CN111106444A - 一种应用于北斗的微带天线及终端 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种应用于北斗的微带天线，包括第一介质板、第二介质板和同轴馈线，第一介质板与第二介质板具有间距，第一介质板远离第二介质板的一面设置有中空的辐射贴片，第二介质板靠近第一介质板的一面设置有接地板，第一介质板的另一面设置有馈电部，馈电部相对于第一介质板远离第二介质板的一面的投影位于辐射贴片的中空范围内，馈电部与辐射贴片之间在平行于辐射贴片的方向具有耦合间隙，馈电部与接地板通过同轴馈线连接。本发明采用设有中空的辐射贴片，相比原有的辐射贴片整体尺寸更小，利用L形结构的馈电部与辐射贴片构成耦合馈电，具有展宽带宽的作用，并且相比同轴馈电方式，更有利于调整天线的阻抗匹配和整体辐射效率。

Description

一种应用于北斗的微带天线及终端
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种应用于北斗的微带天线及终端。
背景技术
现有技术中设计的北斗天线主要以微带天线为主，微带天线通常采用传统的矩形辐射贴片作为主要辐射体。上述微带天线馈电方式为采用同轴线直接馈电，通过给辐射贴片切角或添加枝节的方式来达到阻抗匹配，且带宽较小。因此，辐射贴片的尺寸形状不仅关系到天线整体的阻抗匹配，并且对天线的辐射效率和圆极化效果有很大影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种有利于调整阻抗匹配的应用于北斗的微带天线及终端。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种应用于北斗的微带天线，包括第一介质板、第二介质板和同轴馈线，第一介质板与第二介质板间隔设置，所述第一介质板远离第二介质板的一面设置有中空的辐射贴片，所述第二介质板靠近第一介质板的一面设置有接地板；
所述第一介质板的另一面设置有馈电部，所述馈电部相对于第一介质板远离第二介质板的一面的投影位于辐射贴片的中空范围内，馈电部沿平行于辐射贴片的方向与辐射贴片之间具有耦合间隙，所述馈电部与接地板通过同轴馈线连接。
本发明的有益效果在于：采用设置有中空的辐射贴片，相比原有的辐射贴片面积更小，整体尺寸更小，利用馈电部与设置有中空的辐射贴片构成耦合馈电，不仅能够使能量通过第一介质板和第二介质板之间的间距耦合到辐射贴片进一步扩展带宽，并且相比原有的同轴馈电方式，更有利于调整天线的阻抗匹配和整体的辐射效率。
附图说明
图1为本发明实施例一中一种应用于北斗的微带天线的侧视图；
图2为图1中第一介质板的上表面的正方形的辐射贴片的平面结构示意图；
图3为图2中正方形环的尺寸示意图；
图4为本发明实施例一中一种应用于北斗的微带天线的反射系数仿真结果示意图；
图5为本发明实施例一中一种应用于北斗的微带天线在XOZ平面的辐射方向图；
图6为本发明实施例一中一种应用于北斗的微带天线的3D方向图；
标号说明：
1、第一介质板；2、第二介质板；3、正方形的辐射贴片；4、接地板；5、同轴馈线；6、L型结构的馈电部；7、L型结构的辐射枝节；8、T型结构的辐射枝节。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于:采用馈电部和设置有中空的辐射贴片之间形成耦合馈电，有利于调整天线的阻抗匹配和整体的辐射效率。
请参照图1以及图2，一种应用于北斗的微带天线，包括第一介质板、第二介质板和同轴馈线，第一介质板与第二介质板间隔设置，所述第一介质板远离第二介质板的一面设置有中空的辐射贴片，所述第二介质板靠近第一介质板的一面设置有接地板；
所述第一介质板的另一面设置有馈电部，所述馈电部相对于第一介质板远离第二介质板的一面的投影位于辐射贴片的中空范围内，馈电部沿平行于辐射贴片的方向与辐射贴片之间具有耦合间隙，所述馈电部与接地板通过同轴馈线连接。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：采用设置有中空的辐射贴片，相比原有的辐射贴片面积更小，整体尺寸更小，利用馈电部与设置有中空的辐射贴片构成耦合馈电，不仅能够使能量通过第一介质板和第二介质板之间的间距耦合到辐射贴片进一步扩展带宽，并且相比原有的同轴馈电方式，更有利于调整天线的阻抗匹配和整体的辐射效率。
