CN115207615B - 一种辐射单元、微带天线及电子设备 - Google Patents

一种辐射单元、微带天线及电子设备 Download PDF

Info

Publication number
CN115207615B
CN115207615B CN202211127792.XA CN202211127792A CN115207615B CN 115207615 B CN115207615 B CN 115207615B CN 202211127792 A CN202211127792 A CN 202211127792A CN 115207615 B CN115207615 B CN 115207615B
Authority
CN
China
Prior art keywords
radiating element
dimension
chamfers
radiation
microstrip antenna
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202211127792.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN115207615A (zh
Inventor
陈垦
唐勇
张胜
周勇
冯友怀
陈祥
陈涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sichuan Digital Transportation Technology Co Ltd
Original Assignee
Sichuan Digital Transportation Technology Co Ltd
Nanjing Hawkeye Electronic Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sichuan Digital Transportation Technology Co Ltd, Nanjing Hawkeye Electronic Technology Co Ltd filed Critical Sichuan Digital Transportation Technology Co Ltd
Priority to CN202211127792.XA priority Critical patent/CN115207615B/zh
Publication of CN115207615A publication Critical patent/CN115207615A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115207615B publication Critical patent/CN115207615B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/10—Resonant antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/20—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements characterised by the operating wavebands
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种辐射单元、微带天线及电子设备，属于无线通信技术领域。辐射单元包括N1个第一辐射元件、N2个第二辐射元件和N3个第三辐射元件，N1≥1，N2≥0，N3≥0，且N1、N2和N3为自然数，N1等于1时N2和N3不同时为0；第一辐射元件、第二辐射元件和第三辐射元件相互重叠，当N1≥1，N2≥1，N3≥1时，第一辐射元件、第二辐射元件和第三辐射元件满足：f1×f2=A×f3且f1＜f2＜f3。本申请将不同谐振频率的辐射元件耦合在一起就能够扩宽天线的工作频带范围，使得微带天线可以覆盖2.4和5.8GHz WLAN以及5.9GHz的V2X频段，满足ISM多频段覆盖的要求。

Description

一种辐射单元、微带天线及电子设备
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种辐射单元、微带天线及电子设备。
背景技术
微带天线具有重量轻、体积小、剖面低以及易集成于微波电路等优点，因此在移动通信、电子导航、雷达信号等领域有着广泛的应用。但由于微带天线有带宽窄和辐射增益低等缺点，其带宽一般只达到0.7%～7.0%。当系统需要工作在多个频段范围时，普通微带天线无法适用，从而限制了微带天线的应用范围。现有技术中拓展微带天线的工作频带主要有：（1）在接收机一侧增加额外的阻抗匹配网络，使微带天线以可重构的方式工作，但该设计需要配置额外的电路单元和有源控制电路，导致成本上升；（2）增加寄生贴片或者采取电磁耦合馈电方式，但增加寄生贴片会提高天线设计的复杂性，从而增加天线制造的难度。
