CN210350088U - 一种平面天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种平面天线，涉及天线领域。该平面天线包括：介质基板；接地板，沿所述介质基板的一侧表面的长度方向的边缘设置；辐射体，设置于所述接地板所在的所述介质基板的表面，包括第一辐射单元、第二辐射单元和第三辐射单元；所述第一辐射单元为类U型结构；所述第二辐射单元包括类U型微带线和与所述类U型微带线连接的L型微带线；所述第三辐射单元为L型结构；所述第一辐射单元设有馈点，所述第二辐射单元弯折设置于所述第一辐射单元与所述第三辐射单元之间，所述第二辐射单元与所述第三辐射单元通过所述L型微带线短接后连接于所述接地板。利用该平面天线能够解决现有安装于较小空间的4G天线不易实现低频频段的问题。

Description

一种平面天线

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种平面天线。

背景技术

随着汽车工业的迅猛发展，人们对汽车的实用功能要求越来越高，各种移动通信、卫星导航、车联网等功能逐渐被引入到汽车设计上。目前，鲨鱼鳍组合天线是车载天线的主流设计，在鲨鱼鳍结构空间内集成多种功能的天线模块，如4G、AM/FM、GNSS、WIFI、蓝牙、V2X等。由于鲨鱼鳍的外形及尺寸需要配合车体设计，导致鲨鱼鳍内部天线布局空间十分有限，而且又由于各天线间存在相互干扰，则需要各天线模块尽量做到小型化，因此在满足性能需求的条件下，对天线小型化设计显得极其重要。

多模组合的鲨鱼鳍天线形式相对比较新颖，但将各天线模块单独提取出来分析却并不新颖，各天线均可由其他形式的天线演变而来。手机及其他移动终端关于4G天线的专利数不胜数，然而鲨鱼鳍紧凑的空间决定了常规移动终端4G天线形式并不能直接被引用作为4G天线。尤其是手机或平板电脑中的4G天线，由于其在手机或电脑中要么有较大的地板要么有一个较大的安装空间，若将其直接应用于鲨鱼鳍或其他只有很小空间的车载终端中容易导致4G天线在低频频段的实现较为困难或者天线的最终效率会很低。因此，仍需要开发一种适用于鲨鱼鳍等微小空间适用的天线，以满足4G天线对低频频段的要求。

实用新型内容

本发明的目的在于提供一种平面天线，以解决现有技术中安装于较小空间的4G天线不易实现低频频段的问题。

为实现上述实用新型的目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种平面天线，包括：

介质基板；

接地板，沿所述介质基板的一侧表面的长度(L)方向的边缘设置；

辐射体，设置于所述接地板所在的所述介质基板的表面，包括第一辐射单元、第二辐射单元和第三辐射单元；

所述第一辐射单元为类U型结构；所述第二辐射单元包括类U型微带线和与所述类U型微带线连接的L型微带线；所述第三辐射单元为L型结构；所述第一辐射单元设有馈点，所述第二辐射单元弯折设置于所述第一辐射单元与所述第三辐射单元之间，所述第二辐射单元与所述第三辐射单元通过所述L型微带线短接后连接于所述接地板。

本实用新型提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本实用新型中的平面天线，将接地板和辐射体集成在介质基板的同一表面，且分别设置了类U型结构的第一辐射单元、类U型微带线和L型微带组成的第二辐射单元以及L型结构的第三辐射单元。其中第一辐射单元覆盖高频部分例如1710-2690MHz的通信频段，而第二辐射单元能够覆盖GSM850的通信频段，第三辐射单元在第一辐射单元的耦合作用下能够产生GSM900的通信频段，第二辐射单元和第三辐射单元在第一辐射单元的耦合作用下使天线具有820-960MHz的频段，从而使该平面天线覆盖了4G的绝大部分频段。

本实用新型的平面天线能够将整个微带天线的长宽尺寸限定在35mm×27mm的尺寸范围内，有效缩小了微带天线的整体尺寸，可安装于鲨鱼鳍等小空间内，同时满足4G低频频段的使用要求。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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，对于本领域普通技术人员而言，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为本实用新型提供的一种实施方式的平面天线的结构示意图；

图2为本实用新型一种实施方式的平面天线的回波损耗图。

图标：10-接地板；20-第一辐射单元；201-第一长边辐射段；202-第一底边辐射段；203-第一短边辐射段；30-第二辐射单元；301-第二长边辐射段；302-第二底边辐射段；303-第二短边辐射段；304-L型长边辐射段；305-L型短边辐射段；40-第三辐射单元；401-第三长边辐射段；402-第三短边辐射段；403-辐射延长段；404-连接件；A-馈点；B-短接点。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、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的一部分实施例，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做出创造性劳动的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。

本实用新型一种实施方式的平面天线，其结构如图1所示，包括：

介质基板；

接地板10，沿所述介质基板的一侧表面的长度(L)方向的边缘设置；

辐射体，设置于所述接地板10所在的所述介质基板的表面，包括第一辐射单元20、第二辐射单元30和第三辐射单元40；

所述第一辐射单元20为类U型结构；所述第二辐射单元30包括类U型微带线和与所述类U型微带线连接的L型微带线；所述第三辐射单元40为L型结构；所述第一辐射单元20设有馈点A，所述第二辐射单元30弯折设置于所述第一辐射单元20与所述第三辐射单元40之间，所述第二辐射单元30与所述第三辐射单元40通过所述L型微带线短接后连接于所述接地板10。

