CN113948853B - 贴片天线及无线电设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种贴片天线及无线电设备，贴片天线包括沿着第一方向依次设置的地层、导电板以及辐射层，导电板垂直于地层上并与地层连接，辐射层包括辐射板和馈电柱，辐射板与地层沿着第一方向间隔设置，馈电柱与导电板沿着第二方向间隔设置，辐射板的一侧与导电板远离地层的一端连接，辐射板的另一侧与馈电柱连接，馈电柱远离辐射板的一端穿过地层并与外部馈电装置连接，辐射板通过馈电柱接收馈电装置的馈电并产生电磁波辐射，并使导电板接收馈电而产生电磁波辐射。本发明的贴片天线采用导电板来增加有效辐射长度，相对相同的有效辐射长度的贴片天线来说，占用空间小。

Description

贴片天线及无线电设备

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种贴片天线及无线电设备。

背景技术

随着无线通信技术的发展，尤其是随着第五代通信技术的正式应用，无线通信的元器件需要满足各种应用场景。其中，有些无线电设备要求无线通信的元器件占用空间小，以满足相应的应用场景需求。作为常用的无线通信的元器件，贴片天线也需要占用空间小。

鉴于上述的缺陷，有必要提供一种新的贴片天线及无线电设备。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种贴片天线及无线电设备，旨在解决应用场景要求无线电设备中的贴片天线的占用空间小的问题。

为实现上述目的，本发明提出的贴片天线包括沿着第一方向依次设置的地层、导电板以及辐射层，所述导电板垂直于所述地层上并与所述地层连接，所述辐射层包括辐射板和馈电柱，所述辐射板与所述地层沿着所述第一方向间隔设置，所述馈电柱与所述导电板沿着第二方向间隔设置，所述辐射板的一侧与所述导电板远离所述地层的一端连接，所述辐射板的另一侧与所述馈电柱连接，所述馈电柱远离所述辐射板的一端穿过所述地层并与外部馈电装置连接，所述辐射板通过所述馈电柱接收所述馈电装置的馈电并产生电磁波辐射，并使所述导电板接收馈电而产生电磁波辐射。

优选地，所述辐射板包括沿着所述第二方向延伸的第一辐射片和第二辐射片，以及沿着所述第一方向延伸的连接片，所述第一辐射片、所述第二辐射片以及所述地层沿着所述第一方向平行间隔设置，所述第一辐射片的一侧与所述导电板远离所述地层的一端连接，所述第一辐射片的另一侧与所述馈电柱连接，所述第一辐射片与所述第二辐射片靠近所述馈电柱的一端均与所述连接片连接，所述第一辐射片通过所述馈电柱接收所述馈电装置的馈电并产生电磁波辐射，并使所述连接片、所述第二辐射片以及所述导电板接收馈电而产生电磁波辐射。

优选地，所述第一辐射片上贯穿开设有第一开口；和/或，所述第二辐射片上贯穿开设有第二开口。

优选地，所述贴片天线还包括设于所述地层和所述辐射板之间的导电条，所述导电条的一侧与所述地层连接，所述导电条的另一侧与所述辐射板之间具有间隙。

优选地，所述导电条靠近所述导电板设置。

优选地，所述导电板为矩形板，所述导电条沿第三方向的长度与所述导电板沿所述第三方向的长度相等。

优选地，所述贴片天线还包括设于所述地层与所述辐射板之间的两个导电柱，两个所述导电柱的两端均分别与所述地层及所述辐射板连接。

优选地，两个所述导电柱对称设置，所述辐射板为对称结构，两个所述导电柱的对称面与所述辐射板的对称面重合。

优选地，所述馈电柱与所述辐射板均为对称结构，且所述馈电柱的对称面与所述辐射板的对称面重合。

另外，本发明还提出一种无线电设备，所述无线电设备包括如上所述的贴片天线。

本发明技术方案中，贴片天线包括沿着第一方向依次设置的地层、导电板以及辐射层，导电板垂直于地层上，且导电板与地层连接，辐射层包括辐射板和馈电柱，辐射板与地层沿着第一方向间隔设置，馈电柱与导电板沿着第二方向间隔设置，辐射板的一侧与导电板远离地层的一端连接，辐射板的另一侧与馈电柱连接，馈电柱远离辐射板的一端穿过地层并与外部馈电装置连接，馈电柱接收外部馈电装置的馈电，并对辐射板进行馈电，辐射板通过馈电柱接收馈电装置的馈电并产生电磁波辐射，与辐射板远离馈电柱的一端连接的导电板通过辐射板也接收馈电，产生电磁波辐射，从而增大贴片天线的有效辐射长度，即，本发明的贴片天线采用导电板来增加有效辐射长度，相对相同的有效辐射长度的贴片天线来说，占用空间小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一实施例中贴片天线的结构示意图；