发明内容
发明目的：本发明提供一种辐射单元，以解决现有技术中的常规微带天线带宽小，无法覆盖多个工作频段的问题；本发明的另一个目的在于提供包含上述辐射单元的微带天线；本发明的另一目的在于提供包含上述微带天线的电子设备。
技术方案：本申请的一种辐射单元，包括：N1个第一辐射元件、N2个第二辐射元件和N3个第三辐射元件；所述第一辐射元件、所述第二辐射元件和所述第三辐射元件相互重叠；
其中，N1≥1，N2≥0，N3≥0，N1、N2和N3为自然数，且N1等于1时N2和N3不同时为0。
在一些实施例中，当N1≥1，N2≥1，N3≥1时，所述第一辐射元件、所述第二辐射元件和所述第三辐射元件满足：
f1×f2=A×f3，且f1＜f2＜f3；
式中，f1表示第一辐射元件的谐振频率，f2表示第二辐射元件的谐振频率，f3表示第三辐射元件的谐振频率，A为调整系数，A的取值范围为1.1~4.0。
在一些实施例中，相互重叠具体是指：在沿着所述第一辐射元件、所述第二辐射元件和所述第三辐射元件的厚度方向上，所述第一辐射元件、所述第二辐射元件和所述第三辐射元件的正投影相互重叠。
在一些实施例中，重叠可以包括部分重叠，也可以包括完全重叠，重叠的方式按照实际耦合后辐射元件所能达到的工作频带范围要求为准。
在一些实施例中，所述第一辐射元件、所述第二辐射元件和所述第三辐射元件进一步满足：
f1＜f2≤6GHz，且f3＞6GHz。
在一些实施例中，所述第一辐射元件、所述第二辐射元件和所述第三辐射元件为矩形贴片；所述矩形贴片至少设置一个倒角。
在一些实施例中，通过设置倒角可以改变矩形贴片表面的电流分布，从而拓展谐振频带。
在一些实施例中，所述第一辐射元件包括第一尺寸L1和第二尺寸L2，所述第一尺寸L1和所述第二尺寸L2的长度比为1.5~3:1；
所述第二辐射元件包括第三尺寸L3和第四尺寸L4，所述第三尺寸L3和所述第四尺寸L4的长度比为2.5~5:1；
所述第三辐射元件包括第五尺寸L5和第六尺寸L6，所述第五尺寸L5和所述第六尺寸L6的长度比为10~15:1；
其中，所述第一尺寸L1、所述第三尺寸L3和所述第五尺寸L5的长度比为1：1~1.2：1.3~1.5；
所述第二尺寸L2、第四尺寸L4和所述第六尺寸L6的长度比为1：0.5~0.6：0.2~0.3。
在一些实施例中，所述第一辐射元件、所述第二辐射元件和所述第三辐射元件的尺寸直接影响各自元件的谐振频率，通过确定所述第一辐射元件、所述第二辐射元件和所述第三辐射元件的长宽比，使得第一辐射元件、第二辐射元件和第三辐射元件在具备多种不同谐振频率的耦合重叠过程，并提高了辐射单元整体的工作频段范围。
在一些实施例中，所述第一辐射元件包括四组第一倒角，所述第一倒角设置在所述矩形贴片的直角处，所述第一倒角的角度为45°，所述第一倒角的直角边长度H1与所述第三尺寸L3的长度比为1:7~8。
在一些实施例中，所述第二辐射元件包括四组第二倒角，所述第二倒角设置在所述矩形贴片的直角处，所述第二倒角的角度为45°，所述第二倒角的直角边长度H2与所述第三尺寸L3的长度比为1:7~9。
在一些实施例中，所述第三辐射元件包括四组第三倒角，所述第三倒角设置在所述矩形贴片的直角处，所述第三倒角的角度为45°，所述第三倒角的直角边长度H3与所述第五尺寸L5的长度比为1:12~15。
在一些实施例中，为了实现更大范围频段的覆盖，倒角的个数至少为两个，且倒角的位置以对称设置为主。
在一些实施例中，本申请还提供一种微带天线，包括：基板以及设置在所述基板上的辐射单元。
在一些实施例中，所述基板包括第一面和第二面，所述第一面与所述第二面对称设置在所述基板的两侧，所述辐射单元位于所述第一面上；
所述第二面接地，所述第二面上设置有与所述辐射单元耦合的缺陷地结构；
所述辐射单元在所述基板上的正投影位于所述缺陷地结构在所述基板上的正投影内。
在一些实施例中，所述缺陷地结构在所述基板上的正投影与所述辐射单元在所述基板上的正投影的面积比为1.1~1.3:1。
在一些实施例中，所述缺陷地结构在所述基板上的正投影的轮廓与所述辐射单元在所述基板上的正投影的轮廓一致。
在一些实施例中，还包括：
馈线，所述馈线设置在所述基板上，所述馈线与所述辐射单元连接。
在一些实施例中，本申请还提供一种电子设备，包括所述的辐射单元或者所述的微带天线。
有益效果：现有技术相比，本申请的一种辐射单元，包括：N1个第一辐射元件、N2个第二辐射元件和N3个第三辐射元件；其中，N1≥1，N2≥0，N3≥0，且N1、N2和N3为自然数，N1等于1时N2和N3不同时为0；第一辐射元件、第二辐射元件和第三辐射元件相互重叠。本申请中通过重叠设置的多个第一辐射元件、第二辐射元件和第三辐射元件，实现了高频侧的辐射单元对天线的谐振曲线的收缩。特别当N1≥1，N2≥1，N3≥1时，第一辐射元件、第二辐射元件和第三辐射元件满足：f1×f2=A×f3，且f1＜f2＜f3；式中，f1表示第一辐射元件的谐振频率，f2表示第二辐射元件的谐振频率，f3表示第三辐射元件的谐振频率，A为调整系数，A的取值范围为1.1~4.0；所以当第一辐射元件、第二辐射元件和第三辐射元件满足f1×f2=A×f3时，只要合理将不同谐振频率的辐射元件耦合在一起就能够扩宽天线的工作频带范围。
