CN210628485U - 一种低剖面超宽带全向天线 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种低剖面超宽带全向天线，其包括天线底板、金属圆盘和设置于天线底板与金属圆盘之间的天线组件；天线组件包括至少一个片状或块状的天线板；天线板包括介质基板和形成于介质基板上且位于底边和顶边之间的辐射贴片，辐射贴片的一边靠近天线板的顶边设置，辐射贴片的宽度由顶边向底边逐渐变窄。本申请的天线将辐射贴片越靠近天线底板，宽度设计得越窄，相较于矩形贴片，使得天线具有更宽的阻抗带宽，从而使天线具有更好的宽带性，更易满足超宽带的需求。

Description

一种低剖面超宽带全向天线

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种低剖面超宽带全向天线。

背景技术

天线作为无线电系统中有效接收和发射电磁波的装置，其性能优劣往往会对无线电系统整体的性能起决定性作用。随着无线通信技术的迅猛发展以及个人通信需求的增长，原有的电磁频谱变得非常拥挤，而超宽带(Ultra-Wideband，UWB)技术恰好具有解决这一问题的潜力，超宽带技术是利用纳秒级的时域短脉冲信号进行无线通信，在频域内，这种脉冲信号可以覆盖非常宽的带宽，因此要求超宽带天线具有辐射和接收时域短脉冲信号的能力，即拥有几个甚至十几个倍频程的阻抗带宽。2002年2月，美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission，FCC)批准了3.1GHz-10.6GHz的频段作为UWB的民用频段，主要应用于室内通信、高速无线局域网、家庭网络、安全检测、位置测定、安检雷达等领域，加快了UWB技术的发展步伐。UWB系统主要针对的是短距离高速无线通信和传感网络应用，现有技术的天线结构在阻抗带宽、稳定的频域特性以及小尺寸、低剖面方面都需要进一步改进。

发明内容

本申请提供一种低剖面超宽带全向天线，其包括天线底板和设置于天线底板上的天线组件；天线组件包括至少一个片状或块状的天线板；天线板具有接触天线底板的底边和与底边相对的顶边，天线板包括介质基板和形成于介质基板上且位于底边和顶边之间的辐射贴片，辐射贴片的一边靠近天线板的顶边设置，辐射贴片的宽度由顶边向底边逐渐变窄。

本申请的天线将辐射贴片越靠近天线底板，宽度设计得越窄，相较于矩形贴片，使得天线具有更宽的阻抗带宽，从而使天线具有更好的宽带性，更易满足超宽带的需求。

附图说明

图1为实施例一的低剖面超宽带全向天线结构示意图；

图2为实施例一的天线组件结构示意图；

图3为实施例一的低剖面超宽带全向天线侧视图；

图4为实施例一的低剖面超宽带全向天线俯视图；

图5为实施例一的低剖面超宽带全向天线结构示意图；

图6为实施例二的天线组件结构示意图；

图7为实施例三的天线组件结构示意图；

图8为实施例四的天线组件结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

实施例一：

如图1-5所示为本实施例的低剖面超宽带全向天线，其包括天线底板4、天线接头5、顶部盘1(即金属圆盘)和设置于天线底板4与金属圆盘1之间的天线组件。

天线组件包括片状或块状的第一天线板2和第二天线板3，第二天线板3具有第二天线板底边和与第二天线板底边相对的第二天线板顶边，第二天线板底边沿第一方向延伸安装在天线底板4上，第二天线板3还具有沿第二天线板顶边向第二天线板底边延伸的第二凹槽8。

第一天线板2具有第一天线板底边和与第一天线板底边相对的第一天线板顶边，第一天线板2还具有沿第一天线板底边向第一天线板顶边延伸的第一凹槽7，第一天线板2嵌入第二凹槽8内并沿不同于第一方向的第二方向延伸设置，第一凹槽7和第二凹槽8相互交叉嵌套，本实施例中，第一方向和第二方向垂直。从天线底板所在的平面看，第一天线板2和第二天线板3相互垂直地设置于天线底板4上，或者说，第一天线板2和第二天线板3呈“十”字形交叉设置于天线底板4上。

