CN211879612U - 一种高增益的多频小型化全向天线 - Google Patents
一种高增益的多频小型化全向天线 Download PDFInfo
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Abstract
本申请实施例提供了一种高增益的多频小型化全向天线，包括：PCB板、馈地面天线走线、馈电面天线走线及馈电线；所述馈地面天线走线与所述馈电面天线走线分别设置于PCB板的两面，所述馈地面天线走线与所述馈电面天线走线均包括N个天线单元，其中N大于等于1；每个所述天线单元包括多频偶极子臂，所述多频偶极子臂包括多对偶极子臂，每个所述天线单元的部分偶极子臂设置于该天线单元所在PCB板面的反面，与位于该天线单元所在PCB板面的同频的偶极子臂结构对称；所述馈电线分别与所述馈地面天线走线、馈电面天线走线电连接，本申请实施例提供的天线在满足天线小型化的前提下，提高了多频天线的增益效果，并保证天线具有良好的全向特性。
Description
技术领域
本申请涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种高增益的多频小型化全向天线。
背景技术
全向天线已广泛应用在移动通信领域。在4G以及5G通信时代，由于无线数据传输的速度、容量以及稳定性要求的提高，适用于室内外移动通讯中继站的多频WLAN天线要求也越来越高，小型化、高增益、全向辐射将是未来多频WLAN天线的技术发展趋势。
现有技术印刷全向微带天线阵都是通过增加天线单元数和加大单元间距来实现天线增益的提升，但在目前产品小型化的背景下，直接增加阵列单元数或加大单元间距会导致天线的全向特性急剧恶化。如何在不改变天线尺寸的前提下，大幅度提升天线的增益，并保证天线具有良好的全向特性，是行业内亟待解决的难题。
实用新型内容
本申请实施例提供了一种高增益的多频小型化全向天线，以解决现有技术中无法在不改变天线尺寸的前提下提高天线增益的问题。
本申请提供的高增益的多频小型化全向天线，包括：PCB板、馈地面天线走线、馈电面天线走线及馈电线；
所述馈地面天线走线与所述馈电面天线走线分别设置于PCB板的两面，所述馈地面天线走线与所述馈电面天线走线均包括N个天线单元，其中N大于等于1；
每个所述天线单元包括多频偶极子臂，所述多频偶极子臂包括多对偶极子臂，每个所述天线单元的部分偶极子臂设置于该天线单元所在PCB板面的反面，与位于该天线单元所在PCB板面的同频的偶极子臂结构对称；
所述馈电线分别与所述馈地面天线走线、馈电面天线走线电连接。
进一步地，每个所述天线单元的多频偶极子臂包括：一对低频偶极子臂及两对高频偶极子臂；
所述每个所述天线单元的部分偶极子臂设置于该天线单元所在PCB板面的反面，与位于该天线单元所在PCB板面的同频的偶极子臂结构对称，具体为：
所述低频偶极子臂、及所述高频偶极子臂中的其中一对设置于该天线单元所在的PCB板面；
所述高频偶极子臂中的另一对设置于该天线单元所在PCB板面的反面，分别与设置在该天线单元所在PCB板面的高频偶极子臂结构对称设置。
优选地，PCB板正反面结构对称设置的高频偶极子臂之间间隔所述PCB板，直接耦合形成天线阵列；或者；
所述PCB板上设置有金属化通孔，所述PCB板正反面结构对称设置的高频偶极子臂通过金属化通孔电连接，耦合形成天线阵列。
进一步地，每个所述天线单元的一对低频偶极子臂采用凹字形结构，高频偶极子臂设置在凹字形内部的底部，所述凹字形结构的大小尺寸控制在0.2个低频中心频率波长范围。
进一步地，所述馈地面天线走线与所述馈电面天线走线包括的天线单元直线设置，采用串、并结合的馈电方式；
串联的天线单元之间采用蛇形全波长相位线级联，并联的天线单元之间采用阻抗匹配线级联，天线单元间距小于等于0.6个低频中心频率波长。
优选地，馈地面天线走线与所述馈电面天线走线分别包括3个天线单元；
所述馈电线为50欧姆的同轴馈电线，所述同轴馈电线的外导体焊接在馈地面天线走线上，内芯穿过所述PCB板上的非金属化过孔焊接在馈电面天线走线上；
所述同轴馈电线在馈地面天线走线与所述馈电面天线的焊接点，均位于两个天线单元之间，即两个并联天线单元之间的阻抗匹配线上。
进一步地，所述天线的高频频段范围为5.01GHz-6.08GHz。
优选地，所述PCB板的厚度范围为0.4mm～2mm。
优选地，所述天线的尺寸即所述PCB板的长度控制在(0.2+N*0.6)个低频中心频率波长范围内。
优先地，馈地面天线走线、馈电面天线走线印刷在所述PCB板两面。