图2为图1中A-A处剖面示意图；

图3为本发明一实施例中贴片天线的仿真和测试的回波损耗图；

图4为本发明一实施例中贴片天线的仿真和测试的增益图；

图5为本发明一实施例中贴片天线在2.6GHz时E面仿真和测试的辐射方向图；

图6为本发明一实施例中贴片天线在2.6GHz时H面仿真和测试的辐射方向图；

图7为本发明一实施例中贴片天线在3.5GHz时E面仿真和测试的辐射方向图；

图8为本发明一实施例中贴片天线在3.5GHz时H面仿真和测试的辐射方向图；

图9为本发明一实施例中贴片天线在4.86GHz时E面仿真和测试的辐射方向图；

图10为本发明一实施例中贴片天线在4.86GHz时H面仿真和测试的辐射方向图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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作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，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出贴片天线及无线电设备，旨在解决应用场景要求无线电设备中的贴片天线的占用空间小的问题。

请参照图1和图2，贴片天线包括沿着第一方向依次设置的地层1、导电板2以及辐射层3，导电板2垂直于地层1上，并与地层1连接，辐射层3包括辐射板31和馈电柱32，辐射板31与地层1沿着第一方向间隔设置，馈电柱32与导电板2沿着第二方向间隔设置，辐射板31的一侧与导电板2远离地层1的一端连接，辐射板31的另一侧与馈电柱32连接，馈电柱32远离辐射板31的一端穿过地层1并与外部馈电装置连接，辐射板31通过馈电柱32接收馈电装置的馈电并产生电磁波辐射，并使导电板2接收馈电而产生电磁波辐射。

本发明提出一种贴片天线，主要涉及一种三频带折叠短路贴片天线，本发明的贴片天线包括沿着第一方向(图2中Z方向)依次设置的地层1、导电板2以及辐射层3，导电板2垂直于地层1上，并与地层1连接，辐射层3包括辐射板31和馈电柱32，辐射板31与地层1沿着第一方向间隔设置，馈电柱32与导电板2沿着第二方向(图2中X方向)间隔设置，辐射板31的一侧与导电板2远离地层1的一端连接，辐射板31的另一侧与馈电柱32连接，馈电柱32远离辐射板31的一端穿过地层1并与外部馈电装置连接，馈电柱32接收外部馈电装置的馈电，并对辐射板31进行馈电，辐射板31通过馈电柱32接收馈电装置的馈电并产生电磁波辐射，并使导电板2接收馈电而产生电磁波辐射，与辐射板31远离馈电柱32的一端连接的导电板2接收馈电，产生电磁波辐射，从而增大贴片天线的有效辐射长度，即，本发明的贴片天线采用导电板2来增加有效辐射长度，相对相同的有效辐射长度的贴片天线来说，占用空间小。另外，本实施例中的贴片天线的导电板2以及辐射板31均可产生电磁波辐射，即贴片天线可通过馈电柱32馈电，同时工作于多个频段，请结合参考图5至图10，在一实施例中，贴片天线在三个工作频段中，均具有良好的定向辐射特性。

其中，作为一种实施例，辐射板31包括沿着第二方向延伸的第一辐射片311和第二辐射片312，以及沿着第一方向延伸的连接片313，第一辐射片311、第二辐射片312以及地层1沿着第一方向平行间隔设置，第一辐射片311的一侧与导电板2远离地层1的一端连接，第一辐射片311的另一侧与馈电柱32连接，第一辐射片311与第二辐射片312靠近馈电柱32的一端均与连接片313连接，第一辐射片311通过馈电柱32接收馈电装置的馈电并产生电磁波辐射，并使连接片313、第二辐射片312以及导电板2接收馈电而产生电磁波辐射。本实施例中，为了增大辐射的有效长度。辐射板31包括沿着第二方向延伸的第一辐射片311和第二辐射片312，以及沿着第一方向延伸的连接片313，第一辐射片311、第二辐射片312以及地层1沿着第一方向平行间隔设置，第一辐射片311的一侧与导电板2远离地层1的一端连接，第一辐射片311的另一侧与馈电柱32连接，与第二辐射片312靠近馈电柱32的一端均与连接片313连接，馈电柱32接收馈电装置的馈电，并对第一辐射片311馈电，第一辐射片311接收馈电并产生电磁波辐射，同时连接片313、导电板2以及第二辐射片312均接收第一辐射片311的馈电并产生电磁波辐射，在一实施例中，辐射板31为折叠式的辐射板31，即第一辐射片311、连接片313以及第二辐射片312的相互连接处均为弯折形成，辐射板31的有效辐射长度是第一辐射片311、连接片313以及第二辐射片312累加的长度，从而可进一步缩小贴片天线的占用空间，而且，还可获得增益好的辐射，请结合图4所示，在工作频段内，贴片天线的增益为3.95～8.98dBi。

