CN116315647A - 一种微带天线及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种微带天线，包括：介质基板，介质基板具有第一表面和相对的第二表面；辐射体，附着于第一表面；辐射体包括主辐射体和辅辐射体；辅辐射体包括若干对对称分布在主辐射体两侧的耦合贴片；主辐射体的一端为馈电端；主辐射体具有第一辐射频率，耦合贴片用于与主辐射体耦合增加主辐射体在第一辐射频率的增益；第一接地体，附着于第一表面，与馈电端相邻设置；地板，附着于第二表面，通过贯通介质基板的导电通孔连接第一接地体。本申请提供的微带天线可提升主辐射体在第一辐射频率的增益、带宽同时降低驻波比，进而使得微带天线具有优异的辐射性能的优点。

Description

一种微带天线及电子设备

技术领域

本公开一般涉及天线技术领域，具体涉及一种微带天线及电子设备。

背景技术

由于军事和商业上的日益需求，针对某些特定的情况，针对原本的天线，在保障性能指标的同时，继续缩小其体积、重量，以便于携带和安装。

为满足轻量化的要求，现有技术中存在一种微带天线，微带天线的结构一般由介质基板、辐射体及接地板构成。相比于传统天线，微带天线不仅体积小，重量轻，低剖面，易共形，而且易集成，成本低，适合批量生产，此外还兼备电性能多样化等优势。

微带天线的设计难点是在天线体积小的情况下，保证天线在设计频率下的优异性能。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种微带天线及电子设备以解决上述问题。

本申请第一方面提供一种微带天线，包括：

介质基板，所述介质基板具有第一表面和相对的第二表面；

辐射体，附着于所述第一表面；所述辐射体包括沿第一方向条状分布的主辐射体和辅辐射体；所述辅辐射体包括若干对沿第一方向排列的耦合贴片，每对耦合贴片对称分布在所述主辐射体的两侧；所述主辐射体具有第一辐射频率，所述辅辐射体用于与所述主辐射体耦合以增加所述主辐射体在所述第一辐射频率的增益、带宽同时降低驻波比；

第一接地体，附着于所述第一表面，与馈电端相邻设置，所述馈电端为所述主辐射体的一端；

地板，附着于所述第二表面，通过贯通所述介质基板的导电通孔连接所述第一接地体。

根据本申请实施例提供的技术方案，每对所述耦合贴片与所述主辐射体的间距相等，使得各对耦合贴片的耦合量沿第一方向逐步递减。

根据本申请实施例提供的技术方案，每对所述耦合贴片与所述主辐射体的间距沿第一方向逐步递减，使得各对耦合贴片的耦合量保持一致。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述第一表面还设置有第二接地体，与所述主辐射体的负载端相邻设置；所述负载端为主辐射体远离馈电端的一端，所述第二接地体通过导电通孔与所述地板连接；所述负载端与所述第二接地体之间连接有调节电路。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述耦合贴片的对数为五对、十对或十五对。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述介质基板为聚四氟基质板，其介电常数为3.3-3.5；厚度范围为0.74mm-0.77mm。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述耦合贴片的对数为五对，耦合贴片之间间距相等；距离所述馈电端最近的耦合贴片和所述馈电端相邻的端部与所述馈电端的端部之间的距离范围为20mm-22mm；

所述地板为矩形板，其长度范围为185mm-195mm，其宽度范围为38mm-40mm；

所述主辐射体为矩形，其长度范围为169mm-179mm，其宽度范围为1.5mm-1.7mm；

所述耦合贴片为矩形，其平行于所述主辐射体的边长范围为15mm-16mm，其垂直于所述主辐射体的边长范围为8.2mm-8.6mm；

所述耦合贴片与主辐射体的间隙范围为0.5mm-1mm。

根据本申请实施例提供的技术方案，相邻的每对耦合贴片之间的间距范围为：17mm-18mm。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述耦合贴片平行于所述第一方向且远离所述主辐射体的一侧与和其相邻的第一表面边缘的距离范围为27mm-28mm。

本申请第二方面提供一种电子设备，所述电子设备上安装有如上所述的微带天线，用于接收或发射信号。

与现有技术相比本申请的有益效果在于：通过设置介质基板，在介质基板的第一表面设置主辐射体和辅辐射体，通过第一接地体与介质基板第二表面的地板连接，并通过馈电端与信号发送或者接收设备连接，使得微带天线可用于发送或接收信号；通过在主辐射体的两侧设置若干对对称设置的耦合贴片，通过若干对耦合贴片在第一方向以馈电端为起点逐级耦合，同步提升了所述主辐射体在所述第一辐射频率的增益、带宽同时降低驻波比；使得微带天线具有优异的辐射性能。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请实施例1所示的微带天线的第一表面的结构示意图；