本申请的一种微带天线，包括基板以及设置在基板上的辐射单元。基板包括第一面和第二面，辐射单元位于第一面上；第二面接地，第二面上设置有与辐射单元耦合的缺陷地结构；辐射单元在基板上的正投影位于缺陷地结构在基板上的正投影内。本申请的微带天线通过缺陷地结构与辐射单元的耦合，可进一步对天线进行调谐，展宽天线的带宽，实现了覆盖2.4和5.8GHz WLAN以及5.9GHz的V2X频段，满足ISM频段的覆盖要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的第一辐射元件的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的第二辐射元件的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的第三辐射元件的结构示意图；
图4是本发明实施例一提供的辐射单元的结构示意图；
图5是本发明实施例二提供的辐射单元的结构示意图；
图6是本发明实施例三提供的辐射单元的结构示意图；
图7是本发明实施例四提供的辐射单元的结构示意图；
图8是本发明实施例五提供的辐射单元的结构示意图；
图9是本发明实施例六提供的辐射单元的结构示意图；
图10是本发明对比例一提供的辐射单元的结构示意图；
图11是本发明实施例提供的微带天线的第一面结构示意图；
图12是本发明实施例提供的微带天线的第二面结构示意图；
图13是本发明实施例提供的f1、f2、f3在频率反射系数曲线上的对应关系图；
图14是本发明实施例、实施例、实施例和对比例一提供的辐射单元的频率反射系数曲线；
图15是本发明实施例一提供的辐射单元所形成的微带天线的反射系数仿值测量示意图；
图16是本发明实施例一提供的辐射单元所形成的微带天线的增益仿真测量示意图；
附图标记：100-辐射单元，101-第一辐射元件，102-第二辐射元件，103-第三辐射元件，200-基板，201-第一面，202-第二面，203-馈线，1011-第一倒角，1021-第二倒角，1031-第三倒角，2021-缺陷地结构。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“宽度”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
申请人发现，ISM（Industrial Scientific Medical）Band是由国际通信联盟无线电通信局（ITU Radio Communication Sector）定义的频段。此频段主要是开放给工业、科学、医学三个领域使用，无需授权许可，只需要遵守一定的发射功率（一般低于1W），并且不对其它频段造成干扰即可。最近数年内出现了较多针对ISM频段的调制方案和通信平台，具有广阔的应用场景，例如无线局域网（WLAN）（2.4～2.4835 GHz，5.15～5．825GHz）和车用无线通信技术（V2X）（5.905～5.925GHz）等领域，这些领域的发展都对微带天线提出了新的要求。
鉴于此，本发明提供一种辐射单元、微带天线及电子设备，以解决如何更好地拓展微带天线的带宽，使其覆盖多个频段的技术问题。
本发明的一种辐射单元100，包括：N1个第一辐射元件101、N2个第二辐射元件102和N3个第三辐射元件103；其中，N1≥1，N2≥0，N3≥0，且N1、N2和N3为自然数，N1等于1时N2和N3不同时为0。
在一些实施例中，辐射单元100需要至少两个辐射元件的组合才能实现高低不同的谐振频段覆盖ISM频段内的多种应用场景。至少两个辐射元件可以采用两个相同的辐射元件，比如采用两个第一辐射元件101进行组合；或者采用多组不同的辐射元件，比如采用一个第一辐射元件101、一个第二辐射元件102和一个第三辐射元件103进行组合等。为了实现拓展宽频的效果，需要将采用的辐射元件进行重叠，即第一辐射元件101、第二辐射元件102和第三辐射元件103之间相互重叠，且通过尺寸的设定来控制第一辐射元件101、第二辐射元件102和第三辐射元件103具备不同的谐振频率。
在一些实施例中，重叠可以表示辐射元件之间的直接连接，也可以表示辐射元件之间通过一些介质进行连接，重叠要满足的要求是辐射元件在其厚度方向的正投影具有交叠的区域。
在一些实施例中，辐射元件是长度为L、半径为r的圆柱体侧面形状的单极天线贴片时，其结构尺寸与天线最低工作频率所对应的波长λ满足以下关系：
L=0.24×λ×F，
其中F是几何变换因子，表示辐射元件的几何尺寸的变化程度。当辐射元件为长度为L，宽度为W的矩形贴片时，此处的变化程度主要指宽度W的变化。
几何变换因子F满足以下关系：
