CN213071368U - 一种接地共面不对称馈电的小型化5g移动通信全网通天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种接地共面不对称馈电的小型化5G移动通信全网通天线，包括介质基板、辐射单元、微带馈线和接地结构；辐射单元包括位于介质基板下表面的第八贴片和在介质基板上表面处连为第一组合体的第一贴片、第二贴片、第三贴片、第四贴片；第一组合体经第一金属过孔与第八贴片相连；微带馈线设于介质基板上表面一侧且与长边平行形成不对称馈电结构，微带馈线末端与第一贴片相连；接地结构设于介质基板一侧，包括设于介质基板上表面且位于微带馈线下旁侧的第七贴片，还包括设于介质基板下表面的第九贴片；第七贴片经第二金属过孔与第九贴片相连；本实用新型具有结构紧凑，易于集成，频带宽，全向性好等特点，适用微基站和一些终端设备中。
Description
技术领域
本实用新型涉及天线技术领域，尤其是一种接地共面不对称馈电的小型化5G移动通信全网通天线。
背景技术
无线通信服务已经被研究了几十年，天线在包括UWB系统和微基站在内的无线通信系统中起着重要的作用。移动通信技术发生着日新月异的变化，从1G、2G、3G、4G已经发展到5G频段，除此之外，更是形成了GSM、LTE、UTMS、WLAN、WIFI等通信频段。因此宽频带、多频带天线越来越被现在的通信系统所需要。现在的移动通信设备都需要小型化紧凑的天线。如何既能实现天线的多频段，又能减小天线的尺寸成为了现在研究的目标和难点。
由于无线通信的巨大需求和快速发展在过去的十年中，微带天线变得更加流行。人们试图设计不同的结构和修改实现所需的特性，在这种情况下，单极天线是获得良好性能的良好候选天线，其动态优势是重量低，成本低，配置简单，体积小，带宽多。微带单极子天线具有重量轻、结构简单、成本低等特点与大多数单片微波集成电路(MMIC)器件兼容的宽频率范围和多波段操作。
近年来，许许多多的研究者设计研究了微带馈电或者共面波导馈电的多频段天线，有一些天线能够实现很宽的带宽，但是它们的尺寸都很大，不能够满足现在无线通信在人们日常生活中的需求。有一些天线尺寸很小，但是它们的频段很窄，也是无法应用现在的一些终端设备中。除了尺寸小和带宽宽之外，全向性也是现在通信设备所必备的。
发明内容
本实用新型提出一种接地共面不对称馈电的小型化5G移动通信全网通天线，能够覆盖 GSM850(824-894MHz)、GSM900(880-960MHz)、GSM1800 (1710-1880MHz)、GSM1900(1850-1990MHz)、UMTS(1920-2170MHz)、LTE2300(2300-2400MHz)、LTE2500 (2500-2690MHz)、5G(3.4-3.6,4.8-5.0GHZ)、WLAN、WIFI等通信频段，具有结构紧凑，易于集成，频带宽，全向性好等特点，适用微基站和一些终端设备中。
本实用新型采用以下技术方案。
一种接地共面不对称馈电的小型化5G移动通信全网通天线，包括介质基板，所述天线还包括辐射单元、微带馈线（6）和接地结构；所述辐射单元包括位于介质基板下表面的第八贴片（8）和在介质基板上表面处连为第一组合体的第一贴片（1）、第二贴片（2）、第三贴片（3）、第四贴片（4）；所述第一贴片为竖向的锯齿形片；所述第四贴片呈L形；所述第二贴片呈矩形；第二贴片的上沿自左向右分别与第一贴片的下端、第四贴片的一端相连，侧边与位于第一贴片下旁侧的第三贴片一端相连；所述第一组合体经第一金属过孔与第八贴片相连；
所述微带馈线设于介质基板上表面一侧且与长边平行形成不对称馈电结构，微带馈线末端与第一贴片相连；
所述接地结构设于介质基板一侧，包括设于介质基板上表面且位于微带馈线下旁侧的第七贴片（7），还包括设于介质基板下表面的第九贴片（9）；所述第七贴片经第二金属过孔与第九贴片相连。
所述第一贴片、第二贴片、第三贴片、第四贴片、第五贴片、第六贴片、第七贴片、第八贴片均为金属贴片；所述介质基板采用FR4介质板，其介电常数为4.4，介电损耗为0.02。
所述介质基板俯视向呈长矩形，所述微带馈线印刷于介质基板的边沿处。
所述接地结构为印刷于介质基板处的金属片状结构；接地结构位于介质基板下表面的部分与位于介质基板上表面的部分经金属过孔连接。
所述第一贴片朝向接地结构的竖向侧边处开设有若干个相同规格的横向槽，使该竖向侧边呈锯齿形。
所述第四贴片与第二贴片相接的一边为长边，未与第二贴片相接的一边为短边，所述第四贴片短边的宽度大于长边。
