CN113451766A - 微带天线、无线信号处理设备及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及天线结构技术领域，特别公开了一种微带天线、无线信号处理设备及车辆，包括基板、馈线、辐射部、寄生贴片和接地板，基板设置有第一表面以及位于第一表面反面的第二表面，基板设置有连接通孔；馈线设置于第一表面；辐射部设于第一表面，辐射部包括第一辐射部和第二辐射部，第一辐射部与第二辐射部以馈线为对称轴相对称设置，第一辐射部与第二辐射部通过馈线连接；寄生贴片设于第一表面并与辐射部连接，寄生贴片包括第一寄生贴片和第二寄生贴片，第一寄生贴片和第二寄生贴片以馈线为对称轴相对称设置，接地板设于第二表面，接地板通过连接通孔与寄生贴片耦接。通过上述方式，本发明实施例能够扩大微带天线的覆盖范围。

Description

微带天线、无线信号处理设备及车辆
技术领域
本发明实施例涉及天线结构技术领域，特别是涉及一种微带天线、无线信号处理设备及车辆。
背景技术
天线是用于实现电磁波无线信号收发的关键部件。其性能对于车辆等需要远程无线数据传输的设备具有重大影响。此外，天线的种类繁多，其中包括微带天线，微带天线的结构一般由介质基板、辐射体及接地板构成。目前，车辆上通常安装有微带天线，车辆可利用微带天线进行远程无线数据传输。
本发明的发明人在实现本发明的过程中，发现：微带天线的波束宽度较窄，其中，E(垂直)面波束宽度通常在70度左右，微带天线的覆盖范围较窄。
发明内容
鉴于上述问题，本发明实施例提供了一种微带天线、无线信号处理设备及车辆，能够解决E面波束宽度较窄、微带天线的覆盖范围较窄等问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种天线。该天线包括：基板，所述基板设置有第一表面以及位于所述第一表面反面的第二表面，所述基板设置有连接通孔；馈线，设置于所述第一表面；辐射部，设置于所述第一表面，所述辐射部包括第一辐射部和第二辐射部，所述第一辐射部与所述第二辐射部以所述馈线为对称轴相对称设置，所述第一辐射部与所述第二辐射部通过所述馈线连接；寄生贴片，设置于所述第一表面，所述寄生贴片与所述辐射部连接，所述寄生贴片包括第一寄生贴片和第二寄生贴片，所述第一寄生贴片和所述第二寄生贴片以所述馈线为对称轴相对称设置，所述第一寄生贴片位于所述第一辐射部一侧，所述第二寄生贴片位于所述第二辐射部一侧；接地板，设置于所述第二表面，所述接地板通过所述连接通孔与所述寄生贴片耦接。
在一种可选的方式中，所述寄生贴片包括第三寄生贴片，所述第三寄生贴片位于所述第一寄生贴片和所述第二寄生贴片之间。
在一种可选的方式中，所述寄生贴片以所述连接通孔为中心设置于所述第一表面。
在一种可选的方式中，所述连接通孔包括第一连接通孔和第二连接通孔，所述第一连接通孔与所述第二连接通孔以所述馈线为对称轴相对设置；所述第一寄生贴片以所述第一连接通孔为中心设置于所述第一表面，所述第二寄生贴片以所述第二连接通孔为中心设置于所述第一表面。
在一种可选的方式中，所述第一寄生贴片的数量为2个，两个所述第一寄生贴片相对所述第一辐射部对称设置，所述第二寄生贴片的数量为2个，两个所述第二寄生贴片相对所述第二辐射部对称设置。
在一种可选的方式中，所述寄生贴片的形状为圆形或椭圆形。
在一种可选的方式中，所述寄生贴片的形状为多边形。
在一种可选的方式中，所述辐射部的形状为四边形。
根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种无线信号处理设备，包括：如上所述的天线，用于发送或接收无线信号；发射通路，用于将信息内容加载到射频载波信号中，形成无线信号并通过所述天线发送。
根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种车辆，包括车辆本体和如上所述的天线，所述天线安装于所述车辆本体上，所述天线用于发送或接收无线信号。