图2为图1所示的微带天线的第二表面的结构示意图；

图3为本申请实施例1的驻波比仿真图；

图4为本申请实施例1中微带天线水平方向仿真图；

图5为本申请实施例1中微带天线垂直方向仿真图；

图6为本申请实施例2所示的微带天线的第一表面的结构示意图；

图7为本申请实施例2的驻波比仿真图；

图8为本申请实施例2中微带天线水平方向仿真图；

图9为本申请实施例2中微带天线垂直方向仿真图；

附图标号：1、介质基板；2、第一表面；3、第二表面；4、主辐射体；5、耦合贴片；6、第一接地体；7、馈电端；8、地板；9、第二接地体；10、负载端。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1

请参考图1和图2，本申请提供一种微带天线，包括：

介质基板1，所述介质基板1具有第一表面2和相对的第二表面3；

辐射体，附着于所述第一表面2；所述辐射体包括沿第一方向条状分布的主辐射体4和辅辐射体；所述辅辐射体包括若干对沿第一方向排列的耦合贴片5，每对耦合贴片5对称分布在所述主辐射体4的两侧；所述主辐射体4具有第一辐射频率，所述辅辐射体用于与所述主辐射体4耦合以增加所述主辐射体4在所述第一辐射频率的增益、带宽同时降低驻波比；

其中，本实施例中，第一方向为图1中的箭头a的方向。

第一接地体6，附着于所述第一表面2，与馈电端7相邻设置，所述馈电端7为所述主辐射体4的一端；

地板8，附着于所述第二表面3，通过贯通所述介质基板1的导电通孔连接所述第一接地体6。

具体的，所述第一表面2和第二表面3均为金属层，金属层使用铜材料，表面镀金。所述主辐射体4、辅辐射体、第一接地体6、第二接地体9和地板8均为贴片；在某一实施例中，所述第一辐射频率为频率范围在5031MHz-5091MHz的频带。所述地板8覆盖在整个第二表面2。

具体的，所述介质基板1两端开设有安装孔，用于将微带天线与其他结构进行安装，所述安装孔设置为圆形，其直径设置为2.8mm。

具体的，所述导电通孔设置为圆形，其直径设置为0.8mm。

具体的，所述馈电端7与需要发射或者接收信号的电子设备连接。

通过主辐射体4耦合多对耦合贴片5的方式，使得可简化电路设计，提高馈电效率；通过调整耦合贴片5与主辐射体4之间的间距，使得可改变所述耦合贴片5与主辐射体4之间的耦合度；通过调整多对耦合贴片5之间的间距可改变微带天线的波瓣宽度以满足使用需求。

工作原理：通过设置介质基板1，在介质基板1的第一表面2设置主辐射体4和辅辐射体，通过第一接地体6与介质基板1第二表面3的地板8连接，并通过馈电端7与信号发送或者接收设备连接，使得微带天线可用于发送或接收信号；通过在主辐射体4的两侧设置若干对对称设置的耦合贴片5，通过若干对耦合贴片5在第一方向以馈电端7为起点逐级耦合，同步提升了所述主辐射体4在所述第一辐射频率的增益、带宽同时降低驻波比；使得微带天线具有优异的辐射性能。

在本实施方式中，每对所述耦合贴片5与所述主辐射体4的间距相等，使得各对耦合贴片5的耦合量沿第一方向逐步递减。例如，从靠近馈电端的第一对耦合贴片开始，沿第一方向，五对耦合贴片从主辐射体4上耦合的能量分别为:

r*B；

(1-r)*r*B；

(1-r-(1-r)*r))*r*B；

(1-r-(1-r)*r-(1-r-(1-r)*r)*r)*r*B；

(1-r-(1-r)*r-(1-r-(1-r)*r)*r)-{(1-r-(1-r)*r-(1-r-(1-r)*r)*r)*r}*r*B；

其中r为每对耦合贴片从主辐射体4上耦合能量的比例，B为馈电端馈入主辐射体的总能量，假如r等于0.2，则从靠近馈电端的第一对耦合贴片开始，沿第一方向，五对耦合贴片从主辐射体4上耦合的能量分别为：

0.2B,0.16B,0.128B，0.1024B,0.08182B。

具体的，请参考图3，图3中横坐标为所述主辐射体4的工作频率，纵坐标为微带天线的驻波比；在每对所述耦合贴片5与所述主辐射体4的间距相等的情况下，远离所述馈电端7的耦合贴片5所能耦合的主辐射体4的能量更小，各对耦合贴片5的耦合量沿第一方向逐步递减，使得相邻的每对所述耦合贴片5之间的影响减小，从而使得微带天线在设计频率5031MHz-5091MHz具有低于1.45的驻波比。