F=L/（L+r）；若长度为L、宽度为W的矩形贴片，设矩形面积与圆柱体侧面面积相等，则矩形贴片的等效半径：r=W/2π；
由此可知每种辐射元件的最低工作频率为：f0=c/λ=0.24×c/（L+r）；
因此，根据辐射元件的长度和宽度能估算出天线的工作频率下限，所以在设计天线结构时，只要合理将不同谐振频率的辐射元件耦合在一起就能够扩宽天线的工作频带范围。
在一些实施例中，参见图13，当N1≥1，N2≥1，N3≥1时，第一辐射元件101、第二辐射元件102和第三辐射元件103满足：f1×f2=A×f3，且f1＜f2＜f3；式中，f1表示第一辐射元件101的谐振频率，f2表示第二辐射元件102的谐振频率，f3表示第三辐射元件103的谐振频率，A为调整系数，A的取值范围为1.1~4.0。如图13所示，才能使得f2和f3耦合出所需要的频带范围。
在一些实施例中，A的取值可以为：1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.5、3.0、3.5和4.0中的任一种。
在一些实施例中，第一辐射元件101、第二辐射元件102和第三辐射元件103进一步满足：f1＜f2≤6GHz，且f3＞6GHz。当满足上述的范围，保证了f1、f2、f3为具有不同的谐振频率取值，使得辐射元件既包括了高频范围，也包括了低频范围，从而进一步实现了通过高频和低频的组合来“收缩”天线的谐振曲线。
在一些实施例中，第一辐射元件101、第二辐射元件102和第三辐射元件103为矩形贴片；矩形贴片至少设置一个倒角。
在一些实施例中，在矩形贴片上设置倒角可以改变表面的电流分布，能够拓展谐振频带。倒角的尺寸也直接影响天线工作带宽，这是因为随着倒角直角边长度的增加，贴片辐射电流的路径在增大，从而可以拓展天线工作带宽。倒角的位置一般设置在矩形贴片的四个角。
在一些实施例中，参见图1，第一辐射元件101包括第一尺寸L1和第二尺寸L2，第一尺寸L1和第二尺寸L2的长度比为1.5~3:1。进一步的，第一尺寸L1和第二尺寸L2的长度比可以包括1.5:1、1.6:1、1.7:1、1.8:1、1.9:1、2.0:1、2.1:1、2.2:1、2.3:1、2.4:1、2.5:1、2.6:1、2.7:1、2.8:1、2.9:1和3:1中的任一种。
在一些实施例中，参见图2，第二辐射元件102包括第三尺寸L3和第四尺寸L4，第三尺寸L3和第四尺寸L4的长度比为2.5~5:1。进一步的，第三尺寸L3和第四尺寸L4的长度比可以包括2.5:1、3.0:1、3.5:1、4.0:1、4.5:1和5:1中的任一种。
在一些实施例中，参见图3，第三辐射元件103包括第五尺寸L5和第六尺寸L6，第五尺寸L5和第六尺寸L6的长度比为10~15:1。进一步的，第五尺寸L5和第六尺寸L6的长度比可以包括10:1、11:1、12:1、13:1、14:1和15:1中的任一种。
在一些实施例中，在满足上述的尺寸范围下，第一尺寸L1、第三尺寸L3和第五尺寸L5的长度比还需要满足1:1~1.2:1.3~1.5；第二尺寸L2、第四尺寸L4和第六尺寸L6的长度比为1:0.5~0.6:0.2~0.3。
在一些实施例中，第一尺寸表示长度，第二尺寸表示宽度。
在一些实施例中，第一辐射元件101的宽度小于第二辐射元件102的宽度，第二辐射元件102的宽度小于第三辐射元件103的宽度；第一辐射元件101的长度最小，第二辐射元件102的长度略大于第一辐射元件101的长度，第三辐射元件103的长度略大于第二辐射元件102的长度。
在一些实施例中，参见图1，第一辐射元件101包括四组第一倒角1011，第一倒角1011设置在矩形贴片的直角处，第一倒角1011的角度为45°，第一倒角1011的直角边长度H1与第三尺寸L3的长度比为1:7~8。
在一些实施例中，参见图2，第二辐射元件102包括四组第二倒角1021，第二倒角1021设置在矩形贴片的直角处，第二倒角1021的角度为45°，第二倒角1021的直角边长度H2与第三尺寸L3的长度比为1:7~9。
在一些实施例中，第三辐射元件103包括四组第三倒角1031，第三倒角1031设置在矩形贴片的直角处，第三倒角1031的角度为45°，第三倒角1031的直角边长度H3与第五尺寸L5的长度比为1:12~15。
参见图11和图12，提供了一种微带天线，包括：基板200以及设置在基板200上的辐射单元100；其中，基板200包括第一面201和第二面202，第一面201与第二面202对称设置在基板200的两侧，辐射单元100位于第一面201上；第二面202接地，第二面202上设置有与辐射单元耦合的缺陷地结构2021；辐射单元在基板200上的正投影位于缺陷地结构2021在基板200上的正投影内；在基板200上还设置有用于通信连接的馈线203，馈线203与辐射单元100连接。
在一些实施例中，缺陷地结构2021在基板200上的正投影与辐射单元100在基板200上的正投影的面积比为1.1~1.3:1。进一步的，面积比可以包括1.1:1、1.2:1和1.3:1。