由以上技术方案可知，本申请实施例提供的天线，在满足天线小型化、不增加天线单元尺寸及数量的前提下，通过将多频天线的偶极子臂分别在PCB板两侧双面印刷，形成互补对称结构和寄生结构，在改善上下两面辐射单元的结构对称性的同时并增加天线臂之间的耦合程度，提高了多频天线的增益效果，并保证天线具有良好的全向特性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例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为本申请实施例提供的一种高增益的多频小型化全向天线的结构示意图；
图2及图3为本申请实施例提供的天线的馈地面天线走线所在板面的正视图；
图4及图5为本申请实施例提供的天线的馈电面天线走线所在板面的正视图；
图6为本申请实施例提供的天线的电压驻波比；
图7本申请实施例提供天线的垂直辐射方向图；
图8是为本申请实施例提供天线的水平面辐射方向图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
参见图1，本申请实施例提供的一种高增益的多频小型化全向天线，该高增益的多频小型化全向天线，包括：馈电线1、PCB板3、馈地面天线走线2、及馈电面天线走线 4；
所述馈地面天线走线2与所述馈电面天线走线4分别设置于PCB板3的两面，所述馈地面天线走线2与所述馈电面天线走线4均包括N个天线单元，其中N大于等于1(图中以N为3示例)；
每个所述天线单元包括多频偶极子臂，所述多频偶极子臂包括多对偶极子臂，每个所述天线单元的部分偶极子臂设置于该天线单元所在PCB板面的反面，与位于该天线单元所在PCB板面的同频的偶极子臂结构对称；
所述馈电线1分别与所述馈地面天线走线2、馈电面天线走线4电连接。
本申请实施例的天线，在满足天线小型化、不增加天线单元尺寸及数量的前提下，通过将多频天线的偶极子臂分别在PCB板两侧双面印刷，形成互补对称结构和寄生结构，在改善上下两面辐射单元的结构对称性的同时并增加天线臂之间的耦合程度，提高了多频天线的增益效果，并保证天线具有良好的全向特性。
优选地，本申请实施例中，每个所述天线单元的多频偶极子臂包括：一对低频偶极子臂及两对高频偶极子臂；
优选地，在本申请中，上述高频及低频分别对应4G及5G，所述天线的高频频段范围为5.01GHz-6.08GHz。
所述每个所述天线单元的部分偶极子臂设置于该天线单元所在PCB板面的反面，与位于该天线单元所在PCB板面的同频的偶极子臂结构对称，具体为：
所述低频偶极子臂、及所述高频偶极子臂中的其中一对设置于该天线单元所在的PCB板面；
所述高频偶极子臂中的另一对设置于该天线单元所在PCB板面的反面，分别与设置在该天线单元所在PCB板面的高频偶极子臂结构对称设置，从而实现了在不改变天线尺寸的前提下，大幅度提升天线的高频增益，
PCB板正反面结构对称设置的高频偶极子臂之间间隔所述PCB板，直接耦合形成天线阵列；或者；
所述PCB板上设置有金属化通孔，所述PCB板正反面结构对称设置的高频偶极子臂通过金属化通孔电连接，耦合形成天线阵列。
进一步地，为了耦合效果，所述PCB板的厚度范围优选为0.4mm～2mm。
PCB板正反面结构对称设置的高频偶极子臂可以根据需要选择电连接或者间隔PCB 板直接耦合，电连接方式增益效果好于隔板直接耦合方式，隔板直接耦合可以省去PCB板上的金属化通孔，可以削减生产成本，且保证天线整体性能没有降低。
优选地，为进一步缩小天线单元尺寸，本实施例中的天线单元采用凹字形结构，每个所述天线单元的一对低频偶极子臂采用凹字形结构，高频偶极子臂设置在凹字形内部的底部，所述凹字形结构的大小尺寸控制在0.2个低频中心频率波长范围。
本实施例中，馈地面天线走线、馈电面天线走线及天线上的偶极子臂通过印刷方式印刷在所述PCB板两面。
进一步地，本申请实施例的天线为直线型，所述馈地面天线走线与所述馈电面天线走线包括的天线单元直线设置，采用串、并结合的馈电方式；
串联的天线单元之间采用蛇形全波长相位线级联，并联的天线单元之间采用阻抗匹配线级联，天线单元间距小于等于0.6个低频中心频率波长。
相应地，所述天线的尺寸即所述PCB板的长度控制在(0.2+N*0.6)个低频中心频率波长范围内。当N为3时，对应天线的长度尺寸控制在2个低频中心频率波长范围内。
本申请实施例示例性的给出N为3的具体实施方式，在馈地面天线走线与所述馈电面天线走线分别包括3个天线单元；
所述馈电线1为50欧姆的同轴馈电线，所述同轴馈电线的外导体焊接在馈地面天线走线上，内芯穿过所述PCB板上的非金属化过孔焊接在馈电面天线走线上；
所述同轴馈电线在馈地面天线走线2与所述馈电面天线走线的焊接点，均位于两个天线单元之间，即两个并联天线单元之间的阻抗匹配线上。
