CN114498007A - 一种微带贴片天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微带贴片天线，包括：介质基片；辐射贴片，所述辐射贴片设置在所述介质基片的第一表面；接地板，所述接地板设置在所述介质基片的第一表面，所述接地板与所述辐射贴片之间有间隔；馈电单元，所述馈电单元设置在所述介质基片的第二表面，所述馈电单元与所述辐射贴片耦接。本发明的微带贴片通过设置在介质基片的辐射贴片和接地板，以及设置在介质基片另一侧的馈电单元实现对微带贴片天线阻抗带宽的拓宽。

Description

一种微带贴片天线

技术领域

本发明属于通信设备技术领域，具体地，涉及一种微带贴片天线。

背景技术

随着家用汽车的广泛普及导致道路交通运输网中的车辆陡增，道路负荷的增加，堵车、追尾、碰撞等交通事故频频发生，采用修建道路立交、行政命令手段等方式在解决交通拥堵问题中收效甚微。智能交通系统(Intelligent Transportation System, ITS)在这种情况下应势而生，在减少交通拥堵和降低交通事故发生率等方面效果显著。智能交通系统包括信息采集系统、信息处理分析系统和信息发布系统三个部分，其中车车通信系统(Car to Car,C2C)是ITS的重要组成部分，依靠技术的实现，通过车载通信设备实现移动车辆间的信息交互，驾驶员收到警告后就能降低事故的风险或车辆本身就会采取自治措施，有效的避免交通事故的发生，保障驾乘人员的生命安全。

车载通信天线作为车车通信系统的核心组件，在完成信息传递和接收过程中占有重要地位，其功能是接收和发射电磁波的装置，实现通信频带内电磁波与电信号的相互转换。所以，天线性能的优劣直接会影响整个通信系统的可靠性。另一方面，由于大量电子设备在汽车上得以应用，这使得汽车上安装的天线越来越多，天线与金属车体之间、天线和天线之间的电磁兼容问题不可忽视，这也成为车载天线布局时需要考虑的前提。

发明内容

为解决上述问题的至少一个方面，本发明提供一种微带贴片天线，包括：介质基片；辐射贴片，所述辐射贴片设置在所述介质基片的第一表面；接地板，所述接地板设置在所述介质基片的第一表面，所述接地板与所述辐射贴片之间有间隔；馈电单元，所述馈电单元设置在所述介质基片的第二表面，所述馈电单元(140)与所述辐射贴片耦接。

优选地，所述辐射贴片采用对称结构。

优选地，所述辐射贴片采用E型辐射贴片，所述E型辐射贴片的开口背离所述接地板。

优选地，所述E型辐射贴片的两侧槽臂的高度大于中间槽臂的高度。

优选地，所述E型辐射贴片的两侧槽臂宽度小于中间槽臂的宽度。

优选地，所述馈电单元采用对称结构。

优选地，所述馈电单元采用T型馈电结构，所述T型馈电结构的对称轴与所述辐射贴片对称轴平行。

优选地，所述T型馈电结构包括横向分支和竖向分支，所述T型馈电结构的竖向分支由所述辐射贴片向所述接地板的方向延伸。

优选地，所述T型馈电结构的横向分支与所述E型辐射贴片的槽底在所述介质基片上的投影重合。

优选地，所述接地板采用矩形板结构。

本发明实施例的微带贴片天线具有以下有益效果：

(1)通过将辐射贴片和接地板设置在介质基片的同一侧，并将馈电单元设置在介质基片的另一侧，采用T型结构耦合馈电方式对具有E型辐射贴片的辐射单元馈电，有效的拓宽微带贴片天线的阻抗带宽，以获得覆盖包含DSRC(Dedicated Short-rangeCommunications)通信频段、WLAN通信频段等的C2C通信频段的阻抗带宽。

(2)通过对称型结构的E型辐射贴片和T型馈电结构的设置，使E型辐射贴片和T型馈电结构的对称轴平行，以在水平辐射面上获得良好的全向辐射性，满足汽车对天线的低剖面和全向性要求。

附图说明

为了更好地理解本发明的上述及其他目的、特征、优点和功能，可以参考附图中所示的实施方式。附图中相同的附图标记指代相同的部件。本领域技术人员应该理解，附图旨在示意性地阐明本发明的优选实施方式，对本发明的范围没有任何限制作用，图中各个部件并非按比例绘制。

