CN213425186U - 一种天线及设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种天线及设备，该天线包括基板、全方向辐射单元及馈电接头；馈电接头分别与全方向辐射单元及基板连接，由此该天线具备全向辐射的特性，无需布置更多的设备，降低成本。

Description

一种天线及设备

技术领域

本实用新型涉及无线通讯技术领域，特别涉及一种天线及设备。

背景技术

随着无线通信技术的高速发展，人们对于无线通信提出了更高的要求，作为新兴的短距离无线通信技术，UWB(Ultra WideBand，超宽带)无线通信技术以其传输速率高、功耗小、安全性好及成本低廉等特点，逐渐成为当前无线通信技术发展的一个趋势。

现有的UWB天线不具备全向辐射的特性，无法实现360°的无死角覆盖，如果为了全角度的覆盖某一区域就需布置更多的设备，导致成本增加。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种天线及设备，主要目的在于解决以上现有技术中至少一项技术问题。

第一方面，根据本实用新型的实施例，提供了一种天线，包括基板、全方向辐射单元及馈电接头；所述馈电接头分别与所述全方向辐射单元及所述基板连接。

具体地，所述全方向辐射单元包括至少两个辐射部，每个所述辐射部与相邻的辐射部之间形成夹角。

具体地，每个所述辐射部均包括支撑板以及设置在所述支撑板上的至少一个与所述馈电接头连接的辐射体。

具体地，所述辐射体的数量为两个，两个所述辐射体在所述支撑板上相对设置。

具体地，两个所述辐射体分别设置在所述支撑板的两个表面上；

每个所述辐射体包括设置在所述支撑板同一表面上的两个辐射贴片，两个所述辐射贴片以所述支撑板的中心线为对称轴对称设置，且每个所述辐射贴片上还配置有第一焊盘。

具体地，其中一个所述辐射体的两个辐射贴片与另一个所述辐射体的两个辐射贴片相互独立。

具体地，其中一个所述辐射体的辐射贴片与另一个所述辐射体的辐射贴片由过孔连通。

具体地，所述辐射贴片为以所述顶边的中心为圆心，以预设长度为半径的四分之一圆结构。

具体地，所述辐射体为辐射单体，所述支撑板上开设有容置槽，所述辐射体固定在所述容置槽内。

具体地，所述辐射体的外表面上涂覆有防护层。

具体地，所述辐射体上最接近所述底边的部分与所述底边之间具有预设的垂直距离；其中，所述支撑板的底边为所述支撑板上靠近所述基板的一边。

具体地，所述辐射体由所述支撑板的顶边向所述支撑板的底边方向延伸；其中，所述支撑板的顶边为所述支撑板上远离所述基板的一边。

具体地，所述辐射体为半圆形或多边形结构。

具体地，所述支撑板垂直安装在所述基板上。

具体地，所述支撑板的底边设有至少一个插接部，至少一个所述插接部上设有第二焊盘；

所述基板上设有与所述插接部相适配的插孔，所述基板上靠近所述支撑板的一表面在每个所述插孔的边缘设有第三焊盘；

所述插接部插入对应的插孔后通过所述第二焊盘与所述第三焊盘与所述基板连接。

具体地，所述辐射部为两个，分别为第一辐射部和第二辐射部，所述第一辐射部可拆卸的与所述第二辐射部连接。

具体地，所述第一辐射部设有第一插口，所述第二辐射部设有第二插口，所述第一辐射部及所述第二辐射部通过所述第一插口与所述第二插口交叉连接。

具体地，所述第一插口由靠近所述基板的一端向远离所述基板的一端延伸，所述第二插口由远离所述基板的一端向靠近所述基板的一端延伸。

具体地，所述第一插口的中心线与所述第一辐射部的中心线的相重合，所述第二插口的中心线与所述第二辐射部的中心线相重合。

具体地，所述第一辐射部与所述第二辐射部之间的夹角为90°。

具体地，所述基板为圆形，所述第一辐射部与所述第二辐射部的交叉连接点位于所述基板的圆心处。

具体地，所述馈电接头包括接地部以及设置在所述接地部内部的内芯，所述基板远离所述全方向辐射单元的一面敷设有金属板及第四焊盘；

所述接地部通过所述第四焊盘与所述金属板连接，所述内芯穿过所述基板与所述辐射单元连接。