在一些实施例中，缺陷地结构2021在基板200上的正投影的轮廓与辐射单元100在基板200上的正投影的轮廓一致。通过将缺陷地结构2021的轮廓与辐射单元100的轮廓保持一致，可以提高两者耦合的效果，且不影响第二面202的接地效果。
在一些实施例中，缺陷地结构2021是镂空的结构，设置在接地的一侧，为了实现缺陷地结构2021与辐射单元100的耦合，缺陷地结构2021的正投影面积要略大于辐射单元100的正投影面积，这样可以用于改变传输线的分布电感和分布电容，获得带阻特性和慢波特性等。
在一些实施例中，通过将辐射单元100设置在基板200上，并通过缺陷地结构2021与辐射单元100的耦合设置，可进一步对天线进行调谐，展宽天线的带宽。
实施例一
参见图4的辐射单元100，包括两组第一辐射元件101、一组第二辐射元件102和一组第三辐射元件103；其中，两组第一辐射元件101在沿其厚度方向的正投影是相互垂直设置的，形成十字形的形状；第二辐射元件102在沿其厚度方向的正投影位于十字形交叉的空隙处；第三辐射元件103在沿其厚度方向的正投影位于十字形交叉的另一个空隙处，第二辐射元件102和第三辐射元件103在沿其厚度方向的正投影也是相互垂直设置的。
通过将两组第一辐射元件101、一组第二辐射元件102和一组第三辐射元件103进行重叠设置，得到图4结构的辐射单元100。
其中，第一辐射元件101的长度为11.2mm，宽度为4.6mm，第一辐射元件101上设有45°的四个第一倒角1011，第一倒角1011的直角边长度为1.5mm；第二辐射元件102的长度为13.4mm，宽度为2.3mm，第二辐射元件102上设有45°的四个第二倒角1021，第二倒角1021的直角边长度为1.6mm；第三辐射元件103的长度为16.8mm，宽度为1.2mm，第三辐射元件103上设有45°的四个第三倒角1031，第三倒角1031的直角边长度为1.2mm。
通过上述的尺寸结构，可以得到第一辐射元件101的谐振频率f1为1.8GHz，第二辐射元件102的谐振频率f2为5GHz，第三辐射元件103的谐振频率f3为22.5 GHz，当调整系数A取2.5时，满足f1×f2=A×f3。
实施例二
参见图5的辐射单元100，包括两组第一辐射元件101和一组第二辐射元件102，其中，两组第一辐射元件101在沿其厚度方向的正投影是相互垂直设置的，形成十字形的形状；第二辐射元件102在沿其厚度方向的正投影位于十字形交叉的空隙处；第二辐射元件102分别与两组第一辐射元件101之间的角度相等。
通过将两组第一辐射元件101、一组第二辐射元件102进行重叠设置，得到图5结构的辐射单元100。
其中，第一辐射元件101的长度为11.2mm，宽度为4.6mm，第一辐射元件101上设有45°的四个第一倒角1011，第一倒角1011的直角边长度为1.5mm；第二辐射元件102的长度为13.4mm，宽度为2.3mm，第二辐射元件102上设有45°的四个第二倒角1021，第二倒角1021的直角边长度为1.6mm。
实施例三
参见图6的辐射单元100，包括两组第一辐射元件101，其中，两组第一辐射元件101在沿其厚度方向的正投影是相互垂直设置的，形成十字形的形状。
通过将两组第一辐射元件101进行重叠设置，得到图6结构的辐射单元100。
其中，第一辐射元件101的长度为11.2mm，宽度为4.6mm，第一辐射元件101上设有45°的四个第一倒角1011，第一倒角1011的直角边长度为1.5mm。
实施例四
参见图7的辐射单元100，包括一组第一辐射元件101和一组第二辐射元件102；其中，第一辐射元件101和第二辐射元件102在沿其各自厚度方向的正投影交叉，使得第一辐射元件101和第二辐射元件102之间的夹角为α为135°。
通过将一组第一辐射元件101和一组第二辐射元件102进行重叠设置，得到图7结构的辐射单元100。
其中，第一辐射元件101的长度为11.2mm，宽度为4.6mm，第一辐射元件101上设有45°的四个第一倒角1011，第一倒角1011的直角边长度为1.5mm；第二辐射元件102的长度为13.4mm，宽度为2.3mm，第二辐射元件102上设有45°的四个第二倒角1021，第二倒角1021的直角边长度为1.6mm。
实施例五
参见图8的辐射单元100，包括一组第一辐射元件101和一组第三辐射元件103；其中，一组第一辐射元件101和一组组第三辐射元件103在沿其厚度方向的正投影交叉，使得第一辐射元件101和第三辐射元件103之间的夹角为β为135°。
通过将一组第一辐射元件101和一组第三辐射元件103进行重叠设置，得到图8结构的辐射单元100。
其中，第一辐射元件101的长度为11.2mm，宽度为4.6mm，第一辐射元件101上设有45°的四个第一倒角1011，第一倒角1011的直角边长度为1.5mm；第三辐射元件103的长度为16.8mm，宽度为1.2mm，第三辐射元件103上设有45°的四个第三倒角1031，第三倒角1031的直角边长度为1.2mm。
