CN204375928U - 一种天线及通信设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型适用于天线技术领域，本实用新型提供一种天线及通信设备，天线包括基板、辐射体和多个金属杆；辐射体附着在基板上，多个金属杆依次排列设置在辐射体的四周，并在辐射体的周围形成工作频段下的电磁波的禁带，多个金属杆通过形成光子带隙实现在辐射体的周围形成电磁波禁带，使电磁波不能在该波段传播，将电磁波约束在特定区域内，使辐射片的能量更集中于向特定方向辐射，调节了天线的电磁环境，改善了阻抗匹配特性，提高了天线的总效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种天线及通信设备。
背景技术
微带天线等天线由于其所占的空间小，易于携带和操作，可以实现体积小、重量轻以及低轮廓的要求，可以作为移动终端的收发天线，但是，现有技术中的微带天线由于尺寸较小，天线的效率较低，导致天线的辐射尺寸不足，难以实现高增益和大仰角覆盖，综上所述，现有技术中存在由于天线的辐射尺寸不足导致难以实现高增益和大仰角覆盖的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种天线及通信设备，以解决现有技术中存在由于天线的辐射尺寸不足导致难以实现高增益和大仰角覆盖的问题。
本实用新型提供一种天线，用于发送/接收工作频段下的电磁波，所述天线包括基板、辐射体和多个金属杆；
所述辐射体附着在所述基板上，所述多个金属杆依次排列设置在所述辐射体的四周，并在所述辐射体的周围形成所述电磁波的禁带。
所述多个金属杆围绕成一圈，且所述多个金属杆中每两个相邻的金属杆之间的间隙小于所述电磁波的波长。
对于双频圆极化天线，所述多个金属杆呈阵列排布并至少呈两种间距周期排列，不同间距周期的金属杆呈交叉排列设置在所述辐射体的四周，以其中任一周期排列的金属杆中每两个相邻的金属杆之间的间隙小于所述电磁波的波长。
所述多个金属杆的形状相同。
所述多个金属杆的形状为圆柱形、方柱形或圆锥形。
所述基板为陶瓷材料、环氧树脂、聚四氟乙烯、FR-4复合材料或F4B复合材料。
所述基板包括第一基板和第二基板，所述辐射体包括第一辐射片和第二辐射片；
所述第二辐射片设置在所述第二基板上，所述第一基板设置在所述第二辐射片上，所述第一辐射片设置在所述第一基板上。
所述多个金属杆设置在所述第一基板和/或第二基板的周围。
所述第一基板或第二基板为平面型、弧面型或者凹面型。所述第一辐射片和第二辐射片为矩形。
所述第一辐射片的一对顶角上开设有切角；所述第二辐射片的一对顶角上开设有切角；所述第一辐射片的切角所在的对角线垂直于所述第二辐射片的切角所在的对角线。
本实用新型还提供一种通信设备，使用上述的天线。
本实用新型提供的天线及通信设备，在天线中辐射片的周围排列设置多个金属杆，多个金属杆通过形成光子带隙实现在辐射体的周围形成电磁波禁带，使电磁波不能在该波段传播，将电磁波约束在特定区域内，使辐射片的能量更集中于向特定方向辐射，调节了天线的电磁环境，改善了阻抗匹配特性，提高了天线的总效率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型一种实施例提供的一种天线的俯视图；
图2是本实用新型一种实施例提供的一种天线的结构示意图；
图3是本实用新型一种实施例提供的一种天线中的多个金属杆的排列结构示意图；
图4是本实用新型一种实施例提供的一种天线中的多个金属杆的排列结构示意图；
图5是本实用新型一种实施例提供的一种天线分别在设置超材料单元和无超材料单元情况下的驻波比测试结果曲线图；
图6是本实用新型一种实施例提供的一种天线分别在设置超材料单元和无超材料单元情况下的增益测试结果曲线图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
为了说明本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明，在以下的实施例中均使用微带天线进行说明，本领域的技术人员应当理解的是，其他类型的天线也同样能够适用本实用新型所提供的方案。