图1为根据本发明实施例的微带贴片天线的结构示意图；

图2为根据本发明实施例的微带贴片天线的透示图；

图3为根据本发明实施例的微带贴片天线的另一透视图；

图4为根据本发明实施例的微带贴片天线的辐射贴片和接地板之间的不同间隔对应的反射损耗测试图；

图5为根据本发明实施例的微带贴片天线的辐射贴片的中间槽臂的不同高度对应的反射损耗测试图；

图6为根据本发明实施例的微带贴片天线在5.2GHz、5.75GHz、5.9GHz处的 XOY面辐射方向图；

图7为根据本发明实施例的微带贴片天线在5.2GHz、5.75GHz、5.9GHz处的 XOZ面辐射方向图。

附图标记说明：

110、介质基片；120、辐射贴片；130、接地板；140、馈电单元。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

为了至少部分地解决上述问题以及其他潜在问题中的一个或者多个，本公开的实施例提出了一种微带贴片天线，包括介质基片110、辐射贴片120、接地板130 和馈电单元140，辐射贴片120设置在介质基片110的第一表面；接地板130设置在所述介质基片110的第一表面，接地板130与辐射贴片120之间有间隔；馈电单元140设置在介质基片110的第二表面，馈电单元140与辐射贴片120耦接。

具体地，如图1至图3所示，介质基片110采用平板结构，介质基片110可以采用柔性基板、陶瓷基板或者玻璃基板等绝缘材料，以提供用于辐射贴片120、接地板130及馈电单元140的支撑结构。本实施例中，介质基片110采用面积为 20mm*32.5mm的聚四氟乙烯基板，其厚度为1.1mm，相对介电常数为ε_r＝4.4，损耗角正切tanδ＝0.02。

辐射贴片120采用板状结构或者薄片结构，固定的设置在介质基片110的第一表面上，接地板130采用平板结构，接地板130与辐射贴片120设置在介质基片110 的同一侧，且接地板130和辐射贴片120之间具有宽度均匀的空隙，辐射贴片120 和接地板130可以采用铜等金属导体材料。如图4所示的微带贴片天线的辐射贴片 120和接地板130之间的不同间隔对应的反射损耗测试图，可以看出，微带贴片天线的工作带宽与辐射贴片120和接地板130之间的间隔呈反比，及随着辐射贴片120 和接地板130之间的间隔的增减，微带贴片天线的工作带宽减小。

馈电单元140设置在介质基片110的平板结构的第二表面，并且辐射贴片120 在介质基片110上的投影与馈电单元140在介质基片110上的投影至少部分的重合，使馈电单元140通过耦合馈电方式对辐射贴片120馈电。

在实际使用过程中，馈电单元140和50Ω的微带传输线电连接，并通过耦合馈电方式向辐射贴片120馈电，接地板130与同轴线缆的外部导体电连接，提供微带贴片天线的地线电位。

在一些实施例中，辐射贴片120采用对称结构。如图1和图2所示，在本实施例中，辐射贴片120采用E型辐射贴片，E型辐射贴片的开口背离接地板130。当然，在其他的实施例中，辐射贴片120也可以采用其他对称结构，例如常长方形、正六边形、圆形等形状，或者成线对称后者点对称的其他形状，以可以形成对称配置的结构皆可。

在一些实施例中，E型辐射贴片的两侧槽臂的高度大于中间槽臂的高度。

具体地，如图1和图2所示，E型辐射贴片具有关于中间槽臂对称的两个凹槽，且两侧槽臂相对于中间槽臂在其凹槽延伸方向上具有更高的高度，且两侧槽臂关于中间槽臂成对称结构，也即两侧槽臂具有相同的高度和宽度，以使微带贴片天线的辐射强度在各方向均匀分布。

在一些实施例中，E型辐射贴片的两侧槽臂宽度小于中间槽臂的宽度。

根据本实施例的辐射贴片120，E型辐射贴片关于中间槽臂的中线对称，两个侧槽臂对称设置在中间槽臂的两侧，且侧槽臂和中间槽臂之间形成凹槽，使凹槽的宽度小于侧槽臂的宽度，侧槽臂的宽度小于中间槽臂的宽度。

在一些实施例中，馈电单元140采用对称结构。馈电单元140采用T型馈电结构，T型馈电结构的对称轴与辐射贴片120对称轴平行。

具体地，如图3所示，馈电单元140通过采用对称结构使得对馈电单元140和辐射贴片120的对称结构对应，在本实施例中，T型馈电结构包括横向分支和竖向分支，T型馈电结构的竖向分支由所述辐射贴片120向接地板130的方向延伸。T 型馈电结构的横向分支与E型辐射贴片的槽底在介质基片110上的投影重合。本领域技术人员可以理解地，在另外的实施例中，馈电单元40还可以采用T型馈电结构以外的对称结构。