实施例六
参见图9的辐射单元100，包括一组第一辐射元件101、一组第二辐射元件102和一组第三辐射元件103；图9的结构实是在图8的结构的基础上增加了一组第二辐射元件102，其中，一组第一辐射元件101、一组第二辐射元件102和一组组第三辐射元件103在沿其厚度方向的正投影交叉，第一辐射元件101和第二辐射元件102之间的夹角为α为135°，第一辐射元件101和第三辐射元件103之间的夹角为β为135°。
通过将一组第一辐射元件101、一组第二辐射元件102和一组第三辐射元件103进行重叠设置，得到图9结构的辐射单元100。
其中，第一辐射元件101的长度为11.2mm，宽度为4.6mm，第一辐射元件101上设有45°的四个第一倒角1011，第一倒角1011的直角边长度为1.5mm；第二辐射元件102的长度为13.4mm，宽度为2.3mm，第二辐射元件102上设有45°的四个第二倒角1021，第二倒角1021的直角边长度为1.6mm；第三辐射元件103的长度为16.8mm，宽度为1.2mm，第三辐射元件103上设有45°的四个第三倒角1031，第三倒角1031的直角边长度为1.2mm。
在一些实施例中，第一辐射元件101和第二辐射元件102之间的夹角为α，第一辐射元件101和第三辐射元件103之间的夹角为β还可以选择其它的角度，比如在120~160°的范围内的角度，只要满足第二辐射元件102和第三辐射元件103与第一辐射元件101实现重叠即可。
对比例一
采用一组第一辐射元件101作为辐射单元，其中，第一辐射元件101的长度为11.2mm，宽度为4.6mm，第一辐射元件101上设有45°的四个第一倒角1011，第一倒角1011的直角边长度为1.5mm。
将上述各实施例和对比例的辐射单元按照图11和图12的结构制备形成微带天线并进行测试，参见图14，对比例一的结构只能在低频侧谐振出基模，实施例三种采用两组第一辐射元件101，天线能够产生双频，但在高频侧效果欠缺，而随着不同尺寸的辐射元件重叠个数的增多，在4-8GHz范围内都可以产生良好的谐振，尤其是实施例一的结构，可以完全覆盖ISM频段内的多种应用场景。
进一步对采用实施一辐射单元结构的微带天线进行仿真，参见图15，横向虚线是基准线，低于此线的极值是各个谐振频段，由此可知该结构的微带天线可满足工程使用；参见图16的增益仿真和测量值，测量值与模拟值高度吻合，因此采用实施例一结构的微带天线可以覆盖2.4和5.8GHz WLAN以及5.9GHz的V2X频段，并且还可以覆盖部分ISM的其它频段。
在一些实施例中，现有的V2X提供了两种通信接口，即Uu接口（蜂窝通信接口）和PC5接口（直连通信接口），通过有效的冗余来保障通信可靠性。当前的路侧单元更多的是通过传感器采集实时的道路信息与车载端设备通信，将道路信息通过PC5发送到车端，实现V2I、V2V通信，通过Uu发送道路信息到后台服务器。而采用本申请的微带天线，结合WLAN，可以直接应用于路侧单元，即可实现车辆与行人，路侧单元与行人之间进行有效的通信；使得行人获取到道路的信息，如前方交通事故预测、转弯辅助、横穿马路预警、闯红灯预警等。
在一些实施例中，本申请的微带天线除了应用于路侧单元外，还可以用于与便携式移动终端等其它电子设备中。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上对本发明实施例所提供的一种辐射单元、微带天线及电子设备进行了详细介绍，并应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例的技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种微带天线，其特征在于，包括：基板（200）以及设置在所述基板（200）上的辐射单元（100），其中，所述辐射单元（100）包括：N1个第一辐射元件（101）、N2个第二辐射元件（102）和N3个第三辐射元件（103）；所述第一辐射元件（101）、所述第二辐射元件（102）和所述第三辐射元件（103）相互重叠；
其中，N1≥1，N2≥0，N3≥0，N1、N2和N3为自然数，且N1等于1时N2和N3不同时为0；重叠表示辐射元件之间直接连接，重叠要满足辐射元件在其厚度方向的正投影具有交叠的区域；
当N1≥1，N2≥1，N3≥1时，所述第一辐射元件（101）、所述第二辐射元件（102）和所述第三辐射元件（103）满足：
f1×f2=A×f3，且f1＜f2＜f3；
式中，f1表示第一辐射元件（101）的谐振频率，f2表示第二辐射元件（102）的谐振频率，f3表示第三辐射元件（103）的谐振频率，A为调整系数，A的取值范围为1.1~4.0；所述第一辐射元件（101）、所述第二辐射元件（102）和所述第三辐射元件（103）进一步满足：f1＜f2≤6GHz，且f3＞6GHz；
所述基板（200）包括第一面（201）和第二面（202），所述第一面（201）与所述第二面（202）对称设置在所述基板（200）的两侧，所述辐射单元（100）位于所述第一面（201）上；