本发明实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例通过设置有基板、馈线、辐射部、寄生贴片以及接地板，其中，所述基板设置有第一表面以及位于所述第一表面反面的第二表面，所述基板设置有连接通孔，所述馈线设置于所述第一表面，所述辐射部设置于所述第一表面，所述辐射部包括第一辐射部和第二辐射部，所述第一辐射部与所述第二辐射部以所述馈线为对称轴相对称设置，所述第一辐射部与所述第二辐射部通过所述馈线连接，所述寄生贴片设置于所述第一表面，所述寄生贴片与所述辐射部连接，所述寄生贴片包括第一寄生贴片和第二寄生贴片，所述第一寄生贴片和所述第二寄生贴片以所述馈线为对称轴相对称设置，所述第一寄生贴片位于所述第一辐射部一侧，所述第二寄生贴片位于所述第二辐射部一侧，此外，所述接地板设置于所述第二表面，所述接地板通过所述连接通孔与所述基板连通，这样设置，电磁信号通过所述馈线流入所述辐射部，之后经过所述寄生贴片，并通过所述连接通孔流回所述接地板，其中，基于电容耦合的基本原理，所述寄生贴片与所述辐射部耦合，所述寄生贴片在所述辐射部的作用下产生一谐振频率，该谐振频率与所述辐射部产生的谐振频率不同且两者的谐振频率相互临近，使得所述辐射部与所述寄生贴片的波束宽度产生重叠，从而增加了微带天线的波束宽度，进而扩大了微带天线的覆盖范围，且在辐射功率为-3～0dB范围内，较传统微带天线的E面波束宽度仅有70°而言，本实施例微带天线的E面波束宽度可达到160°。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施例或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1是本发明实施例微带天线的整体结构组装示意图；
图2是本发明实施例微带天线的整体结构爆炸示意图；
图3是本发明微带天线的一实施例的部分结构示意图；
图4是本发明实施例微带天线覆盖范围与传统微带天线覆盖范围比较示意图；
图5是本发明微带天线的又一实施例的部分结构示意图；
图6是本发明微带天线的另一实施例的部分结构示意图。
附图说明：10、基板；10a、第一表面；10b、第二表面；101、连接通孔；1011、第一连接通孔；1012、第二连接通孔；20、馈线；30、辐射部；301、第一辐射部；302、第二辐射部；40、寄生贴片；401、第一寄生贴片；402、第二寄生贴片；403、第三寄生贴片；50、接地板。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本说明书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。本说明书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，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/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。
在本实施例中，为方便陈述，将微带天线01的正面称为“第一表面”,同时将其背面称为“第二表面”。该“第一”和“第二”仅用于区分基板的正面和反面，不用于对表面的限定。
请参阅图1和图2，微带天线01包括基板10、馈线20、辐射部30、寄生贴片40和接地板50。所述馈线20设置于所述基板10的第一表面10a，所述辐射部30设置于基板10的第一表面10a，所述寄生贴片40设置于所述基板10的第一表面10a，所述辐射部30、所述馈线20以及所述寄生贴片40位于所述基板10的同一表面，且所述寄生贴片40与所述辐射部30连接，所述辐射部30与所述馈线20连接，此外，所述接地板50设置于所述基板10的第二表面10b。
对于上述基板10，如图2所示，所述基板10设置有第一表面10a以及位于所述第一表面10a反面的第二表面10b。可以理解的是，所述基板10可以采用任何类型的材质(如塑料、泡沫)制备而成，具有特定形状的非导电结构。其具有相对扁平的形状，形成平坦的第一表面10a和第二表面10b。
在一些实施例中，所述基板10上设置有连接通孔101，所述连接通孔101便于经过所述寄生贴片40的电磁波信号传递至所述接地板50。可以理解的是，为便于电磁波信号的传导，所述连接通孔101的内壁设置有金属层，因此，在一些实施例中，所述连接通孔101为金属化过孔。
在一些实施例中，所述连接通孔101包括第一连接通孔1011和第二连接通孔1012，所述第一连接通孔1011与所述第二连接通孔1012以所述馈线20为对称轴相对设置，所述第一连接通孔1011和第二连接通孔1012便于经过所述寄生贴片40的电磁波信号传递至所述接地板50。
对于上述馈线20，如图2所示，所述馈线20设置于所述第一表面10a，所述馈线20是连接所述辐射部30与其他信号处理系统，形成信号传输通路的线路。其具体可以采用任何合适类型的，具有足够的屏蔽和信号传输性能的线材。