第一天线板2和第二天线板3的底边到顶边宽度相同，第一凹槽7的深度和第二凹槽8的深度分别等于宽度的一半，使得第一凹槽7和第二凹槽8相互交叉嵌套后第一天线板底边与天线底板4抵接，且第一天线板顶边和第二天线板顶边抵接金属圆盘1。

第一天线板2和第二天线板3的长度(图3中A、B点之间的距离)取决于顶端的金属圆盘和辐射贴片的尺寸大小，由于介质板主要起到固定作用，第一天线板2和第二天线板3的长度与金属圆盘直径一致，约为最低工作频点(3GHz)的半波长。

本实施例为解决超宽带单极天线高度较高的问题，将天线设计为低剖面，即让天线在保持良好性能的情况下尽量降低高度，即尽量降低第一天线板2和第二天线板3的高度(即金属圆盘1与天线底板4之间的距离，图3中A、C点之间的距离)，具体地，天线工作频段为3GHz～9GHz，第一天线板2和第二天线板3的高度为8mm，天线高度最终能达到最低工作频点的0.08个波长。

第一天线板底边的两端分别包括矩形的底边凸台111，天线底板4包括与第一天线板底边的两处底边凸台111对应的两处矩形底扣槽9，第一天线板底边的两处底边凸台111与对应的天线底板4的两处底扣槽9相互契合或扣合。第二天线板底边的两端分别包括矩形的底边凸台111，天线底板4包括与第二天线板底边的两处底边凸台111对应的两处矩形底扣槽9，第二天线板底边的两处底边凸台111与对应的天线底板4的两处底扣槽9相互契合或扣合。

第一天线板顶边的两端分别包括矩形的顶边凸台112，金属圆盘1包括与第一天线板顶边的两处顶边凸台112对应的两处矩形顶扣槽6，第一天线板顶边的两处顶边凸台112与对应的金属圆盘1的两处顶扣槽6相互契合或扣合。第二天线板顶边的两端分别包括矩形的顶边凸台112，金属圆盘1包括与第二天线板顶边的两处顶边凸台112对应的两处矩形顶扣槽6，第二天线板顶边的两处顶边凸台112与对应的金属圆盘1的两处顶扣槽6相互契合或扣合。金属圆盘1的顶扣槽与顶边凸台进一步利用焊接方式固定，从而金属圆盘1与天线组件的辐射贴片相连接并位于天线最上端，金属圆盘1的直径设计为接近天线最低频点的半波长。

天线接头5包括相互连接的馈针51和固定端52，天线底板4的中心包括天线底板圆孔10；馈针51插入天线底板圆孔10并接触到与第一天线板2和第二天线板3，馈针51与第一天线板2及第二天线板3通过焊锡焊合从而实现牢固连接，还使得天线组件可以贯穿天线接头内芯。

天线板包括介质基板和形成于介质基板上且位于底边和顶边之间的辐射贴片，辐射贴片的一边靠近天线板的顶边设置，辐射贴片的宽度由顶边向底边逐渐变窄，介质基板可选用材质较硬的板材。

优选地，第一天线板2的介质基板的一面上印制有辐射贴片20，该辐射贴片20为半椭圆形、半圆形或“D”形，其一边沿第一天线板顶边设置，该辐射贴片20靠近天线板底边的另一边为弧形且该弧形边上具有若干纵向槽22，从而辐射贴片为朝向天线底板4的底边开口的梳状。第二天线板3的介质基板的一面上也印制有辐射贴片20，该辐射贴片20为半椭圆形、半圆形或“D”形，其一边沿第二天线板顶边设置，该辐射贴片20的另一边为弧形且该弧形边上具有若干纵向槽22，从而辐射贴片为朝向天线底板4的底边开口的梳状。

