CN211238500U - 平面磁电偶极子天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及无线通信技术领域，更具体地，涉及平面磁电偶极子天线，包括有介质基板，其中，介质基板的下表面设有反射地板，介质基板的上表面设有组合贴片，介质基板设有通孔，通孔内设有与反射地板连接的短路柱，组合贴片设有半圆环贴片、微带贴片、微带馈线，半圆环贴片的一端连接短路柱，另一端连接微带馈线，微带馈线连接微带贴片，微带馈线设有馈线端口，馈线端口与反射地板连接。本实用新型具有天线的结构从立体化趋向于平面化，尺寸大大减少，在其结构的改变下，实现较宽的频带、更稳定的频率特性。

Description

平面磁电偶极子天线

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术领域，更具体地，涉及平面磁电偶极子天线。

背景技术

射频技术的发展对各式各样的现代无线通信系统的研究设计提供了技术支持。无论是遵循2G、3G、LTE中哪一种通信标准，电子设备都需要依靠电磁波与基站进行通信。为了在多传输路径的复杂电磁环境中使通信系统具有优异的信息传输能力，结构精密的天线必不可少。天线作为通信系统中的“联络兵”，更是背负着发送与接收电磁波的重要任务。因此，所设计的基站天线需要具有较宽的工作频带、良好的定向性、稳定的增益、紧凑的结构等。互补天线的理论早在1954年就被Clavin等人提出，并在之后得到了广泛的关注与研究。Luk等人在2006年根据互补天线的理论提出了一种结构简单、性能良好的电磁偶极子天线。该天线使过r型探针进行馈电，具有良好的阻抗匹配特性，较宽的带宽，稳定的增益及较低的后瓣，完美的解决了宽带贴片基站天线与偶极子基站天线在整个工作频带内后瓣比较大、增益不稳定、方向图不稳定的问题。

随着天线技术和理论的不断发展，几十年的研究过程中出现了许多不同结构的宽带天线，在经典天线理论和实际应用中，还是属偶极子天线是最常用的天线形式，因为偶极子天线结构简单，方向性较好，制作简单，许多宽带结构天线使用偶极子作为天线单元或者使用变形的偶极子形式。但是传统的偶极子也存在带宽内增益不稳定、E面H面方向图不一致等缺点。为了解决这些问题，随着学者的不断研究通过组合电偶极子和磁偶极子来形成互补型天线的思路被提出来。通过减少天线尺寸，将传统的接地垂直贴片放置平面，低剖面磁电偶极子天线的方向图及增益在整个工作带宽内非常稳定。此外，考虑天线的工作带宽能够覆盖3300-3400MHz的室内5G等通信频段并具有良好的阻抗匹配性。

实用新型内容

本实用新型为克服上述现有技术所述的带宽内增益不稳定的问题，提供平面磁电偶极子天线，具有天线的结构从立体化趋向于平面化，尺寸大大减少，在其结构的改变下，实现较宽的频带、更稳定的频率特性。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：平面磁电偶极子天线，包括有介质基板，其中，介质基板的下表面设有反射地板，介质基板的上表面设有组合贴片，介质基板设有通孔，通孔内设有与反射地板连接的短路柱，组合贴片设有半圆环贴片、微带贴片、微带馈线，半圆环贴片的一端连接短路柱，另一端连接微带馈线，微带馈线连接微带贴片，微带馈线设有馈线端口，馈线端口与反射地板连接。

在一个实施方式中，反射地板设于介质基板下表面一侧，组合贴片设于介质基板上表面与反射地板在水平方向上相对的一侧。

优选地，微带贴片与微带馈线垂直连接，微带贴片在介质基板上的设置方向与半圆环贴片的两个端部所在的直线方向平行。

优选地，半圆环贴片与微带馈线的中部位置连接。

优选地，微带贴片与微带馈线的连接点位于微带馈线与馈线端口的连接点及半圆环贴片与微带馈线的连接点之间。

在一个实施方式中，短路柱为铜柱。

在一个实施方式中，反射地板为铜材质。

本实用新型与现有技术相比，具有以下特点：

本实用新型将传统垂直接地短路辐射的单元改变为设于介质基板上的平面型，巧妙运用在基板上开槽的方式将其与反射地板连接，大大减少天线的尺寸，降低天线制作成本，天线结构更为简单，传统结构上的磁偶极子与电偶极子垂直放置不易与射频电路相结合，本实用新型的平面磁电偶极子较为容易的与射频电路相结合。本实用新型具有更大的带宽，电偶极子与磁偶极子各产生一个谐振点，拉近两者距离可增大天线整体带宽，同时具有更稳定的频率特性，实现良好的方向图。

附图说明

图1是本实用新型实施例中整体结构示意图。

图2是本实用新型实施例中整体结构示意图。

图3是本实用新型实施例中侧面剖视图。

图4是本实用新型实施例中介质基板的上表面视图。

图5是本实用新型实施例中介质基板的下表面视图。

图6是本实用新型实施例中介质基板上表面结构的尺寸标注图。

图7是本实用新型实施例中介质基板下表面结构的尺寸标注图。

图8是本实用新型实施例中平面磁电偶极子天线的测试S参数曲线图。

图9是本实用新型实施例中激励的具有两个谐振频点的磁电偶极子天线的3.492GHz仿真表面电流分布图。

图10是本实用新型实施例中天线(3.492GHz)激励的xoz面测试方向图。

图11是本实用新型实施例中天线(3.492GHz)激励的yoz面测试方向图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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实用新型和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例：

