CN114883796A - 一种天线结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种天线结构，包括介质基板，包括相对的第一表面和第二表面；第一辐射片，设置于第一表面，包括第一部分及与第一部分连接的第二部分；第二辐射片，设置与第一表面，包括第三部分及与第三部分连接的第四部分，第二辐射片与第一辐射片之间具有间隙；馈线，设置于第二表面，包括相对的第一端和第二端，馈线的第一端用于输入激励信号，馈线的第二端用于向第一辐射片、第二辐射片馈入激励信号；其中，第一部分、第三部分和间隙形成槽缝天线，第二部分和第四部分形成偶极子天线，能够提高天线的性能，保证天线性能的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种天线结构。
背景技术
目前的信标天线多采用喇叭天线，由于喇叭天线的高低频是同一个辐射口面，相应的辐射方向图波束宽度因共口面导致越往高频越尖锐，波束变窄显著。因此，随着频率的变化，波束宽度变化大，导致天线增益变化大，从而使天线的定向辐射区域的方向图宽带特性差。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种天线结构，通过槽缝天线和偶极子天线两种辐射模式共存的方式能够实现全频段内方向图主瓣宽度基本一致，即方向图的宽带特性。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
本申请实施例提供一种天线结构，包括：
介质基板，包括相对的第一表面和第二表面；
第一辐射片，设置于第一表面，包括第一部分及与第一部分连接的第二部分；
第二辐射片，设置与第一表面，包括第三部分及与第三部分连接的第四部分，第二辐射片与第一辐射片之间具有间隙；
馈线，设置于第二表面，包括相对的第一端和第二端，馈线的第一端用于输入激励信号，馈线的第二端用于向第一辐射片、第二辐射片馈入激励信号；
其中，第一部分、第三部分与间隙形成槽缝天线，第二部分和第四部分形成偶极子天线。
在一些实施例中的天线结构，第一部分和第三部分以间隙为对称轴对称构成宽带巴伦结构。
在一些实施例中的天线结构，间隙向远离第一部分和第三部分的方向扩展形成喇叭状缺口。
在一些实施例中的天线结构，第一部分包括相对的第一端和第二端，第二部分包括相对的第一端和第二端，第二部分的第二端与第一部分的第一端连接；第二部分的第二端的宽度大于第一部分的第一端的宽度。
在一些实施例中的天线结构，第一部分的宽度沿着间隙向远离第二部分的方向逐渐增大，第三部分的宽度沿着间隙向远离第四部分的方向逐渐增大。
在一些实施例中的天线结构，第一部分中远离间隙的一侧边沿线为弧形线；第三部分中远离间隙的一侧边线为弧形线。
在一些实施例中的天线结构，第二部分中远离间隙的一侧边长小于第二部分的第一端与第二部分的第二端之间的间距；第四部分中远离间隙的一侧边长小于第四部分的第一端与第四部分的第二端之间的间距。
在一些实施例中的天线结构，馈线包括第一段和第二段，介质基板上设置有过孔；第一段的一端对应馈线的第一端，第一段的另一端与第二段的一端连接，第二段的另一端与通过过孔与第一辐射片连接；第一段与间隙平行，且第一段在第一表面上的投影位于第一辐射片，第二段与间隙垂直且在第一表面的投影横跨间隙。
在一些实施例中的天线结构，馈线包括第一段、第二段和第三段；第一段的一端对应馈线的第一端，第二段的一端与第一段的另一端连接，第二段的另一端与第三段的一端连接，第三段的另一端与第一辐射片、第二辐射片耦合，以通过耦合馈电的方式向第一辐射片、第二辐射片馈入激励信号；第一段和第三段均与间隙平行，且第一段在第一表面的投影位于第一辐射片，第三段在第一表面的投影位于第二辐射片，第二段在第一表面的投影横跨间隙。
在一些实施例中的天线结构，天线结构还包括反射板，介质基板垂直设置于反射板上并将反射板均分形成第一反射区域和第二反射区域，第一反射区域靠近第一表面，第二反射区域靠近第二表面，第二反射区域上设置有一馈电端口23，馈线的第一端与馈电端口23连接。
在一些实施例中的天线结构，介质基板为FR4介质板。