第一天线板2的辐射贴片20上还设计有位于第一开槽7两侧(即辐射贴片中线两侧)的两处矩形的横向槽21，该两处横向槽21与第一天线板顶边平行。第二天线板3的辐射贴片20上也设计有位于第二开槽8两侧(即辐射贴片中线两侧)的两处矩形的横向槽21，该两处横向槽21与第二天线板顶边平行。

实施例二：

如图6所示为本实施例天线的第一天线板2和第二天线板3的结构示意图，本实施例与实施例一的区别在于，实施例一的天线板只有一面印制有辐射贴片，而本实施例的第一天线板2和第二天线板3均是两面印制辐射贴片，天线板两面的辐射贴片通过金属通孔23或者导线实现连通，天线板两面的辐射贴片都是分别在介质基板上印刷制成，两面的辐射贴片在天线板的顶边不相连接。

本实施例的其他技术特征与实施例一一致，故不再赘述。

实施例三：

如图7所示为本实施例天线的第一天线板2和第二天线板3的结构示意图，本实施例与实施例一的区别在于，实施例一的天线板上辐射贴片为半椭圆形、半圆形或“D”形，而本实施例的第一天线板2和第二天线板3上辐射贴片为倒三角形，其三角形底边沿天线板连接顶部盘的边设置，其三角形顶角靠近天线底板(从实际产品的角度看待，也可以认为是倒梯形，其梯形底边沿天线板连接顶部盘的边设置，其梯形顶边靠近天线底板；梯形底边为梯形的长边，梯形顶边为梯形的短边，梯形底边与梯形顶边相互平行)。

本实施例的其他技术特征与实施例一一致，故不再赘述。

实施例四：

如图8所示为本实施例天线的第一天线板2和第二天线板3的结构示意图，本实施例与实施例一的区别在于，实施例一的天线板上辐射贴片为半椭圆形、半圆形或“D”形，而本实施例的第一天线板2和第二天线板3上辐射贴片为倒三角形，其三角形底边沿天线板连接顶部盘的边设置，其三角形顶角靠近天线底板(从实际产品的角度看待，也可以认为是倒梯形，其梯形底边沿天线板连接顶部盘的边设置，其梯形顶边靠近天线底板)。另外，实施例一的天线板只有一面印制有辐射贴片，而本实施例的第一天线板2和第二天线板3均是两面印制辐射贴片，天线板两面的辐射贴片通过金属通孔23或者导线实现连通，天线板两面的辐射贴片都是分别在介质基板上印刷制成。

本实施例的其他技术特征与实施例一一致，故不再赘述。

本申请的低剖面超宽带全向天线，通过将天线组件设计成交叉形式的结构，能够更加牢固地将天线底板、天线组件以及金属圆盘进行固定，可以极大的降低天线的高度，减小天线的尺寸，进一步实现了天线的低剖面和小型化，还能使天线在水平全向特性和低频带宽方面得以优化。两天线板优选地相互垂直设置，使得天线表面电流分布在空间上更为均匀，在水平面上天线具有更好的全向性，在操作方面也能更简单便捷地固定。将辐射贴片设计成半椭圆形、半圆形、“D”形、倒三角形或倒梯形等形状，相较于矩形贴片，使得天线具有更宽的阻抗带宽，从而使天线具有更好的宽带性，更易满足超宽带的需求。将辐射贴片上设计成梳状并开出横向槽，使沿天线表面边缘电流路径变长，即延长天线电流路径长度，改变辐射贴片电流分布，使天线低频截止频率向低频方向移动，从而改善天线低频带宽，实现天线的小型化，进一步展宽低频带宽。天线高度设计约为天线最低频点0.08个波长，在实现天线高度极大降低的前提下同时拥有了良好的辐射特性，具有巨大的实用价值。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (9)

1.一种低剖面超宽带全向天线，其特征在于，

包括天线底板(4)和设置于所述天线底板上的天线组件；

所述天线组件包括至少一个片状或块状的天线板；

所述天线板具有接触天线底板的底边和与底边相对的顶边，所述天线板包括介质基板和形成于介质基板上且位于底边和顶边之间的辐射贴片，所述辐射贴片的一边靠近所述天线板的顶边设置，所述辐射贴片的宽度由顶边向底边逐渐变窄。