本实用新型中的辐射体与接地板10设置在介质基板的同一表面。辐射体包括三个辐射单元，分别为第一辐射单元20、第二辐射单元30和第三辐射单元40。

第一辐射单元20为类U型结构，馈点A设置于第一辐射单元20上，且与接地板10贴邻设置。第二辐射单元30包括两部分，分为类U型微带线和与类U型微带线连接的L型微带线，L型微带线的短边与U型微带线连接。第三辐射单元40为L型结构，第二辐射单元30弯折设置于第一辐射单元20与第三辐射单元40之间，L型微带线的长边与第三辐射单元40连接。同时，L型微带线的长边通过连接件404连接于接地板10。

该实施方式中，所述第一辐射单元20的开口与所述接地板10平行，所述第一辐射单元20、所述第三辐射单元40与所述接地板10构成所述第二辐射单元30的容纳空间。第二辐射单元30弯折设置于该容纳空间内，并与第三辐射单元40连接。

其中，所述类U型结构与所述类U型为微带线均包括依次垂直连接的长边、底边和短边；所述第一辐射单元20的短边以及所述类U型微带线的短边靠近所述接地板10设置。

在该实施方式中，类U型结构与类U型微带线各自的长边和短边均处于平行状态，各自的底边分别垂直连接于各自的长边和各自的短边。

类U型结构的第一辐射单元20包括第一长边辐射段201，第一底边辐射段202和第一短边辐射段203，第一长边辐射段201平行于第一短边辐射段203，第一底边辐射段202分别垂直连接于第一长边辐射段201和第一短边辐射段203。

第二辐射单元30包括第二长边辐射段301，第二底边辐射段302和第二短边辐射段303，还包括L型长边辐射段304和L型短边辐射段305。其中，第二长边辐射段301、第二底边辐射段302和第二短边辐射段303构成类U型微带线，第二长边辐射段301平行于第二短边辐射段303，第二底边辐射段302分别垂直连接于第二长边辐射段301和第二短边辐射段303。L型长边辐射段304和L型短边辐射段305构成L型微带线。L型短边辐射段305垂直连接于第二短边辐射段303，L型长边辐射段304连接于第三辐射单元40。

第三辐射单元40包括第三长边辐射段401和第三短边辐射段402。第三长边辐射段401和第三短边辐射段402相互垂直构成了L型结构的第三辐射单元40。

设置时，第一短边辐射段203、第二短边辐射段303和第三短边辐射段402，均靠近接地板10一侧设置；第一长边辐射段201、第二长边辐射段301和第三长边辐射段401均在远离接地板10的一侧设置。

如图1所示，介质基板的长度方向为L方向，宽度方向为W方向。该实施方式中，介质基板为FR4基板，且其外形为长方形结构，其尺寸为35mm×27mm×1mm。自介质基板的长度方向的一侧边开始包括顺序相接的第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘，第一边缘和第三边缘位于介质基板的长边方向，第二边缘和第四边缘位于介质基板的宽边方向。

其中，用于接地的接地板10位于第一边缘处，其形状也为长方形结构，接地板10的长度方向与介质基板的长度方向同向。为了进一步减少微带天线的尺寸，第一辐射单元20的底边(即第一底边辐射段202)设置于所述第二边缘处；第三辐射单元40的长边(即第三长边辐射段401)设置于所述第三边缘处，所述第三辐射单元40的短边(即第三短边辐射段402)设置于所述第四边缘处。

第一辐射单元20的开口与类U型微带线的开口相对设置。第二长边辐射段301位于第一长边辐射段201和第三长边辐射段401之间。该设置结构中，第一长边辐射段201、第二长边辐射段301和第三长边辐射段401之间处于平行状态，第一底边辐射段202、第二底边辐射段302和第三短边辐射段402之间处于平行状态，第一短边辐射段203、第二短边辐射段303和L型短边辐射段305之间处于平行状态。

需要说明的是，第一辐射单元20与第三辐射单元40需间隔设置，位于第二边缘的第一底边辐射段202与位于第三边缘的第三长边辐射段401之间留有一定的间隙。

在该实施方式的平面天线中，馈点A设置于第一短边辐射段203的端部。第二辐射单元30和第三辐射单元40分别提供一路信号线路。L型短边辐射段305与第三短边辐射段402短接后再通过连接件404与接地板10连接，连接件404与接地板10的短接点如图1中的B点所示。

继续参照图1，所述第一辐射单元20的短边(即第一短边辐射段203)与L型微带线相对设置。第一短边辐射段203与L型微带线之间存有一定的间隙。

第二辐射单元30的短边(即第二短边辐射段303)与所述第一辐射单元20的开口相对设置。

可以理解的是，本实用新型中各辐射段的尺寸可以根据具体的天线频段进行设定。在此不做具体的限定。

为了提高平面天线的阻抗匹配度，本实施方式中的平面天线中，所述L型微带线与所述U型微带线连接的短边的宽度大于所述L型微带线与所述第三辐射单元40连接连接的长边的宽度。即L型长边辐射段304的宽度大于L型短边辐射段305的宽度。

