CN207368217U - 一种不规则矩形环状微带天线和通讯装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种不规则矩形环状微带天线和通讯装置，涉及天线设备技术领域。所述不规则矩形环状微带天线包括：介质基板、辐射贴片和接地板；介质基板包括第一表面以及与第一表面相对的第二表面，辐射贴片设置在介质基板的第一表面上，接地板设置在介质基板的第二表面上；辐射贴片包括第一矩形条贴片、第二矩形条贴片、第三矩形条贴片、第四矩形条贴片、第五矩形条贴片、第六矩形条贴片、第七矩形条贴片、第一同心圆环贴片、第二同心圆环贴片、第一圆形贴片和第二圆形贴片。本实用新型提供的不规则矩形环状微带天线质量轻、体积小，能有效降低回波损耗，发射较高的频段带宽，同时具有多频段特性及稳定性。

Description

一种不规则矩形环状微带天线和通讯装置

技术领域

本实用新型涉及天线设备技术领域，具体涉及一种不规则矩形环状微带天线和通讯装置。

背景技术

目前在无线通信技术领域，实现多频的方法有两种:一种是利用超宽带天线将所有频段全部覆盖，但是该方法仅仅适用于多个频段相距比较近的情况，有很大的局限性；另一种方法是让系统中的多个天线分别独立覆盖这些频段，此方法比较常见，但是存在很多技术难点，如天线单元之间的互相干扰问题，且占用空间较大。所以人们希望能够在单天线上实现双频或多频，从而避免天线之间相互干扰的问题。

目前，在单天线上实现多频，确实达到了体积小、质量轻、易集成的目的。但普通的微带天线一般尺寸较大，频率单一、频带较窄、损耗较高。为此微带天线在降低回波损耗、增加天线带宽和减小尺寸等方面有待改进。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述技术问题，提供一种不规则矩形环状微带天线和通讯装置。

为了达到上述技术效果，本实用新型包括以下技术方案：

第一方面，本实用新型实施例提供的一种不规则矩形环状微带天线，包括介质基板、辐射贴片和接地板；

所述介质基板包括第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面，所述辐射贴片设置在所述介质基板的第一表面上，所述接地板设置在所述介质基板的第二表面上；

所述辐射贴片包括第一矩形条贴片、第二矩形条贴片、第三矩形条贴片、第四矩形条贴片、第五矩形条贴片、第六矩形条贴片、第七矩形条贴片、第一同心圆环贴片、第二同心圆环贴片、第一圆形贴片和第二圆形贴片；所述第一矩形条贴片下端位于所述介质基板的第一表面的下边缘，其上端与所述第二矩形条贴片的中部垂直连接，所述第二矩形条贴片的两端分别与所述第三矩形条贴片的下端、所述第四矩形条贴片的下端垂直连接，所述第三矩形条贴片的上端与所述第一圆形贴片连接，所述第四矩形条贴片的上端与所述第二圆形贴片连接；所述第五矩形条贴片的一端与所述第一圆形贴片连接，其另一端与所述第二圆形贴片连接，所述第五矩形条贴片与所述第二矩形条贴片平行；所述第一同心圆环贴片和所述第二同心圆环贴片均位于所述第二矩形条贴片和所述第五矩形条贴片之间，所述第一同心圆环贴片位于所述第二同心圆环贴片上方，所述第一同心圆环贴片通过所述第六矩形条贴片与所述第二同心圆环贴片连接，所述第二同心圆环贴片通过所述第七矩形条贴片与所述第二矩形条贴片连接。

可选地，所述第一矩形条贴片、所述第二矩形条贴片、所述第五矩形条贴片、所述第六矩形条贴片、所述第七矩形条贴片、所述第一同心圆环贴片和所述第二同心圆环贴片均沿所述介质基板第一表面的中心线对称设置；

所述第三矩形条贴片和所述第四矩形条贴片之间沿所述介质基板第一表面的中心线对称设置；所述第一圆形贴片和所述第二圆形贴片之间沿所述介质基板第一表面的中心线对称设置。

可选地，所述接地板包括第八矩形条贴片和弧形贴片，所述第八矩形条贴片上端与所述弧形贴片连接，所述弧形贴片上端中部设有方形缺口，所述第八矩形条贴片的下端位于所述介质基板的第二表面的下端，所述第八矩形条贴片的另两端均位于所述介质基板的边缘，所述第八矩形条贴片的中部设有圆形孔。