具体地，所述辐射部远离所述基板的一端设有凹陷。

具体地，所述凹陷为圆弧状。

第二方面，根据本实用新型的实施例，提供了一种设备，包括上述的天线。

本实用新型实施例提供了一种天线及设备，该天线包括基板、全方向辐射单元及馈电接头；馈电接头分别与全方向辐射单元及基板连接，由此该天线具备全向辐射的特性，无需布置更多的设备，降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的一种天线的爆炸图；

图2为本实用新型另一实施例提供的一种天线的爆炸图；

图3为本实用新型一实施例中的第一辐射部的结构图；

图4为本实用新型一实施例中的第二辐射部的结构图；

图5为本实用新型一实施例中的辐射部的尺寸示意图；

图6为本实用新型一实施例中的基板的俯视图；

图7为本实用新型一实施例中的基板的仰视图；

图8为本实用新型一实施例中的接头的结构图；

图9为本实用新型另一实施例中的辐射部的结构图；

图10为本实用新型有一实施例中的辐射部的结构图；

图11为本实用新型有一实施例中的天线的仿真阻抗图；

图12为本实用新型有一实施例中的天线的回波损耗曲线图；

图13为本实用新型有一实施例中的天线在6.5GHz的方向图；

图14为本实用新型有一实施例中的天线在4GHz的方向图。

其中，1-全方向辐射单元，101-第一辐射部，102-第二辐射部，2-基板，21-插孔，3-馈电接头，31-内芯，32-接地部，4-凹陷，5-支撑板，51-顶边，52-底边，6-辐射体，61-辐射贴片，7-第一焊盘，8-第二焊盘，9-插接部，10-第一插口，11-第二插口，12-第三焊盘，13-金属板，14-第四焊盘，15-辐射单体，16-容置槽。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

第一方面，如图1所示，根据本实用新型的实施例，提供了一种天线，包括基板2、全方向辐射单元1及馈电接头3；馈电接头3分别与全方向辐射单元1及基板2连接。

其中，基板2可为印制电路板，印制电路板是电子元器件电气连接的提供者，可将电子元器件放置在印制电路板的顶面或底面上，采用印制电路板可大大减小布线和装配的差错。基板2可为规则形状，例如圆形或矩形等，也可为不规则形状，本实施例不做严格限定。

全方向辐射单元1的形状和结构在不脱离本实用新型构思的范围的情况下，可采取任何形状来实现所期望的天线方向图。并且由基板2、全方向辐射单元1和馈电接头3组装形成的天线结构简单，易于加工，安装方便，从而提高了生产效率和适用性。

如图6、图7和图8所示，馈电接头3包括接地部32以及设置在接地部32内部的内芯31，基板2远离全方向辐射单元1的一面敷设有金属板13及第四焊盘14；接地部32通过第四焊盘14与金属板13连接，内芯31穿过基板2与全方向辐射单元1连接。具体地，在基板2上开设有通孔，内芯31穿过该通孔与全方向辐射单元1连接，在内芯31和该通孔区域附近可施加非导电胶，以使辐射元件保持在适当的位置。在一些实施例中，通孔的位置选取在基板2的中心位置，例如，基板2为圆形，通孔则开设在圆心位置，以使全方向辐射单元1和馈电接头3均配置在基板2的中心位置，从而使天线的结构更加紧凑，更适合小型化的需求。

本实用新型实施例提供了一种天线及设备，该天线包括基板2、全方向辐射单元1及馈电接头3；馈电接头3分别与全方向辐射单元1及基板2连接，由此该天线具备全向辐射的特性，无需布置更多的设备，降低成本。

在一种可能的实现方式中，如图1所示，全方向辐射单元1包括至少两个辐射部，每个辐射部与相邻的辐射部之间形成夹角。

利用两个以上的辐射部构成全方向辐射单元1，与现有技术中的双锥化立体天线相比，降低了全方向辐射单元1的制作难度，从而提高了生产效率。

辐射部的数量及每个辐射部与相邻的辐射部之间的夹角可由工作人员自行设置，在一些实施例中，所有夹角的角度均相同，即将360°圆周进行均分，从而保证每个方向的信号均能够被至少一个辐射部接收，进而提高全方向辐射单元1的全向性。