相较于现有技术，本发明提供了一种天线结构，由槽缝天线和偶极子天线共同构成，能够在由低频向高频从偶极子天线工作模式过度到槽缝工作模式，既能实现超宽频带，同时保持方向图在超宽范围内的基本一致，进而实现方向图宽带特性，保证天线波束宽度基本一致。
附图说明
图1为本发明提供的天线结构的示意图。
图2为本发明提供的天线结构的立体结构示意图。
图3为本发明提供的天线结构中一实施例的示意图。
图4为本发明提供的天线结构的馈线的示意图。
图5为本发明提供的天线结构的驻波比曲线图。
图6、图7和图8为本发明提供的天线结构在不同频点方向图。
具体实施方式
本发明的目的在于提供一种天线结构，通过槽缝天线和偶极子天线两种辐射模式共存的方式能够实现全频段内方向图主瓣宽度基本一致，即方向图的宽带特性。
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明提供一种天线结构，包括介质基板10、第一辐射片11、第二辐射片12和馈线14。其中，介质基板10包括相对的第一表面和第二表面，第一辐射片11设置于第一表面，第二辐射片12设置在第一表面。本实施例中的第一辐射片11和第二辐射片12均为金属片。第一辐射片11包括第一部分A及与第一部分A连接的第二部分B，第二辐射片12则包括第三部分C以及与第三部分C连接的第四部分D，第一辐射片11与第二辐射片12之间具有间隙13。馈线14设置于第二表面，包括相对的第一端和第二端，馈线14的第一端用于输入激励信号，馈线14的第二端用于向第一辐射片11、第二辐射片12馈入激励信号。其中，第一部分A、第三部分C和间隙13形成槽缝天线，第二部分B和第四部分D形成偶极子天线。
本发明中的天线结构通过将槽缝天线和偶极子天线两种辐射模式共存的方式，使得天线结构具有两种不同的辐射原理，即高频等效于槽缝天线辐射，低频等效于偶极子天线辐射，实现全频段内方向图主瓣宽度基本一致，即方向图的宽带特性。
请一并参阅图2，本实施例中天线结构还包括反射板20，介质基板10垂直设置于反射板20上并将反射板20均分形成第一反射区域21和第二反射区域22，第一反射区域21靠近第一表面，第二反射区域22靠近第二表面，第二反射区域22上设置有一馈电端口23，馈线14的第一端与馈电端口23连接。本实施例中介质基板10为FR4介质板，介质基板10的厚度为1.6mm，成本低，工艺精度高，一致性好。
在一些实施例中的第一部分A和第三部分C以间隙13为对称轴对称设置以形宽带巴伦结构，本实施例中的宽带巴伦结构的长度(图3中的h)也即沿着第一表面与间隙13平行的方向的尺寸为中心频点的1/4波长，其中间隙13的宽度可以是1.6mm，也即图3中的c为1.6mm。第三部分C和第四部分D以间隙13为对称轴对称设置，可以看成整个第一辐射片11和第二辐射片12以间隙13为对称轴对称设置。本实施例中宽带巴伦结构的设置能够保持间隙13两侧的第一辐射片11和第二辐射片12馈电平衡。
在一些实施例中的间隙13向远离所述第一部分A和所述第三部分C的方向扩展形成喇叭状缺口；本实施例中相当于第二部分B和第四部分D中靠近间隙13的一侧进行了对称斜切在间隙13的一端形成一喇叭状缺口，通过设置喇叭状缺口确保天线结构工作在本频带内的较高频段时，其天线辐射是一种槽缝天线工作模式而不是偶极子天线工作模式，由此确保天线结构从低频到高频这种宽带条件下的方向图基本不变，使得天线结构在高频段工作时的方向图不会发生分裂，进而确保天线波束宽度基本一致。
进一步地，请一并参阅图3，在一些实施例中第一部分A包括相对的第一端和第二端，第二部分B包括相对的第一端和第二端，第二部分B的第二端与第一部分A的第一端连接；第二部分B的第二端的宽度大于第一部分A的第一端的宽度，如图3所示的d大于b；第一部分A的宽度沿着间隙13向远离第二部分B的方向逐渐增大。其中第二部分B和第四部分D形成偶极子天线，第二部分B和第四部分D相当于两个天线臂，本实施例中天线臂的长度也即d的值可以是22mm。而第三部分C的结构与第一部分A的结构以间隙13为对称轴对称设置，同样，第二部分B的结构与第四部分D的结构以间隙13为对称轴对称设置。相当于本实施例中的第一部分A和第二部分B的连接处以及第三部分C与第四部分D的连接处在宽度上会有一个突变，而第一部分A和第三部分C的宽度沿着间隙13向远离第二部分B和第四部分D的方向逐渐增大，本实施例中的第一部分A和第三部分C中远离间隙13的一侧边沿线为弧形线。其中，第一部分A和第三部分C的最小宽度的宽度值以馈线14能够正常传输TEM模为依据。而第一部分A和第三部分C的最大宽度则以实际保证天线结构的方向图为目标方向图为依据进行设置。