可选地，所述弧形贴片为圆弧形贴片。

可选地，所述第三矩形条贴片和所述圆弧形贴片均沿所述介质基板第二表面的中心线对称设置。

可选地，所述介质基板的形状为矩形。

可选地，所述介质基板的长度为31L，宽度为20L，厚为0.8L，其中，L 为具有长度单位的数且L＞0；所述第一矩形条贴片的宽度为2.4L，长度为12L；所述第一圆形贴片的圆心至所述第二圆形贴片的圆心的距离为16L，所述第一圆形贴片的圆心至所述介质基板第一表面下边缘的距离为28.5L，所述第一圆形贴片和所述第二圆形贴片的半径均为1.4L；所述第一同心圆环的内环半径为 2.1L，外环半径为2.7L；所述第二同心圆环的内环半径为2.3L，外环半径为 3L；所述第七矩形条贴片的宽度为1.2L，所述第七矩形条贴片与所述第一同心圆环贴片的交点所在的水平线以及所述第七矩形条贴片与所述第二同心圆环贴片的交点所在的水平线之间的距离为0.506L；所述第七矩形条贴片的宽度为1.2L，所述第七矩形条贴片长度为1.05L，所述第七矩形条贴片与所述第二同心圆环贴片的交点至所述第二矩形条贴片上边缘的距离为0.3L；所述第二矩形条贴片至所述第五矩形条贴片的最小距离为14.5L，所述第三矩形条贴片至所述第四矩形条贴片的最小距离为16L，所述第二矩形条贴片的长度为1.5L，所述第三矩形条贴片和所述第四矩形条贴片的宽度均为0.5L，所述第五矩形条贴片的长度为1.8L；所述第八矩形条贴片的宽度为20L，长度为7L；所述圆弧形贴片的半径为16L，其圆心至所述介质基板的第二表面下边缘的距离为6L；所述方形缺口至所述圆形孔的最小距离为3.4L，所述圆形孔的圆心至所述介质基板的第二表面下边缘的距离为5.6L，所述圆形孔的半径为1.5L；所述方形缺口的宽度为0.67L，长度为0.716L；所述第八矩形条贴片的左右两侧至所述圆弧形贴片的最小距离为0.67L，所述圆弧形贴片的最大宽度为18.66L。

可选地，L等于1mm。

可选地，所述介质基板为FR4环氧板，相对介电常数εr＝4.4，介质损耗为 0.02，特性阻抗为50Ω。

第二方面，本实用新型实施例提供的一种通讯装置，包括上述的不规则矩形环状微带天线。

采用上述技术方案，包括以下有益效果：

本实用新型实施例提供的不规则矩形环状微带天线质量轻、体积小，能有效降低回波损耗，发射较高的频段带宽，同时具有多频段特性及稳定性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种不规则矩形环状微带天线的正面结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种不规则矩形环状微带天线的的背面结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种不规则矩形环状微带天线的回波损耗特征曲线图；

图4为本实用新型实施例提供的一种不规则矩形环状微带天线在2.45GHz 时在E平面的辐射方向图；

图5为本实用新型实施例提供的一种不规则矩形环状微带天线在2.45GHz 时在H平面的辐射方向图；

图6为本实用新型实施例提供的一种不规则矩形环状微带天线在3.5GHz 时在E平面的辐射方向图；

图7为本实用新型实施例提供的一种不规则矩形环状微带天线在3.5GHz 时在H平面的辐射方向图；

图8为本实用新型实施例提供的一种不规则矩形环状微带天线在5.5GHz 时在E平面的辐射方向图；

图9为本实用新型实施例提供的一种不规则矩形环状微带天线在5.5GHz 时在H平面的辐射方向图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“设置”、“连接”等应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

实施例一

本实用新型实施例提供的一种不规则矩形环状微带天线，参见图1和图2，包括包括介质基板1、辐射贴片和接地板；

所述介质基板1包括第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面，所述辐射贴片设置在所述介质基板1的第一表面上，所述接地板设置在所述介质基板1的第二表面上；