进一步的，所述辐射贴片为正方形的环体结构。
由上述描述可知，通过正方形结构的对称性，可以更容易实现天线的圆极化辐射。
进一步的，所述馈电部为L型结构；
L型结构的馈电部的夹角的朝向与正方形的辐射贴片中的一个角的朝向相同；
L型结构的馈电部的两个直角边分别与正方形的辐射贴片中朝向相同的角的相邻侧边具有相等的耦合间隙。
由上述描述可知，L型结构的馈电部的两个直角边分别与正方形的辐射贴片中朝向相同的角的相邻侧边具有相等的耦合间隙，有利于L型结构的馈电部与正方形的辐射贴片进行耦合馈电。
进一步的，所述第一介质板远离第二介质板的一面还设置有辐射部，所述辐射部位于正方形的辐射贴片的中空范围内且与辐射贴片连接。
由上述描述可知，在正方形的辐射贴片的中空范围内设置辐射部，有利于提高天线的带宽和改善天线的阻抗匹配。
进一步的，所述辐射部包括两个L型结构的辐射枝节，两个L型结构的辐射枝节分别位于正方形的辐射贴片内的对角位置且两个L型结构的辐射枝节之间旋转对称设置，L型结构的辐射枝节的两端分别与辐射贴片连接。
由上述描述可知，在正方形的辐射贴片的对角分别设置两个L型结构的辐射枝节，两个L型结构的辐射枝节使正方形的辐射贴片产生两个正交的线极化分量，两个正交的线极化分量相位相差90°，形成圆极化波辐射。
进一步的，所述辐射部还包括两个T型结构的辐射枝节，两个T型结构的辐射枝节分别包括互相垂直的横向枝节和竖向枝节且竖向枝节的一端与横向枝节的中端连接，竖向枝节的另一端与正方形的辐射贴片的内侧连接。
由上述描述可知，在正方形的辐射贴片的中空范围内设置两个T型结构的辐射枝节，两个T型结构的辐射枝节可以改变天线的电流走向，增加天线的电流路径，增加谐振频率，展宽带宽，并且可以进一步改善天线的阻抗匹配。
进一步的，同轴馈线包括外芯和内芯，所述外芯与接地板连接，所述内芯与L型结构的馈电部连接。
由上述描述可知，将外芯与接地板连接，内芯与L型结构的馈电部连接，避免对天线辐射的影响。
进一步的，所述同轴馈线与L型结构的馈电部的连接位置为L型结构的馈电部的两个直角边的连接处。
由上述描述可知，同轴馈线连接位置处于L型结构的馈电部的两个直角边的连接处，可以提供较好的阻抗匹配。
进一步的，一种终端，包括所述应用于北斗的微带天线。
由上述描述可知，应用于北斗的微带天线可用于终端。
请参照图1-图5，本发明的实施例一为：
如图1所示，本实施例的应用于北斗的微带天线，包括第一介质板1、第二介质板2和同轴馈线5，第一介质板1与第二介质板2具有间距，所述第一介质板1远离第二介质板2的一面设置有中空的正方形的辐射贴片3，所述第二介质板2靠近第一介质板1的一面设置有接地板4；
所述第一介质板1的另一面设置有L型结构的馈电部6，L型结构的馈电部6相对于第一介质板1远离第二介质板2的一面的投影位于正方形的辐射贴片3的中空范围内，L型结构的馈电部6与正方形的辐射贴片3之间在平行于正方形的辐射贴片3的方向具有耦合间隙，所述L型结构的馈电部6与接地板4通过同轴馈线5连接；
如图2所示，L型结构的馈电部6包括互相垂直的两个枝节，L型结构的馈电部6的两个枝节的长边长度相等，L型结构的馈电部6的夹角的朝向和正方形的辐射贴片3右上方的角的朝向相同；
L型结构的馈电部6的两个枝节分别与正方形的辐射贴片3右上角的相邻侧边具有相等的耦合间隙。
同轴馈线5包括外芯和内芯，所述外芯与接地板4连接，所述内芯与L型结构的馈电部6的两个枝节的连接处连接。
所述第一介质板1远离第二介质板2的一面还设置有两个L型结构的辐射枝节7，L型结构的辐射枝节7包括互相垂直的两个枝节，L型结构的辐射枝节7的两个枝节分别与正方形环3的两个相邻内侧连接，两个L型结构的辐射枝节7分别设置于正方形的辐射贴片3左上方的直角处和正方形的辐射贴片3右下方的直角处。
所述第一介质板1远离第二介质板2的一面还设置有两个T型结构的辐射枝节8，两个T型结构的辐射枝节8分别包括互相垂直的横向枝节和竖向枝节且竖向枝节的一端与横向枝节的中端连接，两个T型结构的辐射枝节8的竖向枝节的另一端分别与正方形的辐射贴片3的左侧边和下侧边连接。
本发明的实施例二为：
一种终端，包括上述实施例一的应用于北斗的微带天线。
其中，本实施例一中各种部件的尺寸的选择与天线的频率和结构相关，因此，下述给出优选范例。
如图1所示，第一介质板1与第二介质板2的材质分别为厚度0.5mm的Rogers5870板，第一介质板与第二介质板的尺寸分别为100*100mm，第一介质板1与第二介质板2之间的距离为6mm；