在一优选实施方式中，所述第一表面2还设置有第二接地体9，与所述主辐射体4的负载端10相邻设置；所述负载端10为主辐射体4远离馈电端7的一端，所述第二接地体9通过导电通孔与所述地板8连接；所述负载端10与所述第二接地体9之间连接有调节电路。负载端10与第二接地体之间焊接电阻和/或电容和/或电感形成的匹配电路，可进一步调整微带天线与信号发射设备或接收设备的匹配度，从而达到更加优异的辐射性能。

具体的，所述负载端10用于连接吸收负载以提高微带天线性能，经过实物调试和测试，本申请提供的微带天线无需在负载端10焊接吸收负载，天线性能指标也可满足要求。

在其他实施方式中，所述耦合贴片5的对数也可以是十对或十五对。

具体的，所述耦合贴片5的对数设置越多，对所述主辐射体在第一辐射频率的增益越大，使得天线的辐射性能越好。

采用微带天线设计的第一表面2和第二表面3，其中主辐射体4、耦合贴片5、第一接地体6、第二接地体9和地板8的线长、线宽根据如下理论及经验公式：

其中，h标示介质层厚度，W表示贴片的宽度，L表示贴片的长度，ε_e表示横向有效介电常数，θ_re表示纵向有效介电常数，ε_r表示介质板介电常数，c表示光速，f₀表示中心频率，L_e表示半波长，X_f表示馈电点位置，ΔL表示贴片的同向激励的等效缝隙。

在本实施例中，所述介质基板1为聚四氟基质板，其介电常数为3.3-3.5；厚度范围为0.74mm-0.77mm。

具体的，某一实施例中，所述介质基板1为矩形的聚四氟基质板，型号为4350B；所述介质基板1的长度为190mm，宽度为39mm，厚度为0.762mm；所述介质基板1的介电常数3.48。通过选取厚度为0.762mm的介质基板1，使得在不影响微带天线使用的基础上，保证质量更小，更方便携带和安装。

在本实施例中，所述耦合贴片5的对数为五对，耦合贴片5之间间距相等；距离所述馈电端7最近的耦合贴片5和所述馈电端7相邻的端部与所述馈电端7的端部之间的距离范围为20mm-22mm；

所述地板8为矩形板，其长度范围为185mm-195mm，其宽度范围为38mm-40mm；

所述主辐射体4为矩形，其长度范围为169mm-179mm，其宽度范围为1.5mm-1.7mm；

所述耦合贴片5为矩形，其平行于所述主辐射体4的边长范围为15mm-16mm，其垂直于所述主辐射体4的边长范围为8.2mm-8.6mm；

所述耦合贴片5与主辐射体4的间隙范围为0.5mm-1mm。

具体的，在某一实施例中，距离所述馈电端7最近的耦合贴片5与所述馈电端7相邻的端部与所述馈电端7的端部之间的距离为21mm；所述地板8的长度设置为190mm，宽度设置为39mm；所述主辐射体4的长度设置为177.4mm，宽度设置为1.6mm；所述耦合贴片5的长度设置为15.4mm，宽度设置为8.3mm；所述辅辐射体与主辐射体4的间隙设为0.7mm。

在一优选实施方式中，相邻的每对耦合贴片5之间的间距范围为17mm-18mm。

具体的，在某一实施例中，相邻的所述耦合贴片5之间的间距设置为17.2mm。

在一优选实施方式中，平行与所述第一方向且远离所述主辐射体4的一侧与和其相邻的第一表面2边缘的距离范围为27mm-28mm。

具体的，在某一实施例中，平行于所述第一方向且远离所述主辐射体4的一侧与和其相邻的第一表面2边缘的距离范围为27.3mm。

进一步的，在某一实施例中，所述第一接地体6设置为矩形，其长度设置为5.6mm，宽度设置为3.6mm；所述第二接地体9设置为矩形，其长度设置为3.4mm，宽度设置为2.3mm。

请参考图4，图中横坐标为水平方向的角度，纵坐标是水平方向的增益。

请参考图5，图中横坐标为垂直方向的角度，纵坐标为垂直方向的增益，m1、m2和m3微带天线设计频率处的3dB带宽标记点，从图5可以看出，本实施例提供的工作频率在5031MHz-5091MHz的微带天线的3dB带宽可以达到20。在本实施例中，微带天线的垂直方向的增益及带宽作为设计重点。