为了增强耦合效果，所述第三辐射单元40还包括：自所述第三辐射单元40的长边的自由端部向所述第一辐射单元20垂直延伸的辐射延长段403。所述第三辐射单元40的辐射延长段403的宽度>所述第三辐射单元40的长边的宽度>所述第三辐射单元40的短边的宽度。

辐射延长段403垂直连接于第三长边辐射段401，且向第一辐射单元20延伸。辐射延长段403与第一辐射单元20中的第一长边辐射段201之间保持一定的间隙。

具体的，在上述实施方式中，第一辐射单元20的总长为34.5mm，第一长边辐射段201、第一底边辐射段202和第一短边辐射段203的宽度均为4mm，该第一辐射单元20在2.2GHz附件产生基本谐振。由于在第一辐射单元20附近有第二辐射单元30和第三辐射单元40存在，第一辐射单元20和第二辐射单元30以及第三辐射单元40之间存在较强的耦合，因此第二辐射单元30和第三辐射单元40在产生相应的低频谐振频率时，也将在二倍频处形成一个新的谐振频率，这些耦合产生的频带和倍频产生的频带叠加，从而使天线在高频段获得很大的带宽，为1710～2690MHz，覆盖了主流的移动通信网络需要的标准通信频段。第二辐射单元30和第三辐射单元40负责天线低频段的实现。由于低频段对应的波长较长，而天线尺寸又较小，因此将组成第二辐射单元30和第三辐射单元40的微带线进行多次弯折以增加辐射电流路径，同时，两辐射单元中的微带线在短路点B处汇合并接地。其中第二辐射单元30在835MHz处产生了谐振频率；而第三辐射单元40在920MHz处产生了谐振频率，同时第二辐射单元30和第三辐射单元40共同与第一辐射单元发生耦合效应，最终形成低频部分820-960MHz。如图2所示，该天线实现了在820-960MHz和1710-2690MHz频段回波损耗S11小于-6，覆盖了4G手机的绝大部分频段。该天线足以在鲨鱼鳍及其他车载终端中作为4G分集天线使用。

具体地，在安装使用时，将本实用新型的平面天线安装于鲨鱼鳍或其他车载终端的底座之上，可以依靠螺钉与夹片等固定件进行固定，或者将该平面天线的接地板焊接于底座上进行固定。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所实用新型的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种平面天线，其特征在于，包括：

介质基板；

接地板，沿所述介质基板的一侧表面的长度(L)方向的边缘设置；

辐射体，设置于所述接地板所在的所述介质基板的表面，包括第一辐射单元、第二辐射单元和第三辐射单元；

所述第一辐射单元为类U型结构；所述第二辐射单元包括类U型微带线和与所述类U型微带线连接的L型微带线；所述第三辐射单元为L型结构；所述第一辐射单元设有馈点，所述第二辐射单元弯折设置于所述第一辐射单元与所述第三辐射单元之间，所述第二辐射单元与所述第三辐射单元通过所述L型微带线短接后连接于所述接地板。

2.根据权利要求1所述的平面天线，其特征在于，所述第一辐射单元的开口与所述接地板平行，所述第一辐射单元、所述第三辐射单元与所述接地板构成所述第二辐射单元的容纳空间。

3.根据权利要求1所述的平面天线，其特征在于，所述类U型结构与所述类U型微带线均包括依次垂直连接的长边、底边和短边；

所述第一辐射单元的短边以及所述类U型微带线的短边靠近所述接地板设置。

4.根据权利要求1-3任一项所述的平面天线，其特征在于，所述介质基板为长方形结构，包括顺序连接的第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘，所述第一边缘为所述介质基板的长边方向，所述接地板设置于所述第一边缘处。

5.根据权利要求4所述的平面天线，其特征在于，所述第一辐射单元的底边设置于所述第二边缘处；

所述第三辐射单元的长边设置于所述第三边缘处，所述第三辐射单元的短边设置于所述第四边缘处。

6.根据权利要求5所述的平面天线，其特征在于，所述类U型微带线的长边位于所述第一辐射单元的长边和所述第三辐射单元的长边之间。

7.根据权利要求6所述的平面天线，其特征在于，所述L型微带线与所述第一辐射单元的短边相对设置。

8.根据权利要求1-3任一项所述的平面天线，其特征在于，所述L型微带线与所述U型微带线连接的短边的宽度大于所述L型微带线与所述第三辐射单元连接连接的长边的宽度。

9.根据权利要求1-3任一项所述的平面天线，其特征在于，所述第三辐射单元还包括：自所述第三辐射单元的长边的自由端部向所述第一辐射单元垂直延伸的辐射延长段。

10.根据权利要求9所述的平面天线，其特征在于，所述第三辐射单元的辐射延长段的宽度>所述第三辐射单元的长边的宽度>所述第三辐射单元的短边的宽度。

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