2.如权利要求1所述的天线，其特征在于，

所述辐射贴片靠近天线板底边的另一边为弧形，以使所述辐射贴片为半椭圆形、半圆形或“D”形；

或者，所述辐射贴片为倒三角形，其三角形底边靠近所述天线板的顶边设置，其三角形顶角靠近所述天线底板；

或者，所述辐射贴片为倒梯形，其梯形底边靠近所述天线板的顶边设置，其梯形顶边靠近所述天线底板。

3.如权利要求1所述的天线，其特征在于，

所述辐射贴片为朝向所述天线底板的底边开口的梳状，所述辐射贴片包括位于其中线两侧的两处横向槽(21)。

4.如权利要求1所述的天线，其特征在于，

所述天线板的一面设置辐射贴片；或者，所述天线板的两面设置辐射贴片，两面的辐射贴片通过金属通孔或者导线相互连通。

5.如权利要求1-4任一项所述的天线，其特征在于，

所述天线组件包括第一天线板(2)和第二天线板(3)；

所述第二天线板(3)具有第二天线板底边和与第二天线板底边相对的第二天线板顶边，第二天线板底边沿第一方向延伸安装在天线底板(4)上，所述第二天线板(3)还具有沿第二天线板顶边向第二天线板底边延伸的第二凹槽；

所述第一天线板(2)嵌入第二凹槽内并沿不同于第一方向的第二方向延伸设置。

6.如权利要求5所述的天线，其特征在于，

所述第一方向和第二方向垂直；

所述第一天线板(2)具有第一天线板底边和与第一天线板底边相对的第一天线板顶边，所述第一天线板(2)还具有沿第一天线板底边向第一天线板顶边延伸的第一凹槽，所述第一凹槽和第二凹槽相互交叉嵌套。

7.如权利要求6所述的天线，其特征在于，

第一天线板(2)和第二天线板(3)的底边到顶边宽度相同，第一凹槽的深度和第二凹槽的深度分别等于所述宽度的一半，使得第一凹槽和第二凹槽相互交叉嵌套后第一天线板底边与天线底板(4)抵接。

8.如权利要求7所述的天线，其特征在于，

所述第一天线板底边的两端分别包括底边凸台(111)，所述天线底板包括与所述第一天线板底边的两处底边凸台对应的两处底扣槽(9)，所述第一天线板底边的两处底边凸台与对应的所述天线底板的两处底扣槽相互契合/扣合；

所述第二天线板底边的两端分别包括底边凸台(111)，所述天线底板包括与所述第二天线板底边的两处底边凸台对应的两处底扣槽(9)，所述第二天线板底边的两处底边凸台与对应的所述天线底板的两处底扣槽相互契合/扣合；

所述天线还包括顶部盘(1)，所述第一天线板和所述第二天线板设置于所述天线底板与所述顶部盘之间；

所述第一天线板顶边的两端分别包括顶边凸台(112)，顶部盘包括与所述第一天线板顶边的两处顶边凸台对应的两处顶扣槽(6)，所述第一天线板顶边的两处顶边凸台与对应的顶部盘的两处顶扣槽相互契合/扣合；

所述第二天线板顶边的两端分别包括顶边凸台(112)，顶部盘包括与所述第二天线板顶边的两处顶边凸台对应的两处顶扣槽(6)，所述第二天线板顶边的两处顶边凸台与对应的顶部盘的两处顶扣槽相互契合/扣合。

9.如权利要求5所述的天线，其特征在于，

还包括天线接头(5)，所述天线接头包括相互连接的馈针(51)和固定端(52)；

所述天线底板的中心包括天线底板圆孔(10)；

所述馈针插入所述天线底板圆孔从而与所述第一天线板和所述第二天线板连接；

所述第一天线板的长度和所述第二天线板的长度为所述天线最低工作频点的半波长；

所述第一天线板的高度和所述第二天线板的高度为所述天线最低工作频点的0.08个波长。

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