本实用新型实施例提供一种天线，用于发送/接收工作频段下的电磁波，如图1所示，天线包括基板、辐射体和多个金属杆；辐射体附着在基板上，多个金属杆依次排列设置在辐射体的四周，并在辐射体的周围形成电磁波的禁带。
辐射体用于发射或接收电磁波信号，多个金属杆通过形成光子带隙实现在辐射体的周围形成电磁波禁带，使电磁波不能在该波段传播，将电磁波约束在特定区域内，使辐射片的能量更集中于向特定方向辐射，因此，通过设置多个金属杆调节了天线的电磁环境，改善了阻抗特性。
其中，由多个金属杆形成光子带隙结构能使某些波段的电磁波完全不能在其中传播，于是在频谱上形成带隙。光子带隙结构在微波，毫米波领域有很多，本实用新型将光子带隙结构应用于天线中。
具体的，根据金属杆在辐射体周围的排布方式可以包括以下几种实施方式：
作为一种实施方式，所述多个金属杆围绕成一圈，且多个金属杆中每两个相邻的金属杆之间的间隙小于工作频段下的电磁波的波长，使工作频段下的电磁波在传播过程中不能形成一个波段，将工作频段下的电磁波约束在特定区域内。
在上述实施方式中，根据金属杆的形状又包括以下实施方式，作为一种实施方式，多个金属杆的形状相同，例如，每一个金属杆均为圆柱形，并且同一个周期内排布的两个圆柱形金属杆之间的间距相同。
作为另一种实施方式，多个金属杆的形状不同，可选的，多个金属杆的形状为圆柱形、方柱形或圆锥形。如图3所示，以多个金属杆分别呈圆柱形和方柱形为例，金属杆的设置可具体为圆形柱、方形柱，以此类推进行排列。
作为金属杆在辐射体周围的排布方式的另一种实施方式，多个金属杆呈阵列排布并至少呈两种间距周期排列，不同间距周期的金属杆呈交叉排列设置在所述辐射体的四周，以其中任一周期排列的金属杆中每两个相邻的金属杆之间的间隙小于所述工作频段下的电磁波的波长。
下面以两种间距周期为例说明上述不同间距周期的金属杆呈交叉排列设置在所述辐射体的四周，如图4所示，第一排金属杆以第一间距周期进行排列，第二排金属杆以第二间距周期进行排列，第三排金属杆以第一间距周期进行排列，第四排金属杆以第二间距周期进行排列，依此类推。通过设置不同间距周期的金属杆阵列排列，实现对至少双频段下的工作频段下的电磁波约束。
在此实施方式中，金属杆的形状可以相同，也可以成不同的形状，例如不同周期的金属杆的设置可具体为圆形柱、方形柱，以此类推进行交叉排列。需要说明的是，多个金属杆的形状包括但不限于上述所列举的结构，还可能是各种不规则的形状结构。
可选的，基板为陶瓷材料、环氧树脂、聚四氟乙烯、FR-4复合材料或F4B复合材料。
下面将天线采用双线极化合成圆极化，以双天线层叠实现双频段的具体结构进行说明，如图1和图2所示，在天线中，基板包括第一基板104和第二基板102，辐射体包括第一辐射片105和第二辐射片103；第二辐射片103设置在第二基板102上，第一基板104设置在第二辐射片103上，第一辐射片105设置在第一基板104上。
作为一种实施方式，多个金属杆101设置在第二基板102的周围。
作为另一种实施方式，多个金属杆设置在第二基板102上，并设置在第二辐射片103的周围。
以上两种实施方式的相同点都是多个金属杆设置在第一辐射片和第二辐射片的周围，不同点仅在于多个金属杆的设置位置不同。
可选的，第一基板104或第二基板102为平面型、弧面型或者凹面型。
本实用新型实施例中，第一基板的尺寸小于第二基板的尺寸，且叠加在第二辐射片上的公共金属接地面上，第一基板的介电常数要高于第二基板的介电常数，第一辐射片与第二辐射片共用一个金属接地面，第一辐射片与第二辐射片具有相同的馈电端口，都通过位于第二基板上的馈电金属微带线进行馈电。第一辐射片是有倒角形式的金属片。所述第一辐射片和第二辐射片为矩形。所述第一辐射片的一对顶角上开设有切角；所述第二辐射片的一对顶角上开设有切角；所述第一辐射片的切角所在的对角线垂直于所述第二辐射片的切角所在的对角线。
如图5和图6所示，通过对天线分别在设置有多个金属杆组成的禁带结构和无禁带结构下的驻波比和增益进行测试，结果显示，在天线上设置多个金属杆的禁带结构不影响辐射效率，一定程度上使辐射频点产生了漂移，在设计中需要根据禁带结构的不同辐射频点漂移进行微调。由天线方向图纵切面可看出，在天线上设置多个金属杆的禁带结构一方面提高了天线的辐射效率，另一方面展宽了天线辐射主瓣宽度，提高了天线辐射性能。