进一步地，第一辐射片311上贯穿开设有第一开口3111，和/或，第二辐射片312上贯穿开设有第二开口3121。本实施例中，为了改变第一辐射片311上的电流流过的路径，从而调节谐振频率，可将第一辐射片311上贯穿开设第一开口3111，可通过蚀刻方式将第一开口3111加工出，第一开口3111的存在，可增大第一辐射片311上的电流，降低工作频率，从而使得贴片天线与各个模式更好地匹配；同理，为了改变第二辐射片312上的电流流过的路径，从而调节谐振频率，可将第二辐射片312上贯穿开设第二开口3121，可通过蚀刻方式将第二开口3121加工出，第二开口3121的存在，可增大第二辐射片312上的电流，降低工作频率，从而使得贴片天线与各个模式更好地匹配。在一实施例中，第一开口3111和第二开口3121的宽度范围可采用1mm至1.5mm，第一开口3111的长度大于第二开口3121的长度，从而能够获得更好的贴片天线阻抗匹配性能，请结合参考图3，在低频段测得的-10dB阻抗带宽为11％(2.42-2.7GHz)；中频段测得的-10dB阻抗带宽为9％(3.36-3.66GHz)；高频段测得的-10dB阻抗带宽为5.2％(4.78-5.04GHz)。

另外，在一种实施例中，贴片天线还包括设于地层1和辐射板31之间的导电条4，导电条4的一侧与地层1连接，导电条4的另一侧与辐射板31之间具有间隙。本实施例中，贴片天线还包括设于地层1和辐射板31之间的导电条4，导电条4的一侧与地层1连接，导电条4的另一侧与辐射板31之间具有间隙，导电条4可调整贴片天线的高次模的谐振频率，从而使得贴片天线的高次模能够落入所需的频带范围内。在一实施例中，导电条4与辐射板31之间的间隙范围为0.5mm至1mm，从而可精确调整贴片天线的高次模的谐振频率。

其中，导电条4靠近导电板2设置。本实施例中，为了使得贴片天线的工作更可靠，导电条4靠近导电板2设置。

进一步地，为了实现多种功能，导电板2为矩形板，导电条4沿第三方向(图1中Y方向)的长度与导电板2沿第三方向的长度相等。本实施例中，为了获得更稳定的谐振频率，导电条4沿着第三方向的长度与导电板2沿着第三方向的长度相等。而且，在另一实施例中，为了获得更好的辐射效果，第一辐射片311为举行片，导电条4沿着第三方向的长度、导电板2沿着第三方向的长度以及第一辐射片沿着第三方向的长度均相等。

另外，在上述的实施例中，贴片天线还包括设于地层1与辐射板31之间的两个导电柱5，两个导电柱5的两端均分别与地层1及辐射板31连接。本实施例中，为了调节贴片天线的阻抗匹配程度，使贴片天线的阻抗匹配好，贴片天线还包括设于地层1与辐射板31之间的两个导电柱5，两个导电柱5的两端均分别与地层1及辐射板31连接，通过调节两个导电柱5的位置，来对贴片天线的阻抗匹配进行调节。

而在一种实施例中，两个导电柱5对称设置，辐射板31为对称结构，两个导电柱5的对称面与辐射板31的对称面重合。本实施例中，为了使得贴片天线获得更好的阻抗匹配性能，两个导电柱5对称设置，两个导电柱的对称面与第一对称线重合，即两个导电柱5沿着第一对称线10对称设置，辐射板31为对称结构，例如矩形板，辐射板31的对称面与第一对称线10重合，即辐射板31沿着第一对称线10对称。

进一步地，馈电柱32与辐射板31均为对称结构，且馈电柱32的对称面与辐射板31的对称面重合。本实施例中，馈电柱32的横截面为对称图形，馈电柱32的对称面为垂直其横截面的对称图形并穿过该对称图形中心的线，该对称面与辐射板31的对称面重合，馈电柱32将电引入辐射板31，电流从辐射板31上的对称中心两两侧流动，从而可产生更加对称的电磁波辐射。另外，在一实施例中，馈电柱32可采用圆柱形馈电柱32，易于加工，且阻抗匹配好。

