CN203434271U - 一种用于无线通讯设备的高增益和紧凑型阵列天线 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种用于无线通讯设备的高增益和紧凑型阵列天线，属于无线通信技术领域。阵列天线由一个PCB和平面金属反射器板所组成；PCB包含了天线元构件和馈电网络，馈电网络印在PCB上，天线元构件用SMT机焊接在PCB上；平面金属反射器板被放置在PCB下方，PCB与平面金属反射器板之间的距离为H=25mm，PCB与反射器板通过7个圆柱隔离管连接，用了50欧姆馈电电缆来将天线元构件连接到无线局域网接入点的射频前端电路上。本实用新型天线回波损耗在2.4-2.49GHz工作频带上优于-15dB，并且不需要阻抗匹配电路，具有高增益、宽频带、良好的回波损耗等特点。

Description

一种用于无线通讯设备的高增益和紧凑型阵列天线
技术领域
本实用新型涉及一种用于无线通讯设备的高增益和紧凑型阵列天线，它可被用来与任何在2.4-2.5GHz频段上工作的无线通讯设备一起使用，属于无线通信技术领域。
背景技术
当前的无线通讯设备如无线局域网接入点（AP）等在使用于高增益天线来提高工作范围并改善系统灵敏度这方面的需求是令人关注的。然而，目前市场内的大部分高增益阵列天线设计使用的是贴片天线或偶极天线来作为元构件，这种阵列天线通常都尺寸较大并且费用较高。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型提出一种用于无线通讯设备的高增益和紧凑型阵列天线，馈电网络3被印制在30密耳FR4PCB板上，元构件可用SMT机焊接到PCB板上，天线回波损耗在2.4-2.49GHz工作频带上优于-15dB，并且不需要阻抗匹配电路，2.45GHz上的峰值增益为+10.0dBi，而2.45GHz上的辐射效率在HFSS软件仿真时大于75%；具有高增益、宽频带、良好的回波损耗等特点。
为达到实用新型目的，本实用新型采用的技术方案：一种用于无线通讯设备的高增益和紧凑型阵列天线由一个PCB1和平面金属反射器板6所组成；PCB1包含了天线元构件2和馈电网络3，馈电网络3印在PCB1上，天线元构件2用SMT机焊接在PCB1上；平面金属反射器板6被放置在PCB1下方，PCB1与平面金属反射器板6之间的距离为H=25mm，PCB1与平面金属反射器板6通过7个圆柱隔离管5连接，用了50欧姆馈电电缆4来将天线元构件2连接到无线局域网接入点的射频前端电路上。
所述的天线元构件2采用薄片天线；薄片天线有一个带有4个针脚的平面结构，分别为馈电针脚8、接地针脚9和两个浮动针脚7，薄片天线的尺寸为22x15.8x1.56mm；在2.4-2.5GHz频带中，圆柱隔离管5长度的范围在20mm到30mm之间；圆柱隔离管5长度的优化值为25mm，直径为D=8mm；圆柱隔离管5采用塑料类型。N0.3至N0.7圆柱隔离管可以采用金属类型；所用的PCB1为30密耳FR4，含有1/2盎司铜，PCB1的尺寸为137.8x78x0.8mm；平面金属反射器板6的尺寸为137.8x113.5x1mm；馈电网络3中包含有功率分配器，功率分配器有一个输入端和三个输出端；1-3功率分配器的中央输出支路要比左侧和右侧输出支路短，左侧和右侧输出支路长度相同，功率分配器是以中央支路对称的，功率分配器的四分之一波长阻抗变换器侧边有一个用来调节中心工作频率和阵列天线的带宽匹配短线。
本实用新型的有益效果：天线回波损耗在2.4-2.49GHz工作频带上优于-15dB，并且不需要阻抗匹配电路，2.45GHz上的峰值增益为+10.0dBi，而2.45GHz上的辐射效率在HFSS软件仿真时大于75%；具有高增益、宽频带、良好的回波损耗等特点。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的俯视结构示意图；
图3为本实用新型的天线元构件结构示意图；
图4为本实用新型的回波损耗随隔离管长度H的变化示意图；
图5为本实用新型的测量电压驻波比和回波损耗示意图；
图中：1-PCB，2-天线元构件，3-馈电网络，4-馈电电缆，5-圆柱隔离管，6-平面金属反射器板，7-浮动针脚，8-馈电针脚，9-接地针脚。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以方便技术人员理解。
如图1所示：一种用于无线通讯设备的高增益和紧凑型阵列天线由一个PCB1和平面金属反射器板6所组成；PCB1包含了天线元构件2和馈电网络3，馈电网络3印在PCB1上，天线元构件2用SMT机焊接在PCB1上；平面金属反射器板6被放置在PCB1下方，PCB1与平面金属反射器板6之间的距离为H=25mm，PCB1与平面金属反射器板6通过7个圆柱隔离管5连接，用了50欧姆馈电电缆4来将天线连接到无线局域网接入点的射频前端电路上。
如图2所示：馈电网络3中包含有功率分配器，功率分配器有一个输入端和三个输出端；1-3功率分配器的中央输出支路要比左侧和右侧输出支路短，左侧和右侧输出支路长度相同，功率分配器是以中央支路对称的，功率分配器的四分之一波长阻抗变换器侧边有一个用来调节中心工作频率和阵列天线的带宽匹配短线。
如图3所示：所述的天线的元构件采用薄片天线1；薄片天线1有一个带有4个针脚的平面结构，分别为馈电针脚8、接地针脚9和两个浮动针脚7，薄片天线1的尺寸为22x15.8x1.56mm；在2.4-2.5GHz频带中，圆柱隔离管5长度的范围在20mm到30mm之间；圆柱隔离管5长度的优化值为圆柱隔离管5长度为25mm，直径为D=8mm；圆柱隔离管5采用塑料类型。N0.3至N0.7圆柱隔离管5可以采用金属类型；所用的PCB1为30密耳FR4，含有1/2盎司铜，PCB1的尺寸为137.8x78x0.8mm；平面金属反射器6的尺寸为137.8x113.5x1mm。
本实用新型的模拟与测量结果：
本实用新型的性能是使用HFSS软件来进行设计模拟的，七个圆柱隔离管5的材料是PVC塑料(εr=2.6，tan6=0.002)，图4中给出了不同平面金属反射器6距离的模拟回波损耗。从图4中可看出，PCB1与平面金属反射器6之间的距离对回波损耗有着强烈的影响。当H=25mm，天线的性能最佳。天线拥有宽频带(从2.35至2.75GHz，H=25mm时的回波损耗优于-10dB)，而工作频带为2.4至2.5GHz时的回波损耗优于-15dB，并且不需要阻抗匹配电路。
为了评估阵列天线设计的有效性，建造了一个3元件阵列天线原型并使用网络分析仪与无反射室来进行测量。园柱隔离管材料为PVC，长度H=25mm。下述表格中总结了测量的峰值增益与效率：
Frequency(GHz) 2.4 2.45 2.5
Peak Gain(dBi) 9.80 9.88 9.97
Efficiency(％) 83.74 87.20 84.35
频率(GHz) 2.4 2.45 2.5
峰值增益(dBi) 9.80 9.88 9.97
效率(％) 83.74 87.20 84.35
从上述测量结果可看出，测量结果与模拟结果吻合良好。
需要强调的是，PCB1接地平面大小的尺寸对天线性能有强烈影响。为了维持高增益，实际应用中的PCB1接地平面尺寸最大值应大于最大工作波长的1/2。
本实用新型通过附图进行说明的，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以对本实用新型专利进行各种变换及等同代替，因此，本实用新型专利不局限于所公开的具体实施过程，而应当包括落入本实用新型专利权利要求范围内的全部实施方案。