进一步地，在一些实施例中，第二部分B中远离间隙13的一侧边长小于第二部分B的第一端与第二部分B的第二端之间的间距，也即图3中的f小于g。同样，因第二部分B和第四部分D以间隙13为对称轴对称设置，第四部分D中远离间隙13的一侧边长小于第四部分D的第一端与第四部分D的第二端之间的间距。相当于与现有的偶极子天线的天线臂不同之处在于，本实施例中的第二部分B和第四部分D中远离间隙13的一侧进行了斜切，也即将第二部分B和第四部分D外侧做了倒角状的倾斜，使得谐振电流呈一定倾角指向反射板20。
进一步地，请一并参阅图4，馈线14包括第一段141和第二段142，介质基板10上设置有过孔30。第一段141沿着第二表面与间隙13平行的方向设置，第一段141的一端设置于介质基板10的边沿与反射板20上的馈电端口23连接，且第一段141的一端在第一表面的投影位于第一部分A，第一段141的另一端在第一表面的投影位于第二部分B。第一段141的一端对应馈线14的第一端，第一段141的另一端与第二段142的一端连接，第二段142的另一端与通过过孔30与第一辐射片11连接。第一段141与间隙13平行，且第一段141在第一表面上的投影位于第一辐射片11，第二段142与间隙13垂直且在第一表面的投影横跨间隙13。本实施例中的馈线14通过过孔30与介质基板10第一表面的第一辐射片11局部短路连接，形成强馈结构。
当然在一些实施例中也可以不设置过孔30。馈线包括第一段、第二段和第三段。同样，本实施例中第一段沿着第二表面与间隙13平行的方向设置，第一段的一端设置于介质基板10的边沿与反射板20上的馈电端口23连接，且第一段的一端在第一表面的投影位于第一部分A，第一段的另一端在第一表面的投影位于第二部分B。第一段的一端对应馈线的第一端，第二段的一端与第一段的另一端连接，第二段的另一端与第三段的一端连接，第三段的另一端与第一辐射片11、第二辐射片12耦合，以通过耦合馈电的方式向第一辐射片11、第二辐射片12馈入激励信号；第一段和第三段均与间隙13平行，且第一段在第一表面的投影位于第一辐射片11，第三段在第一表面的投影位于第二辐射片12，第二段在第一表面的投影横跨间隙13。也即本实施例中不在介质基板10设置过孔30，相对于设置过孔30的馈电方式而言，将馈线的第二段进行延长形成第三段，第三段的一端与第二段的另一端连接，第三段的另一端沿着第二表面向反射板20所在的位置延伸合适长度，以便于形成耦合馈电结构。
需要说明的是，本实施例中的馈线可以是微带馈线，在设计中也可以是其它馈电方式，比如同轴馈电等方式，对此本发明对此不作限定。
图5为图2中的天线结构驻波比曲线图，天线结构的驻波比全频段小于等于2的阻抗带宽4.3GHz-8.47GHz，相对带宽达65％，且在频带内方向图半功率宽度接近。
图6、图7和图8分别为本发明根据图2中的天线结构图工作在5.01GHz、6.5GHz和7.12GHz下的辐射2D方向图。其中内侧曲线代表E面，外侧曲线代表H面。H面和E面是两个彼此正交的两个参考面，E面3DB波束宽度在整个频带内从73°～86°，法向±35°范围内增益变化小于3dB。H面3dB波束宽度约180°。
本发明提供的天线结构由槽缝天线和偶极子天线共同构成，能够在由低频向高频下从偶极子天线工作模式过度到槽缝工作模式，既能实现超宽频带，又有利于保持方向图在超宽范围内的基本一致。