具体地，如图2至图5所示，图2及图3为所述馈地面天线走线2所在板面的视图，图4及图5为馈电面天线走线4所在板面的视图，如图中所示，所述馈地面天线走线2 由印刷在PCB板3上侧的高频偶极子臂21、低频偶极子臂22、阻抗变换线23、全波长相位线24以及印刷在PCB板3下侧的高频偶极子臂211组成，所述高频偶极子臂21和 211通过高频金属化过孔25实现电连接。所述馈电面天线走线4由印刷在PCB板3下侧的高频偶极子臂41、低频偶极子臂42、阻抗变换线43、全波长相位线44以及印刷在PCB 板3上侧的高频偶极子臂411组成，所述高频偶极子臂41和411通过高频金属化过孔45 实现电连接。所述印刷在PCB板3两侧的高频偶极子臂21、211、41以及411组成偶极子天线阵列，并由高频金属化过孔25将高频偶极子臂21、211电连接、高频金属化过孔。
Claims (10)
1.一种高增益的多频小型化全向天线，其特征在于，包括：PCB板、馈地面天线走线、馈电面天线走线及馈电线；
所述馈地面天线走线与所述馈电面天线走线分别设置于PCB板的两面，所述馈地面天线走线与所述馈电面天线走线均包括N个天线单元，其中N大于等于1；
每个所述天线单元包括多频偶极子臂，所述多频偶极子臂包括多对偶极子臂，每个所述天线单元的部分偶极子臂设置于该天线单元所在PCB板面的反面，与位于该天线单元所在PCB板面的同频的偶极子臂结构对称；
所述馈电线分别与所述馈地面天线走线、馈电面天线走线电连接。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，每个所述天线单元的多频偶极子臂包括：一对低频偶极子臂及两对高频偶极子臂；
所述每个所述天线单元的部分偶极子臂设置于该天线单元所在PCB板面的反面，与位于该天线单元所在PCB板面的同频的偶极子臂结构对称，具体为：
所述低频偶极子臂、及所述高频偶极子臂中的其中一对设置于该天线单元所在的PCB板面；
所述高频偶极子臂中的另一对设置于该天线单元所在PCB板面的反面，分别与设置在该天线单元所在PCB板面的高频偶极子臂结构对称设置。
3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于：PCB板正反面结构对称设置的高频偶极子臂之间间隔所述PCB板，直接耦合形成天线阵列；或者；
所述PCB板上设置有金属化通孔，所述PCB板正反面结构对称设置的高频偶极子臂通过金属化通孔电连接，耦合形成天线阵列。
4.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，每个所述天线单元的一对低频偶极子臂采用凹字形结构，高频偶极子臂设置在凹字形内部的底部，所述凹字形结构的大小尺寸控制在0.2个低频中心频率波长范围。
5.根据权利要求1～4任一项所述的天线，其特征在于，所述馈地面天线走线与所述馈电面天线走线包括的天线单元直线设置，采用串、并结合的馈电方式；
串联的天线单元之间采用蛇形全波长相位线级联，并联的天线单元之间采用阻抗匹配线级联，天线单元间距小于等于0.6个低频中心频率波长。
6.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，馈地面天线走线与所述馈电面天线走线分别包括3个天线单元；
所述馈电线为50欧姆的同轴馈电线，所述同轴馈电线的外导体焊接在馈地面天线走线上，内芯穿过所述PCB板上的非金属化过孔焊接在馈电面天线走线上；
所述同轴馈电线在馈地面天线走线与所述馈电面天线的焊接点，均位于两个天线单元之间，即两个并联天线单元之间的阻抗匹配线上。
7.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述天线的高频频段范围为5.01GHz-6.08GHz。
8.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述PCB板的厚度范围为0.4mm～2mm。
9.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述天线的尺寸即所述PCB板的长度控制在(0.2+N*0.6)个低频中心频率波长范围内。
10.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，馈地面天线走线、馈电面天线走线印刷在所述PCB板两面。
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| CN202020664809.5U CN211879612U (zh) | 2020-04-27 | 2020-04-27 | 一种高增益的多频小型化全向天线 |
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