所述第一贴片、第二贴片和第四贴片的边沿围成一竖向的矩形槽。
所述第一贴片的下沿平行于第三贴片的上沿，第三贴片朝向接地结构的一侧呈箭头形。
所述第四贴片位于第一贴片的右旁侧。
所述第一组合体的长度与所述全网通天线工作频段中心频率的四分之一波长相匹配。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明结构紧凑，利用不同的加载枝节四分之一的谐振方式实现了不同的频段。传统的馈电方式，微带线是置于平面的中间，发明的天线利用不对称馈电，将微带馈线放置在天线的最边缘，在同等情况下，不对称馈电能够减小一半的尺寸，同时还能确保天线实现多频带和足够的带宽，又能实现良好的辐射特性。
本发明的天线工作频段在0.82-0.98 GHz， 1.62–2.71 GHz，3.36-3.64GHz，4.76-5.01 GHz，能够完全覆盖GSM850，GSM900，GSM1800，GSM1900，UMTS，LTE2300，LTE2500 ，5G频段，实现全网通，并且各个频点都可以通过调节各个加载分支的长度来改变，易于实现。
本发明的天线添加一个额外的地，也就是置于介质基板上表面右侧的第七贴片7，该贴片通过一排的金属过孔连接到置于介质基板下表面的第九贴片9。额外的地能够有效改善天线的阻抗匹配和增大天线的带宽。
本发明的天线的金属地面贴片开了不同大小的矩形槽，能够有效的实现各个频段的阻抗匹配，降低回波损耗系数，从而有效增大带宽。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
图1为本发明实例的正视示意图；
图2为本发明实例的俯视示意图；
图3为本发明实例的侧视示意图；
图4为本发明实施例的反射系数S11特性示意图；
图5为本发明实施例的在0.88GHz时E面及H面的仿真辐射方向示意图；
图6为本发明实施例的在1.9GHz时E面及H面的仿真辐射方向示意图；
图7为本发明实施例的在2.5GHz时E面及H面的仿真辐射方向示意图；
图8为本发明实施例在在3.5GHz时E面及H面的仿真辐射方向示意图；
图9为本发明实施例在在4.9GHz时E面及H面的仿真辐射方向示意图；
图中：1-第一贴片；2-第二贴片；3-第三贴片；4-第四贴片；5-介质基板；6-微带馈线；7-第七贴片；8-第八贴片；9-第九贴片。
具体实施方式
如图所示，一种接地共面不对称馈电的小型化5G移动通信全网通天线，包括介质基板，所述天线还包括辐射单元、微带馈线6和接地结构；所述辐射单元包括位于介质基板5下表面的第八贴片8和在介质基板上表面处连为第一组合体的第一贴片1、第二贴片2、第三贴片3、第四贴片4；所述第一贴片为竖向的锯齿形片；所述第四贴片呈L形；所述第二贴片呈矩形；第二贴片的上沿自左向右分别与第一贴片的下端、第四贴片的一端相连，侧边与位于第一贴片下旁侧的第三贴片一端相连；所述第一组合体经第一金属过孔与第八贴片相连；
所述微带馈线设于介质基板上表面一侧且与长边平行形成不对称馈电结构，微带馈线末端与第一贴片相连；
所述接地结构设于介质基板一侧，包括设于介质基板上表面且位于微带馈线下旁侧的第七贴片7，还包括设于介质基板下表面的第九贴片9；所述第七贴片经第二金属过孔与第九贴片相连。
所述第一贴片、第二贴片、第三贴片、第四贴片、第五贴片、第六贴片、第七贴片、第八贴片均为金属贴片；所述介质基板采用FR4介质板，其介电常数为4.4，介电损耗为0.02。
所述介质基板俯视向呈长矩形，所述微带馈线印刷于介质基板的边沿处。
所述接地结构为印刷于介质基板处的金属片状结构；接地结构位于介质基板下表面的部分与位于介质基板上表面的部分经金属过孔连接。
所述第一贴片朝向接地结构的竖向侧边处开设有若干个相同规格的横向槽，使该竖向侧边呈锯齿形。
所述第四贴片与第二贴片相接的一边为长边，未与第二贴片相接的一边为短边，所述第四贴片短边的宽度大于长边。
所述第一贴片、第二贴片和第四贴片的边沿围成一竖向的矩形槽。
所述第一贴片的下沿平行于第三贴片的上沿，第三贴片朝向接地结构的一侧呈箭头形。
所述第四贴片位于第一贴片的右旁侧。
所述第一组合体的长度与所述全网通天线工作频段中心频率的四分之一波长相匹配。
实施例：
本例中的5G移动通信全网通天线，尺寸为128*20*1.6mm，具有紧凑的尺寸。
