CN210350093U - 一种低剖面超宽带微带天线 - Google Patents

Abstract

本申请涉及低剖面超宽带微带天线，包括中间介质板和具有重合部分的两块金属贴片，重合部分相当于给该天线增加了容性加载，从而抵消天线阻抗的感性部分。调整该部分的重合长度相当于调整等效电容，可以对输入阻抗进行微调。当等效电容与天线的等效电感部分相反时，天线的输入阻抗即可以所需值，降低天线能量反射，提高天线辐射效率。渐变式微带贴片部分和矩形微带贴片部分能够使得在不同频率信号馈电下，使天线的输入阻抗缓慢变化。细长型微带线部分可以用来调节天线的谐振频率，使得天线工作在一定的中心频率附近。渐变式微带线结构可以实现不同输入频率信号下，电流流过的路径都接近四分之一波长，在较大频率范围内天线的输入阻抗都接近一定值。

Description

一种低剖面超宽带微带天线

技术领域

本实用新型涉及无线通信的天线领域，尤其涉及一种低剖面超宽带微带天线。

背景技术

随着无线通信技术的发展，天线应用领域也不断增加。不同的信号频段、应用领域都需要不同类型的天线。其中无线通信的915MHz频段，该频段波长达到327.9mm，因此该频段天线存在结构复杂，尺寸较大，剖面较大的缺点。而广泛使用的微带天线由于其固有的性质，存在带宽窄的特点，尤其是工作频率在1GHz以下的微带天线，其相对带宽只有百分之几，有些微带天线的相对带宽甚至只有百分之零点几，难以满足宽频带的应用需求。鉴于此，急需一种新型低剖面、超宽带的微带天线。

实用新型内容

针对上述现有技术的问题，本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种低剖面超宽带微带天线，具有低剖面、超宽带、增益高、辐射方向稳定、结构简单、成本低、易于制造的优点。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种低剖面超宽带微带天线，包括：

中间介质板，分别贴设在所述中间介质板两侧的第一金属贴片和第二金属贴片，所述第一金属贴片和第二金属贴片分布在中间介质板的两端；

所述第一金属贴片和第二金属贴片由从靠近中间介质板中间的一端到远离中间介质板中间的另一端分别形成馈电贴片部分、细长型微带线部分、渐变式微带贴片部分和矩形微带贴片部分；

其中馈电贴片部分的宽度是细长型微带线部分的宽度的2倍以上且小于等于渐变式微带贴片部分的宽度，渐变式微带贴片部分的宽度从靠近细长型微带线部分向着远离所述细长型微带线部分的方向逐渐变大，所述矩形微带贴片部分的宽度不变且大于等于所述细长型微带线部分的宽度；