所述辐射贴片包括第一矩形条贴片21、第二矩形条贴片22、第三矩形条贴片23、第四矩形条贴片24、第五矩形条贴片25、第六矩形条贴片26、第七矩形条贴片27、第一同心圆环贴片281、第二同心圆环贴片282、第一圆形贴片291和第二圆形贴片292；所述第一矩形条贴片21下端位于所述介质基板1 的第一表面的下边缘，其上端与所述第二矩形条贴片22的中部垂直连接，所述第二矩形条贴片22的两端分别与所述第三矩形条贴片23的下端、所述第四矩形条贴片24的下端垂直连接，所述第三矩形条贴片23的上端与所述第一圆形贴片291连接，所述第四矩形条贴片24的上端与所述第二圆形贴片292连接；所述第五矩形条贴片25的一端与所述第一圆形贴片291连接，其另一端与所述第二圆形贴片292连接，所述第五矩形条贴片25与所述第二矩形条贴片22平行；所述第一同心圆环贴片281和所述第二同心圆环贴片282均位于所述第二矩形条贴片22和所述第五矩形条贴片25之间，所述第一同心圆环贴片281位于所述第二同心圆环贴片282上方，所述第一同心圆环贴片281通过所述第六矩形条贴片26与所述第二同心圆环贴片282连接，所述第二同心圆环贴片282通过所述第七矩形条贴片27与所述第二矩形条贴片22连接。

本实用新型实施例提供的不规则矩形环状微带天线质量轻、体积小，能有效降低回波损耗，发射较高的频段带宽，同时具有多频段特性及稳定性。

为进一步地增强微带天线性能，可选地，所述第一矩形条贴片21、所述第二矩形条贴片22、所述第五矩形条贴片25、所述第六矩形条贴片26、所述第七矩形条贴片27、所述第一同心圆环贴片281和所述第二同心圆环贴片282 均沿所述介质基板1第一表面的中心线对称设置；

所述第三矩形条贴片23和所述第四矩形条贴片24之间沿所述介质基板1 第一表面的中心线对称设置；所述第一圆形贴片291和所述第二圆形贴片292 之间沿所述介质基板1第一表面的中心线对称设置。

参见图2，可选地，所述接地板包括第八矩形条贴片31和弧形贴片32，所述第八矩形条贴片31上端与所述弧形贴片32连接，所述弧形贴片32上端中部设有方形缺口321，所述第八矩形条贴片31的下端位于所述介质基板1 的第二表面的下端，所述第八矩形条贴片31的另两端均位于所述介质基板1 的边缘，所述第八矩形条贴片31的中部设有圆形孔311。

可选地，所述弧形贴片32为圆弧形贴片。

为进一步地增强微带天线性能，可选地，所述第三矩形条贴片23和所述圆弧形贴片均沿所述介质基板1第二表面的中心线对称设置。

缺陷地结构可以激发和改善谐振频率，增加阻抗带宽。本不规则矩形环状微带天线的缺陷地结构是通过在接地板的合适位置蚀刻由横矩形条(第八矩形条贴片31)、不规则圆(圆弧形贴片)、圆形空白块(圆形孔311)和方形缺口 321得到的，本不规则矩形环状微带天线共出现了三个频段且带宽较宽，匹配较好。本不规则矩形环状微带天线在没有增加整体体积的情况下得到了覆盖蓝牙、RFID、WLLN和WiMAX工作频段的天线。

缺陷接地结构(Defected Ground Structure，DGS)，是微波领域新近发展的热门技术之一，它是由光子带隙结构发展而来。该结构通过在微带线等传输线接地平面上蚀刻周期性或非周期性图形，来改变接地电流的分布，从而改变传输线的频率特性，可实现激发谐振频率，抑制谐波，增加带宽等作用。缺陷接地结构在微波电路和天线设计中有着十分广泛的应用。