如图1至如图5所示，本实用新型提供平面磁电偶极子天线，包括有使用 FR-4板材作为基板材质的介质基板1，在介质基板1上表面设有组合贴片，组合贴片设有半圆环贴片5、微带贴片4、微带馈线3，组合贴片就可以通过印刷方式在介质基板1上设置。组合贴片的下表面设有反射地板2，反射地板2设置在介质基板1下表面的一侧，组合贴片设于介质基板1上表面与反射地板2 在水平方向上相对的一侧，组合贴片在下表面上的投影与反射地板2分别位于介质基板1下表面的两侧。

半圆环贴片5连接微带馈线3，微带馈线3连接微带贴片4，微带馈线3连接馈线端口8，馈线端口8连接反射地板2，微带贴片4与微带馈线3垂直连接，微带贴片4在介质基板1上的设置方向与半圆环贴片5的两个端部所在的直线方向平行，接线端口为半圆环贴片5、微带贴片4、微带馈线3馈电。

半圆环贴片5与微带馈线3的中部位置连接，微带馈线3与馈线端口相对的一端延伸至半圆环贴片5的两个端部之间。

微带贴片4与微带馈线3的连接点位于微带馈线3与馈线端口的连接点及半圆环贴片5与微带馈线3的连接点之间，微带贴片4、微带馈线3及半圆环贴片5组成类似“5”的形状。

介质基板1设有通孔7，通孔7内安装铜材质的短路柱6，短路柱6的一端与反射底板连接，另一端与半圆环贴片5连接。

作为一个实例，当要求中心频率f0＝3.492GHz时，可以采用相对介电常数为4.4、厚度为c＝1.6mm的介质板做介质基板1，电偶极子辐射单元的微带贴片 4长度取18mm；磁偶极子辐射单元的半圆环贴片5内径外径分别为11.8mm、 14mm；微带馈线3长度取32.4mm；反射地板2长度取53.7mm。短路柱6的半径取0.5mm，通孔7的半径为1mm，通孔7及短路柱6的设置位置为通孔7 及短路柱6的中心距离基板下边缘43.4mm。

图8是平面磁电偶极子天线的仿真S参数，图9平面磁电偶极子天线的仿真表面电流分布图，可以看到天线在2.7G-3.8GHz带宽内，反射系数均小于 -10dB，说明其匹配效果较为理想。

图5为介质基板1下表面的电气结构图，阴影填充部分为反射地板2，其余部分为介质基板1。

图2、图6、图7为各部分电气结构的尺寸标注图。

结合图2，图6，图7的尺寸标注，本实施例中磁电偶极子天线的具体参数如下：介质基板1的材料为FR4介电常数为4.4，厚度c为1.6mm，长度a 为53.7mm，宽度b为43mm。

介质基板1下表面阴影填充部分为截止地板，长度2a及宽度2b分别为 43mm、19.2mm。

微带贴片4的长度4a、宽度4b及距离介质基板1边缘的间距11a分别为 18mm、4mm及8.4mm。

半圆环贴片5外环半径5a、内环半径5b分别14mm、11.8mm；外径与矩形贴片的间距12a为4.3mm；内径与微带馈线3终端距离长度13a为13.5mm。

微带馈线3长度3a、宽度3b分别为32.4mm、2mm；微带馈线3左侧离介质基板1右侧长度2b为19.2mm。短路柱6半径6r为0.5mm，介质基板1 所挖的通孔7半径7r为1mm，短路柱6及通孔7的中心到基板下边缘的距离长度6a为43.4mm。在工作频段内天线E面最大辐射方向为270°，H面的最大辐射方向为180°，且该平面磁电偶极子天线的在工作频段内有较好的增益，具体如如图10、图11天线的仿真测试方向所示。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.平面磁电偶极子天线，包括有介质基板，其特征在于，所述介质基板的下表面设有反射地板，所述介质基板的上表面设有组合贴片，所述介质基板设有通孔，所述通孔内设有与反射地板连接的短路柱，所述组合贴片设有半圆环贴片、微带贴片、微带馈线，所述半圆环贴片的一端连接短路柱，另一端连接微带馈线，所述微带馈线连接微带贴片，所述微带馈线设有馈线端口，所述馈线端口与反射地板连接。

2.根据权利要求1所述的平面磁电偶极子天线，其特征在于，所述反射地板设于介质基板下表面一侧，所述组合贴片设于介质基板上表面与反射地板在水平方向上相对的一侧。

3.根据权利要求2所述的平面磁电偶极子天线，其特征在于，所述微带贴片与微带馈线垂直连接，所述微带贴片在介质基板上的设置方向与半圆环贴片的两个端部所在的直线方向平行。

4.根据权利要求3所述的平面磁电偶极子天线，其特征在于，所述半圆环贴片与微带馈线的中部位置连接。

5.根据权利要求4所述的平面磁电偶极子天线，其特征在于，所述微带贴片与微带馈线的连接点位于微带馈线与馈线端口的连接点及半圆环贴片与微带馈线的连接点之间。

6.根据权利要求1所述的平面磁电偶极子天线，其特征在于，所述短路柱为铜柱。

7.根据权利要求1所述的平面磁电偶极子天线，其特征在于，所述反射地板为铜材质。

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