CN112448147A

CN112448147A - 一种环贴片天线

Info

Publication number: CN112448147A
Application number: CN201910820585.4A
Authority: CN
Inventors: 周霞; 墨晶岩; 尹小林; 李达; 黄义雄
Original assignee: Nokia Shanghai Bell Co Ltd; Nokia Networks Oy
Current assignee: Nokia Shanghai Bell Co Ltd; Nokia Oyj
Priority date: 2019-08-29
Filing date: 2019-08-29
Publication date: 2021-03-05
Anticipated expiration: 2039-08-29
Also published as: CN112448147B

Abstract

本申请的目的是提供一种环贴片天线，该环贴片天线围绕成一圆环进行设置，其中，该环贴片天线包括：辐射层贴片，所述辐射层贴片接地；寄生层贴片，所述寄生层贴片的作用等效于寄生电容，所述寄生层贴片的边缘设置有偶数个馈点，并在所述馈点处与所述辐射层贴片相连接，其中，所述偶数个馈点在所述圆环的圆周上均匀分布，并形成馈电网络。该环贴片天线不占用额外的空间，增益变化幅度小，并且由于寄生层贴片的作用等效于寄生电容，在共振方向上显著缩小了天线尺寸，并且该环贴片天线的辐射方向是全方向的。

Description

一种环贴片天线

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种天线技术。

背景技术

Wi-Fi无线网络的工作原理是在特定频率上发送无线电传输，以便监听设备进行接收。必要的无线电发射器和接收器内置在支持Wi-Fi的设备中，如路由器、笔记本电脑和手机等。天线是这些无线电通信系统的关键部件，接收要进来的信号或发射要发出的Wi-Fi信号。一些Wi-Fi天线，特别是在路由器上的天线，可以安装在外部，而其他的天线则嵌入设备的硬件外壳中。

大多数Wi-Fi天线设计用于接收任何方向发出的信号。因此，这些全向天线通常用于Wi-Fi路由器和AP(接入点)。此类设备必须支持多个方向的连接。工厂Wi-Fi设备通常使用基本的偶极天线，偶极天线密封在保护天线的塑料盖中。天线盖的形状有时为螺旋形、矩形、椭圆等。

Wi-Fi天线有很多解决方案，如天线管、PCB板、压模等，这些都很容易受到PCB板和散热片的影响，甚至有一种解决方案把天线放在PCB板上，因此辐射方向往往不是全方向的，增益变化非常大。

为了避免PCB板和散热片的影响，通常在顶部装配天线，与PCB和散热片之间有足够的间隙，但却需要额外的空间。

发明内容

本申请的目的是提供一种环贴片天线。

根据本申请的一个方面，提供了一种环贴片天线，该环贴片天线围绕成一圆环进行设置，其中，该环贴片天线包括：

辐射层贴片，所述辐射层贴片接地；

寄生层贴片，所述寄生层贴片的作用等效于寄生电容，所述寄生层贴片的边缘设置有偶数个馈点，并在所述馈点处与所述辐射层贴片相连接，其中，所述偶数个馈点在所述圆环的圆周上均匀分布，并形成馈电网络。

在本申请的一个实施例中，所述辐射层贴片与所述环贴片天线所连接的设备自身的地相接以实现接地。

在本申请的一个实施例中，所述环贴片天线还包括接地层贴片，所述接底层贴片紧贴所述环贴片天线所连接的设备，所述辐射层贴片与所述接地层贴片相接以实现接地。

在本申请的一个实施例中，所述辐射层贴片与所述寄生层贴片之间未置有电介质。

在本申请的一个实施例中，所述辐射层贴片与所述寄生层贴片之间置有电介质，所述电介质包括聚四氟乙烯。

在本申请的一个实施例中，所述偶数个馈点包括四个馈点，所述环贴片天线采用对称的四点同相馈电方式进行馈电。

在本申请的一个实施例中，所述辐射层贴片、所述寄生层贴片与所述馈电网络采用金属材质。

本申请提供的环贴片天线围绕成一圆环进行设置，其包括辐射层贴片和寄生层贴片，不占用额外的空间，增益变化幅度小，并且由于寄生层贴片的作用等效于寄生电容，在共振方向上显著缩小了天线尺寸，并且该环贴片天线的辐射方向是全方向的。该环贴片天线例如构成产品的一部分，并在各个方向上辐射天线信号。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出根据本申请一个方面的环贴片天线的示意图；