对于上述辐射部30，如图2所示，所述辐射部30设置于所述第一表面10a，所述辐射部30包括第一辐射部301和第二辐射部302，所述第一辐射部301与所述第二辐射部302以所述馈线20为对称轴相对称设置，所述第一辐射部301与所述第二辐射部302通过所述馈线20连接。可以理解的是，所述辐射部30是具有特性形状和长度的导体(铜箔)，其可以通过任何合适的形式(如贴片式)固定在所述基板10的第一表面10a，并且暴露在外，通过电磁感应原理实现对特定频段的无线信号的接收或者发射。
需要说明的是：所述辐射部30是指用于接收或者发射特定频段的无线信号的谐振单元，是整个天线系统的核心。其通常可以由一个或者多个相同或者不同的，具有特性形状或者结构的振子组成。这些振子可以是采用任何形式(如贴片式)固定在基板10表面，具有特定尺寸和形状的导体。
在一些实施例中，所述辐射部30的形状为四边形。
对于上述寄生贴片40，如图3所示，所述寄生贴片40设置于所述第一表面10a，所述寄生贴片40与所述辐射部30连接，所述寄生贴片40包括第一寄生贴片401、第二寄生贴片402和第三寄生贴片403，所述第一寄生贴片401和所述第二寄生贴片402以所述馈线20为对称轴相对称设置，所述第一寄生贴片401位于所述第一辐射部301一侧，所述第二寄生贴片402位于所述第二辐射部302一侧，所述第三寄生贴片403位于所述第一寄生贴片401和所述第二寄生贴片402之间。所述寄生贴片40在所述辐射部30的作用下产生一谐振频率，该谐振频率与所述辐射部30产生的谐振不同且两者的谐振频率相互临近，使得所述辐射部30与所述寄生贴片40的波束宽度产生重叠，从而增加了微带天线的波束宽度，进而扩大了微带天线的覆盖范围。
在一些实施例中，所述寄生贴片40以所述连接通孔101为中心设置于所述第一表面10a，便于在电磁波信号经过所述寄生贴片40时，可利用所述连接通孔101将电磁波信号直接传递给所述接地板50。
在一些实施例中，所述第一寄生贴片401以所述第一连接通孔1011为中心设置于所述第一表面10a，所述第二寄生贴片402以所述第二连接通孔1012为中心设置于所述第一表面10a，所述经过第一寄生贴片401的电磁波信号通过所述第一连接通孔1011传递给所述接地板50，所述经过第二寄生贴片402的电磁波信号通过所述第二连接通孔1012传递给所述接地板50。
在一些实施例中，如图2所示，所述第一寄生贴片401的数量为2个，两个所述第一寄生贴片401相对所述第一辐射部301对称设置，所述第二寄生贴片402的数量为2个，两个所述第二寄生贴片402相对所述第二辐射部302对称设置。且如图4所示，在辐射功率为-3～0dB范围内，较传统微带天线的E面(垂直面)波束宽度仅有70°而言，本实施例微带天线的E面(垂直面)波束宽度可达到160°，进一步扩大了微带天线的覆盖范围，利于微带天线接收发信号。
在一些实施例中，所述寄生贴片40的形状为圆形或椭圆形。可以理解的是，所述寄生贴片40的形状不限于圆形或椭圆形等弧形状，也可以为其它形状，例如：如图5和图6所示，所述寄生贴片40的形状为多边形。可选的，所述寄生贴片40的形状为五边形。
对于上述接地板50，如图2所示，所述接地板50设置于所述第二表面10b，所述接地板50通过所述连接通孔101与所述寄生贴片40耦接，即经过所述寄生贴片40的电磁波信号可通过所述连接通孔101传递给所述接地板50。
在本发明实施例中，通过设置有基板10、馈线20、辐射部30、寄生贴片40以及接地板50，其中，所述基板10设置有第一表面10a以及位于所述第一表面10a反面的第二表面10b，所述基板10设置有连接通孔101，所述馈线20设置于所述第一表面10a，所述辐射部30设置于所述第一表面10a，所述辐射部30包括第一辐射部301和第二辐射部302，所述第一辐射部301与所述第二辐射部302以所述馈线20为对称轴相对称设置，所述第一辐射部301与所述第二辐射部302通过所述馈线20连接，所述寄生贴片40设置于所述第一表面10a，所述寄生贴片40与所述辐射部30连接，所述寄生贴片40包括第一寄生贴片401和第二寄生贴片402，所述第一寄生贴片401和所述第二寄生贴片402以所述馈线20为对称轴相对称设置，所述第一寄生贴片401位于所述第一辐射部301一侧，所述第二寄生贴片402位于所述第二辐射部302一侧，此外，