Claims (10)

1.一种用于无线通讯设备的高增益和紧凑型阵列天线，其特征在于：阵列天线由一个PCB（1）和平面金属反射器板（6）板所组成；PCB（1）包含了天线元构件（2）和馈电网络（3），馈电网络（3）印在PCB（1）上，天线元构件（2）用SMT机焊接在PCB（1）上；平面金属反射器板（6）板被放置在PCB（1）下方，PCB（1）与平面金属反射器板（6）板之间的距离为H=25mm，PCB（1）与平面金属反射器板（6）板通过7个圆柱隔离管（5）连接，用了50欧姆馈电电缆（4）来将天线连接到无线局域网接入点的射频前端电路上。
2.根据权利要求1所述的一种用于无线通讯设备的高增益和紧凑型阵列天线，其特征在于：天线的元构件采用薄片天线（1）。
3.根据权利要求2所述的一种用于无线通讯设备的高增益和紧凑型阵列天线，其特征在于：薄片天线（1）有一个带有4个针脚的平面结构，分别为馈电针脚（8）、接地针脚（9）和两个浮动针脚（7），薄片天线1的尺寸为22x15.8x1.56mm。
4.根据权利要求1所述的一种用于无线通讯设备的高增益和紧凑型阵列天线，其特征在于：在2.4-2.5GHz频带中，圆柱隔离管（5）长度的范围在20mm到30mm之间。
5.根据权利要求4所述的一种用于无线通讯设备的高增益和紧凑型阵列天线，其特征在于：圆柱隔离管（5）的优化值为长度为25mm，直径为D=8mm。
6.根据权利要求4所述的一种用于无线通讯设备的高增益和紧凑型阵列天线，其特征在于：圆柱隔离管（5）采用塑料类型。
7.根据权利要求4所述的一种用于无线通讯设备的高增益和紧凑型阵列天线，其特征在于：N0.3至N0.7圆柱隔离管（5）可以采用金属类型。
8.根据权利要求1所述的一种用于无线通讯设备的高增益和紧凑型阵列天线，其特征在于：所用的PCB（1）为30密耳FR4，含有1/2盎司铜，PCB（1）的尺寸为137.8x78x0.8mm。
9.根据权利要求4所述的一种用于无线通讯设备的高增益和紧凑型阵列天线，其特征在于：平面金属反射器板（6）板的尺寸为137.8x113.5x1mm。
10.根据权利要求1所述的一种用于无线通讯设备的高增益和紧凑型阵列天线，其特征在于：馈电网络（3）中包含有功率分配器，功率分配器有一个输入端和三个输出端；1-3功率分配器的中央输出支路要比左侧和右侧输出支路短，左侧和右侧输出支路长度相同，功率分配器是以中央支路对称的，功率分配器的四分之一波长阻抗变换器侧边有一个用来调节中心工作频率和阵列天线的带宽匹配短线。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103916156A (zh) * 2014-04-14 2014-07-09 佛山市健博通电讯实业有限公司 一种无线网络收发装置
CN107579351A (zh) * 2016-07-05 2018-01-12 安普泰科电子韩国有限公司 天线组件
US11489264B2 (en) * 2018-03-21 2022-11-01 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Folded antenna

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103916156A (zh) * 2014-04-14 2014-07-09 佛山市健博通电讯实业有限公司 一种无线网络收发装置
CN103916156B (zh) * 2014-04-14 2016-04-20 广东健博通科技股份有限公司 一种无线网络收发装置
CN107579351A (zh) * 2016-07-05 2018-01-12 安普泰科电子韩国有限公司 天线组件
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