图2示出根据本申请一个优选实施例的环贴片天线的示意图；

图3示出根据本申请一个优选实施例的环贴片天线的展开后的示意图；

图4示出根据本申请一个优选实施例的环贴片磁壁馈点侧等效磁流分布示意图；

图5示出根据本申请一个优选实施例的模拟增益示意图；

图6示出根据本申请一个优选实施例的模拟增益示意图。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述。

这里所公开的具体结构和功能细节仅仅是代表性的，并且是用于描述本申请的示例性实施例的目的。但是本申请可以通过许多替换形式来具体实现，并且不应当被解释成仅仅受限于这里所阐述的实施例。

应当理解的是，虽然在这里可能使用了术语“第一”、“第二”等等来描述各个单元，但是这些单元不应当受这些术语限制。使用这些术语仅仅是为了将一个单元与另一个单元进行区分。举例来说，在不背离示例性实施例的范围的情况下，第一单元可以被称为第二单元，并且类似地第二单元可以被称为第一单元。这里所使用的术语“和/或”包括其中一个或更多所列出的相关联项目的任意和所有组合。

应当理解的是，当一个单元被称为“连接”或“耦合”到另一单元时，其可以直接连接或耦合到所述另一单元，或者可以存在中间单元。与此相对，当一个单元被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一单元时，则不存在中间单元。应当按照类似的方式来解释被用于描述单元之间的关系的其他词语(例如“处于...之间”相比于“直接处于...之间”，“与...邻近”相比于“与...直接邻近”等等)。

这里所使用的术语仅仅是为了描述具体实施例而不意图限制示例性实施例。除非上下文明确地另有所指，否则这里所使用的单数形式“一个”、“一项”还意图包括复数。还应当理解的是，这里所使用的术语“包括”和/或“包含”规定所陈述的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在，而不排除存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。

还应当提到的是，在一些替换实现方式中，所提到的功能/动作可以按照不同于附图中标示的顺序发生。举例来说，取决于所涉及的功能/动作，相继示出的两幅图实际上可以基本上同时执行或者有时可以按照相反的顺序来执行。

除非另行定义，否则这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)都具有与示例性实施例所属领域内的技术人员通常所理解的相同的含义。还应当理解的是，除非在这里被明确定义，否则例如在通常使用的字典中定义的那些术语应当被解释成具有与其在相关领域的上下文中的含义相一致的含义，而不应按照理想化的或者过于正式的意义来解释。

图1示出根据本申请一个方面的环贴片天线的示意图。

在图1中，该环贴片天线以三维立体形式显示，该环贴片天线围绕成一圆环进行设置，其中，该环贴片天线包括：

辐射层贴片，所述辐射层贴片接地；

具体地，环贴片天线围绕成一圆环进行设置，其可以围绕在与其相连接的设备的外侧，也可以围绕在该设备的内侧进行设置，具体还看该与该环贴片天线相连接的设备的形状如何设置。

以下以该环贴片天线围绕在与其相连接的设备的外侧为实施例进行详细描述。例如如图2所示，其示出了一种环贴片天线围绕在与其相连接的设备的外侧的实施例。在该图2中，该环贴片天线所围绕的圆柱体即为与其相连接的设备，例如可以是圆柱体形状的路由器等，其通过围绕在外层的环贴片天线向各个方向发射WiFi信号。

该环贴片天线包括辐射层贴片，所述辐射层贴片接地。

在一实施例中，该辐射层贴片与该环贴片天线所连接的设备自身的地相接以实现接地。例如，当与该环贴片天线所连接的设备本身在设计时即有地，则辐射层直接与该设备自身的地相接以实现接地。

在另一实施例中，与该环贴片天线所连接的设备本身在设计时没有地，则该环贴片天线还可以设置一接地层贴片，该接底层贴片紧贴该环贴片天线所连接的设备，该辐射层贴片与该接地层贴片相接以实现接地。例如，当该环贴片天线是如图2所示那样围绕在与其相连接的设备的外侧，则该接地层贴片位于该环贴片天线的最下一层，紧贴着该圆柱体形状的设备，中间一层是寄生层贴片，再上一层是辐射层贴片，该辐射层贴片向外辐射天线信号。若该环贴片天线是围绕在设备的内侧进行设置，则该接地层贴片位于该环贴片天线的最上一层，仍旧紧贴着设备，中间一层是寄生层贴片，再下一层是辐射层贴片，该辐射层贴片向外辐射天线信号。

该环贴片天线还包括寄生层贴片，该寄生层贴片的作用等效于寄生电容，该寄生层贴片的边缘设置有偶数个馈点，并且，该寄生层贴片在该偶数个馈点处与该辐射层贴片相连接，其中，这些偶数个馈点在该环贴片天线所围绕成的圆环的圆周上均匀分布，并形成馈电网络。