所述接地板50设置于所述第二表面10b，所述接地板50通过所述连接通孔101与所述基板10连通，这样设置，电磁信号通过所述馈线20流入所述辐射部30，之后经过所述寄生贴片40，并通过所述连接通孔101流回所述接地板50，其中，基于电容耦合的基本原理，所述寄生贴片40与所述辐射部30耦合，所述寄生贴片40在所述辐射部30的作用下产生一谐振频率，该谐振频率与所述辐射部30产生的谐振频率不同且两者的谐振频率相互临近，使得所述辐射部30与所述寄生贴片40的波束宽度产生重叠，从而增加了天线的波束宽度，进而扩大了天线的覆盖范围，且在辐射功率为-3～0dB范围内，较传统天线的E面波束宽度仅有70°而言，本实施例天线的E面波束宽度可达到160°。
本发明还提供了一种无线信号处理设备的实施例，所述无线信号处理设备包括如上所述的微带天线和发射通路，其中，微带天线用于发送或接收无线信号，所述发射通道用于将信息内容加载到射频载波信号中，形成无线信号并通过所述微带天线发送，所述微带天线的功能和结构可参阅上述实施例，此处不再一一赘述。
本发明还提供了一种车辆的实施例，车辆包括车辆本体和如上所述的微带天线，所述微带天线安装于所述车辆本体上，所述微带天线用于发送或接收无线信号，所述微带天线的功能和结构可参阅上述实施例，此处不再一一赘述。
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效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种微带天线，其特征在于，包括：
基板，所述基板设置有第一表面以及位于所述第一表面反面的第二表面，所述基板设置有连接通孔；
馈线，设置于所述第一表面；
辐射部，设置于所述第一表面，所述辐射部包括第一辐射部和第二辐射部，所述第一辐射部与所述第二辐射部以所述馈线为对称轴相对称设置，所述第一辐射部与所述第二辐射部通过所述馈线连接；
寄生贴片，设置于所述第一表面，所述寄生贴片与所述辐射部连接，所述寄生贴片包括第一寄生贴片和第二寄生贴片，所述第一寄生贴片和所述第二寄生贴片以所述馈线为对称轴相对称设置，所述第一寄生贴片位于所述第一辐射部一侧，所述第二寄生贴片位于所述第二辐射部一侧；
接地板，设置于所述第二表面，所述接地板通过所述连接通孔与所述寄生贴片耦接。
2.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，
所述寄生贴片包括第三寄生贴片，所述第三寄生贴片位于所述第一寄生贴片和所述第二寄生贴片之间。
3.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，
所述寄生贴片以所述连接通孔为中心设置于所述第一表面。
4.根据权利要求3所述的微带天线，其特征在于，
所述连接通孔包括第一连接通孔和第二连接通孔，所述第一连接通孔与所述第二连接通孔以所述馈线为对称轴相对设置；
所述第一寄生贴片以所述第一连接通孔为中心设置于所述第一表面，所述第二寄生贴片以所述第二连接通孔为中心设置于所述第一表面。
5.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，
所述第一寄生贴片的数量为2个，两个所述第一寄生贴片相对所述第一辐射部对称设置，所述第二寄生贴片的数量为2个，两个所述第二寄生贴片相对所述第二辐射部对称设置。
6.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，
所述寄生贴片的形状为圆形或椭圆形。
7.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，
所述寄生贴片的形状为多边形。
8.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，
所述辐射部的形状为四边形。
9.一种无线信号处理设备，其特征在于，包括：
如权利要求1-8任一项所述的微带天线，用于发送或接收无线信号；
发射通路，用于将信息内容加载到射频载波信号中，形成无线信号并通过所述微带天线发送。
10.一种车辆，其特征在于，包括：
车辆本体和如权利要求1-8任一项所述的微带天线，所述微带天线安装于所述车辆本体上，所述微带天线用于发送或接收无线信号。
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