如图3所示，正方形的辐射贴片3外周的边长L为59mm，宽度M为10mm；
边长L决定工作的中心频率，边长约为四分之一的天线波长λg/4，缩小了辐射贴片的面积，相比微带贴片天线，整体尺寸缩小了一半。
L型结构的馈电部的两个枝节的长边长度L1分别为8mm且L型结构的馈电部的宽度M1为2mm，L型结构的馈电部与正方形环的耦合间隙N为0.8mm；
L型结构的辐射枝节的长边的长度L2为17m，短边的长度L3为5mm，且L型结构的辐射枝节的宽度M2为2mm；
T型结构的辐射枝节的横向枝节的长度L4为5mm，竖向枝节的长度L5为6mm，且横向枝节与竖向枝节的宽度M3均为2mm；
本实施例一中由上述尺寸制成的应用于北斗的微带天线，耦合馈电的关键点在于耦合间隙的宽度，耦合缝隙越窄则耦合的能量越大，选取合适的耦合距离便于调整天线的阻抗匹配；图4为应用于北斗的微带天线的反射系数仿真结果示意图，图中横坐标Freq表示频率，纵坐标S(1,1)表示端口的反射系数，其描述了S(1,1)小于-10dB时的阻抗带宽为1.56-1.59GHz；图5为应用于北斗的微带天线在XOZ平面的辐射方向图，图像为一头大、另一头小的类“8”字形，且在频点处呈现稳定的辐射方向特性，图6为应用于北斗的微带天线的3D方向图，描述了设计方案仿真3D辐射方向图。
综上所述，本发明提供的一种应用于北斗的微带天线及终端，采用具有中空的正方形的辐射贴片，相比原有的辐射贴片面积更小，整体尺寸更小，利用L形结构的馈电部与正方形的辐射贴片构成耦合馈电，能够进一步扩展带宽，更有利于调整天线的阻抗匹配和整体的辐射效率，在正方形的辐射贴片的对角分别设置L型结构的辐射枝节形成正交的电场，并设置两个T型结构的辐射枝节进一步改善天线的阻抗匹配，两个T型结构的辐射枝节与两个L型结构的辐射枝节的结合应用有利于提高天线的带宽和圆极化效果。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种应用于北斗的微带天线，其特征在于，包括第一介质板、第二介质板和同轴馈线，第一介质板与第二介质板间隔设置，所述第一介质板远离第二介质板的一面设置有中空的辐射贴片，所述第二介质板靠近第一介质板的一面设置有接地板；
所述第一介质板的另一面设置有馈电部，所述馈电部相对于第一介质板远离第二介质板的一面的投影位于辐射贴片的中空范围内，馈电部沿平行于辐射贴片的方向与辐射贴片之间具有耦合间隙，所述馈电部与接地板通过同轴馈线连接。
2.根据权利要求1所述的一种应用于北斗的微带天线，其特征在于，所述辐射贴片为正方形的环体结构。
3.根据权利要求2所述的一种应用于北斗的微带天线，其特征在于，所述馈电部为L型结构；
L型结构的馈电部的夹角的朝向与正方形的辐射贴片中的一个角的朝向相同；
L型结构的馈电部的两个直角边分别与正方形的辐射贴片中朝向相同的角的相邻侧边具有相等的耦合间隙。
4.根据权利要求2所述的一种应用于北斗的微带天线，其特征在于，所述第一介质板远离第二介质板的一面还设置有辐射部，所述辐射部位于正方形的辐射贴片的中空范围内且与辐射贴片连接。
5.根据权利要求4所述的一种应用于北斗的微带天线，其特征在于，所述辐射部包括两个L型结构的辐射枝节，两个L型结构的辐射枝节分别位于正方形的辐射贴片内的对角位置且两个L型结构的辐射枝节之间旋转对称设置，L型结构的辐射枝节的两端分别与辐射贴片连接。
6.根据权利要求4所述的一种应用于北斗的微带天线，其特征在于，所述辐射部还包括两个T型结构的辐射枝节，两个T型结构的辐射枝节分别包括互相垂直的横向枝节和竖向枝节且竖向枝节的一端与横向枝节的中端连接，竖向枝节的另一端与正方形的辐射贴片的内侧连接。
7.根据权利要求1所述的一种应用于北斗的微带天线，其特征在于，同轴馈线包括外芯和内芯，所述外芯与接地板连接，所述内芯与L型结构的馈电部连接。
8.根据权利要求2所述的一种应用于北斗的微带天线，其特征在于，所述同轴馈线与L型结构的馈电部的连接位置为L型结构的馈电部的两个直角边的连接处。
9.一种终端，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的一种应用于北斗的微带天线。
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