另外，本发明还提出一种无线电设备，无线电设备包括上述的贴片天线的所有的技术特征，并具有对应的有益效果，在此不再一一赘述。

进一步地，请结合图1和图2，本发明还提供一种差分贴片天线的实施例，地层1的长Lg＝80mm，宽Wg＝60mm，厚度H3＝1.2mm；第一辐射片311的长Lp＝30mm，宽W3＝25mm，厚度Hp＝1mm，其中折叠部分的长Lf＝17mm；导电板2的高度H1＝5mm，第二辐射片312与地层1之间的距离H2＝9mm；导电条4的长度与第一辐射片311的宽度一致，宽度Wm＝4mm，高度H4＝4.2mm，且导电条4与连接片313远离导电板一侧的距离Lm＝21.3mm；馈电柱32的直径为1.3mm；两个导电柱5的直径均为1mm，两个导电柱5的中心距W5＝3.5mm，两个导电柱5与连接片313远离导电板2一侧的距离均为L3＝16.2mm；第一开口3111的长度W1＝19mm，第二开口3121的长度W2＝22mm，第一开口3111与第二开口3121的宽度均为W4＝1.3mm，第一开口3111与连接片远离导电板2一侧的距离L2＝9.6mm，第二开口3121与连接片远离导电板2一侧的距离L1＝3.7mm。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种贴片天线，其特征在于，所述贴片天线包括沿着第一方向依次设置的地层、导电板以及辐射层，所述导电板垂直于所述地层上并与所述地层连接，所述辐射层包括辐射板和馈电柱，所述辐射板与所述地层沿着所述第一方向间隔设置，所述馈电柱与所述导电板沿着第二方向间隔设置，所述辐射板的一侧与所述导电板远离所述地层的一端连接，所述辐射板的另一侧与所述馈电柱连接，所述馈电柱远离所述辐射板的一端穿过所述地层并与外部馈电装置连接，所述辐射板通过所述馈电柱接收所述馈电装置的馈电并产生电磁波辐射，并使所述导电板接收馈电而产生电磁波辐射；所述辐射板为折叠式的辐射板，所述辐射板包括沿着所述第二方向延伸的第一辐射片和第二辐射片，以及沿着所述第一方向延伸的连接片，所述第一辐射片、所述连接片以及所述第二辐射片的相互连接处均为弯折形成，以使所述辐射板的有效辐射长度为所述第一辐射片、所述连接片以及所述第二辐射片累加的长度；

所述贴片天线还包括设于所述地层与所述辐射板之间的两个导电柱，两个所述导电柱的两端均分别与所述地层及所述辐射板连接，两个所述导电柱对称设置，所述辐射板为对称结构，两个所述导电柱的对称面与所述辐射板的对称面重合。

2.如权利要求1所述的贴片天线，其特征在于，所述第一辐射片、所述第二辐射片以及所述地层沿着所述第一方向平行间隔设置，所述第一辐射片的一侧与所述导电板远离所述地层的一端连接，所述第一辐射片的另一侧与所述馈电柱连接，所述第一辐射片与所述第二辐射片靠近所述馈电柱的一端均与所述连接片连接，所述第一辐射片通过所述馈电柱接收所述馈电装置的馈电并产生电磁波辐射，并使所述连接片、所述第二辐射片以及所述导电板接收馈电而产生电磁波辐射。

3.如权利要求2所述的贴片天线，其特征在于，所述第一辐射片上贯穿开设有第一开口；和/或，所述第二辐射片上贯穿开设有第二开口。

4.如权利要求1所述的贴片天线，其特征在于，所述贴片天线还包括设于所述地层和所述辐射板之间的导电条，所述导电条的一侧与所述地层连接，所述导电条的另一侧与所述辐射板之间具有间隙。

5.如权利要求4所述的贴片天线，其特征在于，所述导电条靠近所述导电板设置。

6.如权利要求4所述的贴片天线，其特征在于，所述导电板为矩形板，所述导电条沿第三方向的长度与所述导电板沿所述第三方向的长度相等。

7.如权利要求1至6中任一项所述的贴片天线，其特征在于，所述馈电柱与所述辐射板均为对称结构，且所述馈电柱的对称面与所述辐射板的对称面重合。

8.一种无线电设备，其特征在于，所述无线电设备包括如权利要求1至7中任一项所述的贴片天线。