实施例2

请参考图6，在实施例1的基础上，本实施例中，每对所述耦合贴片5与所述主辐射体4的间距沿第一方向逐步递减，使得各对耦合贴片5的耦合量保持一致。

具体的，图7中横坐标为所述主辐射体4的工作频率，纵坐标为微带天线的驻波比；本实施例通过调整各对耦合贴片5与主辐射体4之间的间距，使得沿第一方向，各对耦合贴片5与主辐射体4之间耦合加剧，使得各对耦合贴片5从主辐射体4上的耦合能量保持相当，进而使得微带天线具有更加优异的驻波比，在设计频率5031MHz-5091MHz内，驻波比可以达到1.38以下。

请参考图8，图中横坐标为水平方向的角度，纵坐标是水平方向的增益。

请参考图9，图中横坐标为垂直方向的角度，纵坐标为垂直方向的增益，m1、m2和m3微带天线设计频率处的3dB带宽标记点，从图9可以看出，本实施例提供的工作频率在5031MHz-5091MHz的微带天线的3dB带宽可以达到21.8。在本实施例中，微带天线的垂直方向的增益及驻波比作为设计重点。

实施例3

本实施例提供一种电子设备，所述电子设备上安装有上述实施例1或者实施例2所述的微带天线，用于接收或发射信号。

具体的，由于本申请提供的微带天线可提升主辐射体4在第一辐射频率的增益、带宽同时降低驻波比，将本申请提供的微带天线安装在电子设备上，使得可利用微带天线优异的辐射性能可保证电子设备能更好地接收或发射信号。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种微带天线，其特征在于，包括：

介质基板(1)，所述介质基板(1)具有第一表面(2)和相对的第二表面(3)；

辐射体，附着于所述第一表面(2)；所述辐射体包括沿第一方向条状分布的主辐射体(4)和辅辐射体；所述辅辐射体包括若干对沿第一方向排列的耦合贴片(5)，每对耦合贴片(5)对称分布在所述主辐射体(4)的两侧；所述主辐射体(4)具有第一辐射频率，所述辅辐射体用于与所述主辐射体(4)耦合以增加所述主辐射体(4)在所述第一辐射频率的增益、带宽同时降低驻波比；

第一接地体(6)，附着于所述第一表面(2)，与馈电端(7)相邻设置，所述馈电端(7)为所述主辐射体(4)的一端；

地板(8)，附着于所述第二表面(3)，通过贯通所述介质基板(1)的导电通孔连接所述第一接地体(6)。

2.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，每对所述耦合贴片(5)与所述主辐射体(4)的间距相等，使得各对耦合贴片(5)的耦合量沿第一方向逐步递减。

3.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，每对所述耦合贴片(5)与所述主辐射体(4)的间距沿第一方向逐步递减，使得各对耦合贴片(5)的耦合量保持一致。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的微带天线，其特征在于，所述第一表面(2)还设置有第二接地体(9)，与所述主辐射体(4)的负载端(10)相邻设置；所述负载端(10)为主辐射体(4)远离馈电端(7)的一端，所述第二接地体(9)通过导电通孔与所述地板(8)连接；所述负载端(10)与所述第二接地体(9)之间连接有调节电路。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的微带天线，其特征在于，所述耦合贴片(5)的对数为五对、十对或十五对。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的微带天线，其特征在于，所述介质基板(1)为聚四氟基质板，其介电常数为3.3-3.5；厚度范围为0.74mm-0.77mm。

7.根据权利要求2所述的微带天线，其特征在于，所述耦合贴片(5)的对数为五对，耦合贴片(5)之间间距相等；距离所述馈电端(7)最近的耦合贴片(5)和所述馈电端(7)相邻的端部与所述馈电端(7)的端部之间的距离范围为20mm-22mm；

所述地板(8)为矩形板，其长度范围为185mm-195mm，其宽度范围为38mm-40mm；

所述主辐射体(4)为矩形，其长度范围为169mm-179mm，其宽度范围为1.5mm-1.7mm；

所述耦合贴片(5)为矩形，其平行于所述主辐射体(4)的边长范围为15mm-16mm，其垂直于所述主辐射体(4)的边长范围为8.2mm-8.6mm；

所述耦合贴片(5)与主辐射体(4)的间隙范围为0.5mm-1mm。

8.根据权利要求7所述的微带天线，其特征在于，相邻的每对耦合贴片(5)之间的间距范围为17mm-18mm。

9.根据权利要求7所述的微带天线，其特征在于，所述耦合贴片(5)平行于所述第一方向且远离所述主辐射体(4)的一侧与和其相邻的第一表面(2)边缘的距离范围为27mm-28mm。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备上安装有如权利要求1-9任意一项所述的微带天线，用于接收或发射信号。

Images