在一些实施例中，接地板130采用矩形板结构。当然，在其他的实施例中，接地板也可以采用其他的结构，例如凹槽型结构，以环绕辐射贴片120设置，并使的接地板130和辐射贴片120相邻侧壁间的距离保持相等。

实施例1

具体地，如图1至图3所示的微带贴片天线，介质基片110为宽20mm、高32.5mm 的矩形结构，接地板130为宽20mm、高16mm的矩形结构，接地板130设置在介质基片110的第一表面，且接地板130的三个侧边与介质基片110的三个侧边分别贴合，辐射贴片120采用E型辐射贴片，其中，槽底为宽10mm，高4.5mm的矩形结构，槽底的第一侧的两端分别设置有一矩形侧槽臂，侧槽臂宽2mm、高8mm，中间槽臂宽3mm、高7.3mm，E型辐射贴片的两凹槽形成与侧槽臂和中间槽臂之间，且两凹槽关于中间槽臂的中线对称，辐射贴片120的槽底的第二侧与接地板130之间形成均匀的间隙，该间隙的宽度为2mm，并且辐射贴片120的对称轴与接地板130的对称轴重合。

进一步地，馈电单元140采用对称的T型馈电结构，其中T型馈电结构的横向分支为宽10mm、高4.5mm的矩形结构，竖向分支为宽2.14mm且由横向分支的一侧向介质基片110设置接地板130的一端延伸的矩形结构。其中，馈电单元140的横向分支与辐射贴片120的槽底在介质基片110上的投影完全重合，使微带贴片天线整体沿Y轴(即E型辐射贴片的对称轴延伸的方向)方向成对称结构。

如图5所示的微带贴片天线的辐射贴片120的中间槽臂的不同高度对应的反射损耗测试图，可以看出中间槽臂的长度变化对微带蹄片天线性能的影响，当中间槽臂的取值为7.3mm时，得到的微带天线的阻抗特性最优。

以上述微带贴片天线所在平面为XOY平面，介质基片110的宽度方向为X轴，高度方向为Y轴，以垂直于介质基片10所在平面的方向为Z轴，图6示出了上述微带贴片天线在5.2GHz、5.75GHz、5.9GHz处的XOY面辐射方向图，图7示出了上述微带贴片天线在5.2GHz、5.75GHz、5.9GHz处的XOZ面辐射方向图。从图中可以看出，XOZ面方向图近似为全向辐射；XOY面方向图类似为“8”形，与单极子天线的方向性一致。

表1：微带贴片天线各个方向增益值

根据表1给出的测试频点在5.2GHz、5.75GHz和5.9GHz天线水平面内各个方向的增益大小，从表中数据可以看出该微带天线在工作频带内水平面不圆度小于 3dB，达到了设计要求。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文。

Claims (10)

1.一种微带贴片天线，其特征在于，包括：

介质基片(110)；

辐射贴片(120)，所述辐射贴片(120)设置在所述介质基片(110)的第一表面；

接地板(130)，所述接地板(130)设置在所述介质基片(110)的第一表面，所述接地板(130)与所述辐射贴片(120)之间有间隔；

馈电单元(140)，所述馈电单元(140)设置在所述介质基片(110)的第二表面，所述馈电单元(140)与所述辐射贴片(120)耦接。

2.根据权利要求1所述的微带贴片天线，其特征在于，所述辐射贴片(120)采用对称结构。

3.根据权利要求2所述的微带贴片天线，其特征在于，所述辐射贴片(120)采用E型辐射贴片(120)，所述E型辐射贴片(120)的开口背离所述接地板(130)。

4.根据权利要求3所述的微带贴片天线，其特征在于，所述E型辐射贴片(120)的两侧槽臂的高度大于中间槽臂的高度。

5.根据权利要求4所述的微带贴片天线，其特征在于，所述E型辐射贴片(120)的两侧槽臂宽度小于中间槽臂的宽度。

6.根据权利要求1所述的微带贴片天线，其特征在于，所述馈电单元(140)采用对称结构。

7.根据权利要求6所述的微带贴片天线，其特征在于，所述馈电单元(140)采用T型馈电结构，所述T型馈电结构的对称轴与所述辐射贴片(120)对称轴平行。

8.根据权利要求7所述的微带贴片天线，其特征在于，所述T型馈电结构包括横向分支和竖向分支，所述T型馈电结构的竖向分支由所述辐射贴片(120)向所述接地板(130)的方向延伸。

9.根据权利要求8所述的微带贴片天线，其特征在于，所述T型馈电结构的横向分支与所述E型辐射贴片(120)的槽底在所述介质基片(110)上的投影重合。

10.根据权利要求1所述的微带贴片天线，其特征在于，所述接地板(130)采用矩形板结构。

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