在此，该寄生层贴片的作用等效于寄生电容，可有效减小该环贴片天线的尺寸，使得该环贴片天线更窄，可以更方便的围绕在与其相连接的设备上，而不会超出这个设备。

这些偶数个馈点可以看作是合路器(Combiner)，或称功分器，其形成馈电网络的一个实施例可以参考图3所示。图3中示出了该环贴片天线展开后的示意图，该环贴片天线具有四个馈点，这四个馈点形成馈电网络，首先，在该四个馈点中每相邻的两个馈点相连接，再将两段连接线的中间点相连接，从而形成馈电网络。其他数量(偶数个)的馈点所形成的馈电网络可参考图3进行相类似的设置。在此，用来连接这些馈点的连接线可以是与形成该辐射层贴片或寄生层贴片相同的材质，如铜、铝等金属材质。在一实施例中，这些金属层及连接线可以采用激光直接成型技术(LDS，Laser Direct Structuring)来直接一体成型。

本领域技术人员应能理解，上述金属材质仅为举例，而不应视为对本申请的限制，若存在其他可适用于本申请的金属材质，也应包含在本申请的保护范围之内，并通过引用的方式包含于此。

在一实施例中，该环贴片天线包括四个馈点，该环贴片天线采用对称的四点同相馈电方式进行馈电。

在此，环贴片天线采用对称的四点同相馈电方式进行馈电，根据贴片天线腔模理论，其整体工作效果等效为四个短路贴片天线的相连接，单个短路贴片天线之间为磁壁；馈点处的输入阻抗可以根据单个天线的输入阻抗计算确定。同样根据贴片天线腔模理论，在馈点侧的辐射边电磁场为等效磁流，由于同相馈电，这些磁流将会在同一时刻保持方向一致，如图4所示。当把图3或图3的贴片首尾相接绕成一个环状天线时，这些等效磁流则形成首尾相接的磁流环，该磁流环在周向形成较为均匀的辐射。

当然，该环贴片天线还可采用其他多点同相馈电方式进行馈电，此处不再赘述，并通过引用的方式包含于此。

在一实施例中，该辐射层贴片与该寄生层贴片之间未置有电介质，而直接将存在于其间的空气作为介质。

在另一实施例中，该辐射层贴片与该寄生层贴片之间置有电介质，该电介质包括聚四氟乙烯(PTFE)，其相对介电常数为3.5，厚度例如可以是4mm。当然，该厚度可以根据实际需要进行调整。

本领域技术人员应能理解，上述辐射层贴片与寄生层贴片之间置有的电介质仅为举例，而不应视为对本申请的限制，若存在其他可适用于辐射层贴片与寄生层贴片之间的电介质，也应包含在本申请的保护范围之内，并通过引用的方式包含于此。

在此，以具有四个馈点的环贴片天线为例，利用ANSYS HFSS对该结构进行建模和仿真。其中，图5示出了2.45GHz下x-y平面的模拟增益，图6示出了2.45GHz下x-z平面的模拟增益。

本申请的环贴片天线围绕成一圆环进行设置，其包括辐射层贴片和寄生层贴片，不占用额外的空间，增益变化幅度小，并且由于寄生层贴片的作用等效于寄生电容，在共振方向上显著缩小了天线尺寸，并且该环贴片天线的辐射方向是全方向的。该环贴片天线例如构成产品的一部分，并在各个方向上辐射天线信号。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims

1.一种环贴片天线，该环贴片天线围绕成一圆环进行设置，其中，该环贴片天线包括：

辐射层贴片，所述辐射层贴片接地；

2.根据权利要求1所述的环贴片天线，其中，所述辐射层贴片与所述环贴片天线所连接的设备自身的地相接以实现接地。

3.根据权利要求1所述的环贴片天线，其中，所述环贴片天线还包括接地层贴片，所述接底层贴片紧贴所述环贴片天线所连接的设备，所述辐射层贴片与所述接地层贴片相接以实现接地。

4.根据权利要求1或2所述的环贴片天线，其中，所述辐射层贴片与所述寄生层贴片之间未置有电介质。

5.根据权利要求1或2所述的环贴片天线，其中，所述辐射层贴片与所述寄生层贴片之间置有电介质，所述电介质包括聚四氟乙烯。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的环贴片天线，其中，所述偶数个馈点包括四个馈点，所述环贴片天线采用对称的四点同相馈电方式进行馈电。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的环贴片天线，其中，所述辐射层贴片、所述寄生层贴片与所述馈电网络采用金属材质。