所述第一金属贴片和第二金属贴片所述馈电贴片部分在平行于中间介质板的投影面上部分重合；

所述第一金属贴片和第二金属贴片通过穿过所述中间介质板的导电过孔电性连接。

优选地，本实用新型的低剖面超宽带微带天线，

所述渐变式微带贴片部分为三角形，馈电贴片部分、细长型微带线部分和矩形微带贴片部分均为矩形。

优选地，本实用新型的低剖面超宽带微带天线，所述渐变式微带贴片部分为直角三角形，直角三角形的高与底边的比例为5:9～10。

优选地，本实用新型的低剖面超宽带微带天线，所述馈电贴片部分的宽度与细长型微带线部分的宽度之比为1:4-5。

优选地，本实用新型的低剖面超宽带微带天线，第一金属贴片的馈电贴片部分开有孔，从而使得射频SMA接头的内芯能够与第一金属贴片焊接在一起；

第二金属贴片的馈电贴片部分开有孔，防止射频SMA接头的内芯与第二金属贴片接触。

优选地，本实用新型的低剖面超宽带微带天线，所述射频SMA接头的接地端与第二金属贴片焊接在一起。

优选地，本实用新型的低剖面超宽带微带天线，所述中间介质板为FR-4环氧玻璃布层压板材料。

优选地，本实用新型的低剖面超宽带微带天线，所述第一金属贴片和第二金属贴片材料为铜。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的低剖面超宽带微带天线包括中间介质板和分别贴设在所述中间介质板两侧的第一金属贴片和第二金属贴片，两块贴片具有重合部分，该重合部分相当于给该天线增加了容性加载，从而抵消天线阻抗的感性部分。调整该部分的重合长度相当于调整等效电容，可以对输入阻抗进行微调。当等效电容与天线的等效电感部分相反时，天线的输入阻抗即可以所需值，降低天线能量反射，提高天线辐射效率。渐变式微带贴片部分和矩形微带贴片部分能够使得在不同频率信号馈电下，天线的输入阻抗缓慢变化。细长型微带线部分可以用来调节天线的谐振频率，使得天线工作在一定的中心频率附近，具有调整天线输入阻抗的功能。尤其是渐变式微带线结构可以实现不同输入频率信号下，电流流过的路径都接近四分之一波长，在较大频率范围内天线的输入阻抗都接近一定值，最终实现天线超宽带的特点。本申请的天线具有低剖面、超宽带、增益高、辐射方向稳定、结构简单、成本低、易于制造的优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请的技术方案进一步说明。

图1是本申请实施例的低剖面超宽带微带天线的主视图；

图2是本申请实施例的低剖面超宽带微带天线的立体图；

图3是本申请实施例的低剖面超宽带微带天线的反射系数；

图4是本申请实施例的低剖面超宽带微带天线的电压驻波比；

图5是本申请实施例的低剖面超宽带微带天线的在915MHz的辐射方向图。

图中的附图标记为：

1-中间介质板

2-第一金属贴片

3-第二金属贴片

4-导电过孔

31-矩形微带贴片部分

32-渐变式微带贴片部分

33-细长型微带线部分

34-馈电贴片部分。

具体实施方式

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。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请的技术方案。

实施例

本实施例提供一种低剖面超宽带微带天线，如图1和图2所示，包括：

中间介质板1，分别贴设在所述中间介质板1两侧的第一金属贴片2和第二金属贴片3，所述第一金属贴片2和第二金属贴片3分布在中间介质板1的两端；

所述第一金属贴片2和第二金属贴片3由从靠近中间介质板1中间的一端到远离中间介质板1中间的另一端分别形成馈电贴片部分34、细长型微带线部分33、渐变式微带贴片部分32和矩形微带贴片部分31组成；

其中馈电贴片部分34的宽度(图1中上下方向为宽度，左右方向为长度)是细长型微带线部分33的宽度的两倍以上且小于等于渐变式微带贴片部分32的宽度，渐变式微带贴片部分32的宽度从靠近细长型微带线部分33向着远离所述细长型微带线部分33的方向逐渐变大，所述矩形微带贴片部分31的宽度不变且大于等于所述细长型微带线部分33的宽度；

所述第一金属贴片2和第二金属贴片3所述馈电贴片部分34在平行于中间介质板1的投影面上部分重合；

所述第一金属贴片2和第二金属贴片3通过穿过所述中间介质板1的导电过孔4电性连接(导电过孔4穿过了中间介质板1、第一金属贴片2和第二金属贴片3)。

中间介质板使用的是FR-4环氧玻璃布层压板，相对介电常数为4.0-5.0。第一金属贴片2和第二金属贴片3材料为铜。

第一金属贴片2和第二金属贴片3厚度为0.02-0.05mm。

第一金属贴片2的馈电贴片部分开有一个直径为0.8-1.5mm的孔，从而使得射频SMA接头的内芯能够与第一金属贴片2焊接在一起。

第二金属贴片3的馈电贴片部分开有一个直径为1.5-2.5mm的孔，防止射频SMA接头的内芯与第二金属贴片3接触。所述射频SMA接头的接地端与第二金属贴片3焊接在一起。

射频SMA接头与第一金属贴片2和第二金属贴片3分别焊接在一起，实现射频馈电。

上述实施例中，低剖面超宽带微带天线包括中间介质板1和分别贴设在所述中间介质板1两侧的第一金属贴片2和第二金属贴片3，第一金属贴片2和第二金属贴片3在中间位置具有重合部分，该重合部分相当于给该天线增加了容性加载，从而抵消天线阻抗的感性部分。调整该部分的重合长度相当于调整等效电容，可以对输入阻抗进行微调。当等效电容与天线的等效电感部分相反时，天线的输入阻抗即可以达到50Ohm，降低天线能量反射，提高天线辐射效率。细长型微带线部分可以用来调节天线的谐振频率，使得天线工作在一定的中心频率附近，具有调整天线输入阻抗的功能。渐变式微带贴片部分和矩形微带贴片部分能够使得在不同频率信号馈电下，天线的输入阻抗缓慢变化。尤其是渐变式微带线结构可以实现不同输入频率信号下，电流流过的路径都接近四分之一波长，在较大频率范围内天线的输入阻抗都接近一定值(如50Ohm)，最终实现天线超宽带的特点。