所述第二面（202）接地，所述第二面（202）上设置有与所述辐射单元耦合的缺陷地结构（2021）；
所述辐射单元在所述基板（200）上的正投影位于所述缺陷地结构（2021）在所述基板（200）上的正投影内。
2.根据权利要求1所述的一种微带天线，其特征在于，所述第一辐射元件（101）、所述第二辐射元件（102）和所述第三辐射元件（103）为矩形贴片；所述矩形贴片至少设置一个倒角。
3.根据权利要求2所述的一种微带天线，其特征在于，所述第一辐射元件（101）包括第一尺寸L1和第二尺寸L2，所述第一尺寸L1和所述第二尺寸L2的长度比为1.5~3:1；
所述第二辐射元件（102）包括第三尺寸L3和第四尺寸L4，所述第三尺寸L3和所述第四尺寸L4的长度比为2.5~5:1；
所述第三辐射元件（103）包括第五尺寸L5和第六尺寸L6，所述第五尺寸L5和所述第六尺寸L6的长度比为10~15:1；
其中，所述第一尺寸L1、所述第三尺寸L3和所述第五尺寸L5的长度比为1：1~1.2：1.3~1.5；
所述第二尺寸L2、第四尺寸L4和所述第六尺寸L6的长度比为1：0.5~0.6：0.2~0.3。
4.根据权利要求3所述的一种微带天线，其特征在于，所述第一辐射元件（101）包括四组第一倒角（1011），所述第一倒角（1011）设置在所述矩形贴片的直角处，所述第一倒角（1011）的角度为45°，所述第一倒角（1011）的直角边长度H1与所述第三尺寸L3的长度比为1:7~8。
5.根据权利要求3所述的一种微带天线，其特征在于，所述第二辐射元件（102）包括四组第二倒角（1021），所述第二倒角（1021）设置在所述矩形贴片的直角处，所述第二倒角（1021）的角度为45°，所述第二倒角（1021）的直角边长度H2与所述第三尺寸L3的长度比为1:7~9。
6.根据权利要求3所述的一种微带天线，其特征在于，所述第三辐射元件（103）包括四组第三倒角（1031），所述第三倒角（1031）设置在所述矩形贴片的直角处，所述第三倒角（1031）的角度为45°，所述第三倒角（1031）的直角边长度H3与所述第五尺寸L5的长度比为1:12~15。
7.根据权利要求1所述的一种微带天线，其特征在于，所述缺陷地结构（2021）在所述基板（200）上的正投影与所述辐射单元（100）在所述基板（200）上的正投影的面积比为1.1~1.3:1。
8.根据权利要求1所述的一种微带天线，其特征在于，所述缺陷地结构（2021）在所述基板（200）上的正投影的轮廓与所述辐射单元（100）在所述基板（200）上的正投影的轮廓一致。
9.根据权利要求1所述的一种微带天线，其特征在于，还包括：
馈线（203），所述馈线（203）设置在所述基板（200）上，所述馈线（203）与所述辐射单元（100）连接。
10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的微带天线。
CN202211127792.XA 2022-09-16 2022-09-16 一种辐射单元、微带天线及电子设备 Active CN115207615B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211127792.XA CN115207615B (zh) 2022-09-16 2022-09-16 一种辐射单元、微带天线及电子设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211127792.XA CN115207615B (zh) 2022-09-16 2022-09-16 一种辐射单元、微带天线及电子设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115207615A CN115207615A (zh) 2022-10-18
CN115207615B true CN115207615B (zh) 2022-12-02

Family

ID=83572494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211127792.XA Active CN115207615B (zh) 2022-09-16 2022-09-16 一种辐射单元、微带天线及电子设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115207615B (zh)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05152840A (ja) * 1991-11-26 1993-06-18 Hitachi Chem Co Ltd 偏波共用平面アンテナ