在图5中，横轴为频率，纵轴为电压驻波比，在两个工作的频段区，电压驻波比十分接近1，显示该天线具有良好的特性阻抗。图6中横轴为辐射角度，纵轴为增益，相比于现有技术，本实施例的方案使得在更大的角度范围内达到了高增益辐射，即提高了辐射性能。
本实用新型适用于车载、舰载和机载等天线，该圆极化天线同样适用于GPS卫星导航天线等圆极化天线的小型化设计。
本实用新型提供一种天线，在天线中辐射片的周围排列设置多个金属杆，多个金属杆通过形成光子带隙实现在辐射体的周围形成电磁波禁带，使电磁波不能在该波段传播，将电磁波约束在特定区域内，使辐射片的能量更集中于向特定方向辐射，调节了天线的电磁环境，改善了阻抗匹配特性，提高了天线的总效率。
本实用新型还提供一种通信设备，包括上述的天线。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (12)
1.一种天线，用于发送/接收工作频段下的电磁波，其特征在于，所述天线包括基板、辐射体和多个金属杆；
所述辐射体附着在所述基板上，所述多个金属杆依次排列设置在所述辐射体的四周，并在所述辐射体的周围形成所述电磁波的禁带。
2.如权利要求1所述的天线，其特征在于：所述多个金属杆围绕成一圈，且所述多个金属杆中每两个相邻的金属杆之间的间隙小于所述电磁波的波长。
3.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述多个金属杆呈阵列排布并至少呈两种间距周期排列，不同间距周期的金属杆呈交叉排列设置在所述辐射体的四周，以其中任一周期排列的金属杆中每两个相邻的金属杆之间的间隙小于所述电磁波的波长。
4.如权利要求2或3所述的天线，其特征在于，所述多个金属杆的形状相同。
5.如权利要求2或3所述的天线，其特征在于，所述多个金属杆的形状为圆柱形、方柱形或圆锥形。
6.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述基板为陶瓷材料、环氧树脂、聚四氟乙烯、FR-4复合材料或F4B复合材料。
7.如权利要求2或3所述的天线，其特征在于：所述基板包括第一基板和第二基板，所述辐射体包括第一辐射片和第二辐射片；
所述第二辐射片设置在所述第二基板上，所述第一基板设置在所述第二辐射片上，所述第一辐射片设置在所述第一基板上。
8.如权利要求7所述的天线，其特征在于：所述多个金属杆设置在所述第一基板和/或第二基板的周围。
9.如权利要求7所述的天线，其特征在于，所述第一基板或第二基板为平面型、弧面型或者凹面型。
10.如权利要求7所述的天线，其特征在于，所述第一辐射片和第二辐射片为矩形。
11.根据权利要求10所述的天线，其特征在于，所述第一辐射片的一对顶角上开设有切角；所述第二辐射片的一对顶角上开设有切角；所述第一辐射片的切角所在的对角线垂直于所述第二辐射片的切角所在的对角线。
12.一种通信设备，其特征在于，包括如权利要求1-11任一所述的天线。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105244618A (zh) * | 2015-11-13 | 2016-01-13 | 成都雷电微力科技有限公司 | 一种微带环形引信天线 |
| CN105990648A (zh) * | 2015-01-30 | 2016-10-05 | 深圳光启高等理工研究院 | 一种天线及通信设备 |
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2015
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Cited By (3)
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| CN105990648B (zh) * | 2015-01-30 | 2024-02-02 | 深圳光启高等理工研究院 | 一种天线及通信设备 |
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