通过软件对本实施例的低剖面超宽带微带天线进行仿真分析，得到结果如下，图3-图5为相关的仿真数据图：

在中心频率915MHz处，输入阻抗为47.5Ohm+3.4*j，十分接近50Ohm，电压驻波比为1.09，反射系数达到-27.3dB，其中反射系数小于-10dB带宽为860MHz～986MHz，绝对带宽为126MHz，相对带宽达到13.8％，具有超宽带性能。在915MHz处的增益达到2.16dBi，辐射方向图如图3所示，该天线具有稳定的全向辐射特性。通过调节各部分的尺寸(宽度和长度)所有的仿真结果表明该天线带宽能够完全覆盖中国规定的RFID频段920MHz～925MHz、GSM上行频段885MHz～915MHz、GSM下行频段930MHz～960MHz、航空导航频段925MHz～930MHz、CDMA下行频段870MHz～880MHz，应用场景灵活多变。

以上述依据本申请的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种低剖面超宽带微带天线，其特征在于，包括：

中间介质板(1)，分别贴设在所述中间介质板(1)两侧的第一金属贴片(2)和第二金属贴片(3)，所述第一金属贴片(2)和第二金属贴片(3)分布在中间介质板(1)的两端；

所述第一金属贴片(2)和第二金属贴片(3)由从靠近中间介质板(1)中间的一端到远离中间介质板(1)中间的另一端分别形成馈电贴片部分(34)、细长型微带线部分(33)、渐变式微带贴片部分(32)和矩形微带贴片部分(31)；

其中馈电贴片部分(34)的宽度是细长型微带线部分(33)的宽度的2倍以上且小于等于渐变式微带贴片部分(32)的宽度，渐变式微带贴片部分(32)的宽度从靠近细长型微带线部分(33)向着远离所述细长型微带线部分(33)的方向逐渐变大，所述矩形微带贴片部分(31)的宽度不变且大于等于所述细长型微带线部分(33)的宽度；

所述第一金属贴片(2)和第二金属贴片(3)所述馈电贴片部分(34)在平行于中间介质板(1)的投影面上部分重合；

所述第一金属贴片(2)和第二金属贴片(3)通过穿过所述中间介质板(1)的导电过孔(4)电性连接。

2.根据权利要求1所述的低剖面超宽带微带天线，其特征在于，

所述渐变式微带贴片部分(32)为三角形，馈电贴片部分(34)、细长型微带线部分(33)和矩形微带贴片部分(31)均为矩形。

3.根据权利要求2所述的低剖面超宽带微带天线，其特征在于，所述渐变式微带贴片部分(32)为直角三角形，直角三角形的高与底边的比例为5:9～10。

4.根据权利要求1-3任一项所述的低剖面超宽带微带天线，其特征在于，所述馈电贴片部分(34)的宽度与细长型微带线部分(33)的宽度之比为1:4-5。

5.根据权利要求1-3任一项所述的低剖面超宽带微带天线，其特征在于，第一金属贴片(2)的馈电贴片部分开有孔，从而使得射频SMA接头的内芯能够与第一金属贴片(2)焊接在一起；

第二金属贴片(3)的馈电贴片部分开有孔，防止射频SMA接头的内芯与第二金属贴片(3)接触。

6.根据权利要求5所述的低剖面超宽带微带天线，其特征在于，所述射频SMA接头的接地端与第二金属贴片(3)焊接在一起。

7.根据权利要求1-3任一项所述的低剖面超宽带微带天线，其特征在于，所述中间介质板为FR-4环氧玻璃布层压板材料。

8.根据权利要求1-3任一项所述的低剖面超宽带微带天线，其特征在于，所述第一金属贴片(2)和第二金属贴片(3)材料为铜。

Images