本发明在-10dB以下的频带带宽为0.82–0.98 GHz，1.62–2.71 GHz，3.36-3.64GHz，4.76-5.01 GHz，同时还具有良好的辐射特性，在0.82–0.98 GHz，1.62–2.71 GHz，3.36-3.64Hz实现全向辐射。贴片4的L形状单极子主要实现0.82–0.98GHz的谐振，贴片2的矩形单极子与贴片4的L形状单极子共同实现1.62–2.71GHz的谐振，贴片3的多边形单极子主要实现3.36-3.64GHz频段的谐振，贴片8的矩形单极子主要实现4.76-5.01 GHz的谐振。
综上所述，本发明通过不同的枝节来控制频段，易于操作和天线的调整。通过地面开槽实现阻抗匹配是关键，开槽的大小决定的不同谐振段的匹配。通过辐射贴片开槽有效的降低了尺寸。
以上所述仅为本发明的最佳实施例而已，并不用以限制本发明，任何本领域的技术人员在本发明展现的技术和本质以内所做的任何修改、等同替换和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种接地共面不对称馈电的小型化5G移动通信全网通天线，包括介质基板，其特征在于：所述天线还包括辐射单元、微带馈线（6）和接地结构；所述辐射单元包括位于介质基板下表面的第八贴片（8）和在介质基板上表面处连为第一组合体的第一贴片（1）、第二贴片（2）、第三贴片（3）、第四贴片（4）；所述第一贴片为竖向的锯齿形片；所述第四贴片呈L形；所述第二贴片呈矩形；第二贴片的上沿自左向右分别与第一贴片的下端、第四贴片的一端相连，侧边与位于第一贴片下旁侧的第三贴片一端相连；所述第一组合体经第一金属过孔与第八贴片相连；
所述微带馈线设于介质基板上表面一侧且与长边平行形成不对称馈电结构，微带馈线末端与第一贴片相连；
所述接地结构设于介质基板一侧，包括设于介质基板上表面且位于微带馈线下旁侧的第七贴片（7），还包括设于介质基板下表面的第九贴片（9）；所述第七贴片经第二金属过孔与第九贴片相连。
2.根据权利要求1所述的一种接地共面不对称馈电的小型化5G移动通信全网通天线，其特征在于：所述第一贴片、第二贴片、第三贴片、第四贴片、第五贴片、第六贴片、第七贴片、第八贴片均为金属贴片；所述介质基板采用FR4介质板，其介电常数为4.4，介电损耗为0.02。
3.根据权利要求1所述的一种接地共面不对称馈电的小型化5G移动通信全网通天线，其特征在于：所述介质基板俯视向呈长矩形，所述微带馈线印刷于介质基板的边沿处。
4.根据权利要求1所述的一种接地共面不对称馈电的小型化5G移动通信全网通天线，其特征在于：所述接地结构为印刷于介质基板处的金属片状结构；接地结构位于介质基板下表面的部分与位于介质基板上表面的部分经金属过孔连接。
5.根据权利要求1所述的一种接地共面不对称馈电的小型化5G移动通信全网通天线，其特征在于：所述第一贴片朝向接地结构的竖向侧边处开设有若干个相同规格的横向槽，使该竖向侧边呈锯齿形。
6.根据权利要求1所述的一种接地共面不对称馈电的小型化5G移动通信全网通天线，其特征在于：所述第四贴片与第二贴片相接的一边为长边，未与第二贴片相接的一边为短边，所述第四贴片短边的宽度大于长边。
7.根据权利要求1所述的一种接地共面不对称馈电的小型化5G移动通信全网通天线，其特征在于：所述第一贴片、第二贴片和第四贴片的边沿围成一竖向的矩形槽。
8.根据权利要求1所述的一种接地共面不对称馈电的小型化5G移动通信全网通天线，其特征在于：所述第一贴片的下沿平行于第三贴片的上沿，第三贴片朝向接地结构的一侧呈箭头形。
9.根据权利要求1所述的一种接地共面不对称馈电的小型化5G移动通信全网通天线，其特征在于：所述第四贴片位于第一贴片的右旁侧。
10.根据权利要求1所述的一种接地共面不对称馈电的小型化5G移动通信全网通天线，其特征在于：所述第一组合体的长度与所述全网通天线工作频段中心频率的四分之一波长相匹配。
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|---|---|---|---|---|
| CN113258279A (zh) * | 2021-05-12 | 2021-08-13 | 福州大学 | 基于超材料加载的5g全网通小型化全向天线 |
| CN114094326A (zh) * | 2021-11-04 | 2022-02-25 | 天津大学 | 用于wlan应用的uwb天线增益改进结构 |
| WO2024109231A1 (zh) * | 2022-11-25 | 2024-05-30 | 深圳Tcl数字技术有限公司 | 一种天线装置、投屏器和终端设备 |
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