可选地，所述介质基板1的形状为矩形。

可选地，所述介质基板1的长度为31L，宽度为20L，厚为0.8L，其中， L为具有长度单位的数且L＞0(例如L可以取值1mm)；所述第一矩形条贴片21的宽度为2.4L，长度为12L；所述第一圆形贴片291的圆心至所述第二圆形贴片292的圆心的距离为16L，所述第一圆形贴片291的圆心至所述介质基板1第一表面下边缘的距离为28.5L，所述第一圆形贴片291和所述第二圆形贴片292的半径均为1.4L；所述第一同心圆环的内环半径为2.1L，外环半径为2.7L；所述第二同心圆环的内环半径为2.3L，外环半径为3L；所述第七矩形条贴片27的宽度为1.2L，所述第七矩形条贴片27与所述第一同心圆环贴片281的交点所在的水平线以及所述第七矩形条贴片27与所述第二同心圆环贴片282的交点所在的水平线之间的距离为0.506L；所述第七矩形条贴片27 的宽度为1.2L，所述第七矩形条贴片27长度为1.05L，所述第七矩形条贴片 27与所述第二同心圆环贴片282的交点至所述第二矩形条贴片22上边缘的距离为0.3L；所述第二矩形条贴片22至所述第五矩形条贴片25的最小距离为 14.5L，所述第三矩形条贴片23至所述第四矩形条贴片24的最小距离为16L，所述第二矩形条贴片22的长度为1.5L，所述第三矩形条贴片23和所述第四矩形条贴片24的宽度均为0.5L，所述第五矩形条贴片25的长度为1.8L；所述第八矩形条贴片31的宽度为20L，长度为7L；所述圆弧形贴片的半径为16L，其圆心至所述介质基板1的第二表面下边缘的距离为6L；所述方形缺口321 至所述圆形孔311的最小距离为3.4L，所述圆形孔311的圆心至所述介质基板 1的第二表面下边缘的距离为5.6L，所述圆形孔311的半径为1.5L；所述方形缺口321的宽度为0.67L，长度为0.716L；所述第八矩形条贴片31的左右两侧至所述圆弧形贴片的最小距离为0.67L，所述圆弧形贴片的最大宽度为18.66L。

优选地，L等于1mm。

在本实施例中，因为本不规则矩形环状微带天线尺寸较小，在加工时可能会产生加工误差，造成各部分尺寸的变化，因此，会造成L的取值产生变化，例如，可以为0.9995mm、0.9996mm、0.9997mm、0.9998mm、0.9999mm、1mm、 1.0001mm……，所以需要说明的是，在不改变本发明设计构思的基础上，本领域的技术人员可以按照实际情况具体设置改变，但是其进行的改变应包含在本发明的保护范围之内。

可选地，所述介质基板1为FR4环氧板，相对介电常数εr＝4.4，介质损耗为0.02，特性阻抗为50Ω。

在本实施例中，为进一步地说明本实施例，以下将以L取值为1mm时，进行示例性说明，需要说明的是，L的取值也可以为其他值，本领域的技术人员可以根据需要的情况具体设置。

本实施例中，L取值为1mm时，本不规则矩形环状微带天线提供了 0.11GHz、0.73GHz和1GHz三个阻抗带宽，工作频段分别为2.41～2.52GHz、 3.36～4.09GHz和4.96～5.96GHz，谐振频率分别为2.46GHz、3.61GHz和 5.57GHz。图3所示为本不规则矩形环状微带天线的回波损耗特征曲线图，如图3所示，本不规则矩形环状微带天线在谐振点处的回波损耗分别为-22.14dB， -26.33dB和-30.37dB，由此显示出本不规则矩形环状微带天线良好的匹配特性。图4和图5分别是本不规则矩形环状微带天线在2.45GHz时分别在E平面和 H平面的辐射方向图，图6和图7分别是本不规则矩形环状微带天线在3.5GHz 时在E平面和H平面的辐射方向图，图8和图9分别是本不规则矩形环状微带天线在5.5GHz时在E平面和H平面的辐射方向图。由图可知，本不规则矩形环状微带天线的辐射方向图特性在所有的工作频段内相对稳定，具有良好的方向性。

实施例二

本实用新型实施例提供了一种通讯装置，包括实施例一所述的不规则矩形环状微带天线。

本实用新型实施例提供的通讯装置，通过实施例一所述的不规则矩形环状微带天线，具有多频段特性及稳定性的优点，而且能有效降低回波损耗。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种不规则矩形环状微带天线，其特征在于，包括介质基板、辐射贴片和接地板；

所述介质基板包括第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面，所述辐射贴片设置在所述介质基板的第一表面上，所述接地板设置在所述介质基板的第二表面上；

所述辐射贴片包括第一矩形条贴片、第二矩形条贴片、第三矩形条贴片、第四矩形条贴片、第五矩形条贴片、第六矩形条贴片、第七矩形条贴片、第一同心圆环贴片、第二同心圆环贴片、第一圆形贴片和第二圆形贴片；所述第一矩形条贴片下端位于所述介质基板的第一表面的下边缘，其上端与所述第二矩形条贴片的中部垂直连接，所述第二矩形条贴片的两端分别与所述第三矩形条贴片的下端、所述第四矩形条贴片的下端垂直连接，所述第三矩形条贴片的上端与所述第一圆形贴片连接，所述第四矩形条贴片的上端与所述第二圆形贴片连接；所述第五矩形条贴片的一端与所述第一圆形贴片连接，其另一端与所述第二圆形贴片连接，所述第五矩形条贴片与所述第二矩形条贴片平行；所述第一同心圆环贴片和所述第二同心圆环贴片均位于所述第二矩形条贴片和所述第五矩形条贴片之间，所述第一同心圆环贴片位于所述第二同心圆环贴片上方，所述第一同心圆环贴片通过所述第六矩形条贴片与所述第二同心圆环贴片连接，所述第二同心圆环贴片通过所述第七矩形条贴片与所述第二矩形条贴片连接。