综上，本发明提供的一种天线结构，包括介质基板，包括相对的第一表面和第二表面；第一辐射片，设置于所述第一表面，包括第一部分及与所述第一部分连接的第二部分；第二辐射片，设置与所述第一表面，包括第三部分及与所述第三部分连接的第四部分，所述第二辐射片与所述第一辐射片之间具有间隙；馈线，设置于所述第二表面，包括相对的第一端和第二端，所述馈线的第一端用于输入激励信号，所述馈线的第二端用于向所述第一辐射片、所述第二辐射片馈入所述激励信号；其中，所述第一部分、所述第三部分和间隙形成槽缝天线，所述第二部分和所述第四部分形成偶极子天线。本发明的天线结构由槽缝天线和偶极子天线共同构成，能够在由低频向高频下从偶极子天线工作模式过度到槽缝工作模式，既能实现超宽频带，又有利于保持方向图波束宽度在超宽范围内的基本一致。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种天线结构，其特征在于，包括：
介质基板，包括相对的第一表面和第二表面；
第一辐射片，设置于所述第一表面，包括第一部分及与所述第一部分连接的第二部分；
第二辐射片，设置与所述第一表面，包括第三部分及与所述第三部分连接的第四部分，所述第二辐射片与所述第一辐射片之间具有间隙；
馈线，设置于所述第二表面，包括相对的第一端和第二端，所述馈线的第一端用于输入激励信号，所述馈线的第二端用于向所述第一辐射片、所述第二辐射片馈入所述激励信号；
其中，所述第一部分、所述第三部分与所述间隙形成槽缝天线，所述第二部分和所述第四部分形成偶极子天线。
2.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第一部分和所述第三部分以所述间隙为对称轴对称构成宽带巴伦结构。
3.根据权利要求2所述的天线结构，其特征在于，所述间隙向远离所述第一部分和所述第三部分的方向扩展形成喇叭状缺口。
4.根据权利要求2所述的天线结构，其特征在于，所述第一部分包括相对的第一端和第二端，所述第二部分包括相对的第一端和第二端，所述第二部分的第二端与所述第一部分的第一端连接；所述第二部分的第二端的宽度大于所述第一部分的第一端的宽度。
5.根据权利要求4所述的天线结构，其特征在于，所述第一部分的宽度沿着所述间隙向远离所述第二部分的方向逐渐增大，所述第三部分的宽度沿着所述间隙向远离所述第四部分的方向逐渐增大。
6.根据权利要求5所述的天线结构，其特征在于，所述第一部分中远离所述间隙的一侧边沿线为弧形线；所述第三部分中远离所述间隙的一侧边线为弧形线。
7.根据权利要求1-6任一项所述的天线结构，其特征在于，所述第二部分中远离所述间隙的一侧边长小于所述第二部分的第一端与所述第二部分的第二端之间的间距；所述第四部分中远离所述间隙的一侧边长小于所述第四部分的第一端与所述第四部分的第二端之间的间距。
8.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述馈线包括第一段和第二段，所述介质基板上设置有过孔；所述第一段的一端对应所述馈线的第一端，所述第一段的另一端与所述第二段的一端连接，所述第二段的另一端与通过所述过孔与所述第一辐射片连接；所述第一段与所述间隙平行，且所述第一段在所述第一表面上的投影位于所述第一辐射片，所述第二段与所述间隙垂直且在所述第一表面的投影横跨所述间隙。
9.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述馈线包括第一段、第二段和第三段；所述第一段的一端对应所述馈线的第一端，所述第二段的一端与所述第一段的另一端连接，所述第二段的另一端与所述第三段的一端连接，所述第三段的另一端与所述第一辐射片、所述第二辐射片耦合，以通过耦合馈电的方式向所述第一辐射片、所述第二辐射片馈入所述激励信号；所述第一段和所述第三段均与所述间隙平行，且所述第一段在所述第一表面的投影位于所述第一辐射片，所述第三段在所述第一表面的投影位于所述第二辐射片，所述第二段在所述第一表面的投影横跨所述间隙。
10.根据权利要求8或9所述的天线结构，其特征在于，所述天线结构还包括反射板，所述介质基板垂直设置于所述反射板上并将所述反射板均分形成第一反射区域和第二反射区域，所述第一反射区域靠近所述第一表面，所述第二反射区域靠近所述第二表面，所述第二反射区域上设置有一馈电端口23，所述馈线的第一端与所述馈电端口23连接。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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