和所述第二电路板同轴设置，并且所述第一电路板和所述第二电路板之间形成垂直极化。
20.如权利要求12所述的无线通信设备，其特征在于，还包括第三电路板，所述第三电路板分别与所述第一电路板和所述第二电路板间隔平行设置，并且所述第三电路板靠近所述第二电路板设置，所述第三电路板包括第三过孔，所述第三过孔与所述馈线电连接。
21.如权利要求20所述的无线通信设备，其特征在于，所述第三电路板还包括平衡电路，所述平衡电路与所述第三过孔电连接，所述平衡电路用于平衡馈电。
22.如权利要求20所述的无线通信设备，其特征在于，所述第三电路板为圆形电路板，所述第三过孔设置于所述第三电路板中心位置。
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