2.如权利要求1所述的不规则矩形环状微带天线，其特征在于，所述第一矩形条贴片、所述第二矩形条贴片、所述第五矩形条贴片、所述第六矩形条贴片、所述第七矩形条贴片、所述第一同心圆环贴片和所述第二同心圆环贴片均沿所述介质基板第一表面的中心线对称设置；

所述第三矩形条贴片和所述第四矩形条贴片之间沿所述介质基板第一表面的中心线对称设置；所述第一圆形贴片和所述第二圆形贴片之间沿所述介质基板第一表面的中心线对称设置。

3.如权利要求2所述的不规则矩形环状微带天线，其特征在于，所述接地板包括第八矩形条贴片和弧形贴片，所述第八矩形条贴片上端与所述弧形贴片连接，所述弧形贴片上端中部设有方形缺口，所述第八矩形条贴片的下端位于所述介质基板的第二表面的下端，所述第八矩形条贴片的另两端均位于所述介质基板的边缘，所述第八矩形条贴片的中部设有圆形孔。

4.如权利要求3所述的不规则矩形环状微带天线，其特征在于，所述弧形贴片为圆弧形贴片。

5.如权利要求4所述的不规则矩形环状微带天线，其特征在于，所述第三矩形条贴片和所述圆弧形贴片均沿所述介质基板第二表面的中心线对称设置。

6.如权利要求5所述的不规则矩形环状微带天线，其特征在于，所述介质基板的形状为矩形。

7.如权利要求6所述的不规则矩形环状微带天线，其特征在于，所述介质基板的长度为31L，宽度为20L，厚为0.8L，其中，L为具有长度单位的数且L＞0；所述第一矩形条贴片的宽度为2.4L，长度为12L；所述第一圆形贴片的圆心至所述第二圆形贴片的圆心的距离为16L，所述第一圆形贴片的圆心至所述介质基板第一表面下边缘的距离为28.5L，所述第一圆形贴片和所述第二圆形贴片的半径均为1.4L；所述第一同心圆环的内环半径为2.1L，外环半径为2.7L；所述第二同心圆环的内环半径为2.3L，外环半径为3L；所述第七矩形条贴片的宽度为1.2L，所述第七矩形条贴片与所述第一同心圆环贴片的交点所在的水平线以及所述第七矩形条贴片与所述第二同心圆环贴片的交点所在的水平线之间的距离为0.506L；所述第七矩形条贴片的宽度为1.2L，所述第七矩形条贴片长度为1.05L，所述第七矩形条贴片与所述第二同心圆环贴片的交点至所述第二矩形条贴片上边缘的距离为0.3L；所述第二矩形条贴片至所述第五矩形条贴片的最小距离为14.5L，所述第三矩形条贴片至所述第四矩形条贴片的最小距离为16L，所述第二矩形条贴片的长度为1.5L，所述第三矩形条贴片和所述第四矩形条贴片的宽度均为0.5L，所述第五矩形条贴片的长度为1.8L；所述第八矩形条贴片的宽度为20L，长度为7L；所述圆弧形贴片的半径为16L，其圆心至所述介质基板的第二表面下边缘的距离为6L；所述方形缺口至所述圆形孔的最小距离为3.4L，所述圆形孔的圆心至所述介质基板的第二表面下边缘的距离为5.6L，所述圆形孔的半径为1.5L；所述方形缺口的宽度为0.67L，长度为0.716L；所述第八矩形条贴片的左右两侧至所述圆弧形贴片的最小距离为0.67L，所述圆弧形贴片的最大宽度为18.66L。

8.如权利要求7所述的不规则矩形环状微带天线，其特征在于，L等于1mm。

9.如权利要求8所述的不规则矩形环状微带天线，其特征在于，所述介质基板为FR4环氧板，相对介电常数εr＝4.4，介质损耗为0.02，特性阻抗为50Ω。

10.一种通讯装置，其特征在于，所述通讯装置包括如权利要求1-9任一项所述的不规则矩形环状微带天线。