CA2699680C (en) * 2007-10-08 2016-06-07 Sensormatic Electronics, LLC Rfid patch antenna with coplanar reference ground and floating grounds
CN104662737B (zh) * 2012-09-21 2019-01-11 株式会社村田制作所 双极化天线
CN103956584A (zh) * 2014-04-29 2014-07-30 陕西海通天线有限责任公司 手持双模小型化用户机天线
CN105932419A (zh) * 2016-07-01 2016-09-07 西安电子科技大学 基于阶梯型层叠结构的多频段封装天线
CN208127428U (zh) * 2018-05-08 2018-11-20 江苏北斗天汇物联网科技有限公司 北斗一代和gps多系统兼容导航天线
CN109742537B (zh) * 2019-02-22 2023-11-10 华南理工大学 一种用于北斗二代卫星导航系统的三频圆极化天线
CN109830803A (zh) * 2019-03-28 2019-05-31 电子科技大学 低雷达散射截面微带天线

Also Published As

Publication number Publication date
CN115207615A (zh) 2022-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11296418B2 (en) Low-profile dual-polarization filtering magneto-electric dipole antenna
KR100893738B1 (ko) 표면 실장형 안테나 및 이를 탑재한 통신 기기
US11575197B2 (en) Multi-band antenna having passive radiation-filtering elements therein
US20040246181A1 (en) Antenna device
US8416144B2 (en) Reflector, an antenna using a reflector and a manufacturing method for a reflector
US20060290572A1 (en) Antenna system
JPH09219619A (ja) 表面実装型アンテナおよびこれを用いた通信機
CN101237082B (zh) 基于分裂环谐振器和贴片刻蚀缝隙的多阻带超宽带天线
KR20030080217A (ko) 소형 광대역 고리형 마이크로스트립 패치 안테나
JP2002524953A (ja) アンテナ
JP3114836B2 (ja) プリントダイポールアンテナ
CN107248613B (zh) 一种高增益双频天线单元
CN114914665B (zh) 一种天线及终端设备
CN110112549B (zh) 一种差分馈电三频双极化天线
CN111342206A (zh) 低剖面高隔离度双极化基站天线
CN115207615B (zh) 一种辐射单元、微带天线及电子设备
CN212380562U (zh) 一种层叠式差分宽带基站天线
CN111541018B (zh) 一种高增益陡峭滤波融合双工集成天线
CN105552536A (zh) 一种单极子双频带WLAN/WiMAX天线
CN110829004A (zh) 一种双频双极化天线
CN107994330B (zh) 一种uhf/vhf宽带平面印刷天线
JP3258819B2 (ja) 複合アンテナ
JP2592128Y2 (ja) 平型アンテナ
CN112803159A (zh) 一种馈电线阵与雷达天线
CN112134005A (zh) 一种偶极子天线及无线设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230417

Address after: 610000 building a, Liangjiang international, Tianfu 1st Street, hi tech Zone, Chengdu, Sichuan

Patentee after: Sichuan digital transportation technology Co.,Ltd.

Address before: 211111 No. 9 Jizhou East Road, Jiangning Economic and Technological Development Zone, Nanjing City, Jiangsu Province

Patentee before: HAWKEYE TECHNOLOGY CO.,LTD.

Patentee before: Sichuan digital transportation technology Co.,Ltd.