可选地，如图2、图3和图4所示，辐射部远离基板2的一端设有凹陷4。凹陷4可用来容置其他元器件，以增加天线结构的紧凑型，降低天线的尺寸。进一步地，如图5所示，凹陷4为圆弧状，圆弧状凹陷4的曲率半径R2还可影响天线的阻抗值，通过调节曲率半径R2，可对天线的阻抗进行微调，提高天线阻抗的匹配度。

为了进一步对辐射部做详细阐述，在一个实施例中，如图1所示，辐射部为两个，分别为第一辐射部101和第二辐射部102，第一辐射部101可拆卸的与第二辐射部102连接。

第一辐射部101与第二辐射部102可拆卸地连接，从而第一辐射部101与第二辐射部102可单独制作，然后进行组装，进一步简化全方向辐射单元1的生产工艺，提高生产效率。

其中，如图3和图4所示，第一辐射部101与第二辐射部102可采用插口插接，以进一步简化可拆卸的连接方式。具体地，第一辐射部101设有第一插口10，第二辐射部102设有第二插口11，第一辐射部101及第二辐射部102通过第一插口10与第二插口11交叉连接。利用第一插口10与第二插口11的插接来实现第一辐射部101与第二辐射部102之间的可拆卸连接，不仅可方便第一辐射部101与第二辐射部102之间的组装，而且无需额外的可拆卸连接件，降低了生产成本。

第一插口10由靠近基板2的一端向远离基板2的一端延伸，第二插口11由远离基板2的一端向靠近基板2的一端延伸。第一插口10与第二插口11的开口方向相反，从而通过第一插口10与第二插口11的插接后，第一辐射部101与第二辐射部102的顶部和顶部均平齐，即第一辐射部101与第二辐射部102组装之后并没有增加整体的高度，这样既使结构更加紧凑，又有效降低了天线的整体尺寸。

第一插口10的中心线与第一辐射部101的中心线的相重合，第二插口11的中心线与第二辐射部102的中心线相重合。第一插口10与第二插口11分别开设在第一辐射部101与第二辐射部102的中部，可使组装得到的全方向辐射单元1具有规则的形状，从而方便天线的安装和使用。

第一辐射部101与第二辐射部102之间的夹角为90°，即第一辐射部101与第二辐射部102将圆周360°进行均分，从而保证每个方向的信号均能够被至少一个辐射部接收，进而提高全方向辐射单元1的全向性。

可选地，基板2为圆形，第一辐射部101与第二辐射部102的交叉连接点位于基板2的圆心处。将基板2设置为圆形，在天线高度不变的情况下，基板2的直径增加可扩充天线低频覆盖频段，从而增加天线带宽，满足UWB的频段。一般地，基板2采用覆盖到所需频段内的最小尺寸，以降低天线的尺寸。

在一种可能实施的方式中，每个辐射部均包括支撑板5以及设置在支撑板5上的至少一个与馈电接头3连接的辐射体6。

其中，支撑板5可采用FR4板，FR4材料具有电绝缘性稳定、平整度好、表面光滑、无凹坑、厚度公差标准的有点，具有良好的电气特性，受环境影响较小。进一步地，支撑板5的顶角可设置圆形倒角，从而防止在安装过程中对支撑板5发生损坏。如图5所示，支撑板5的高度H2可根据实际使用需求进行设置，通常设置可以承载辐射体6即可，以减小天线的整体尺寸。

进一步地，支撑板5垂直安装在基板2上，从而方便支撑板5与基板2的安装。具体地，支撑板5的底边52设有至少一个插接部9，至少一个插接部9上设有第二焊盘8；基板2上设有与插接部9相适配的插孔21，基板2上靠近支撑板5的一表面在每个插孔21的边缘设有第三焊盘12；插接部9插入对应的插孔21后通过第二焊盘8与第三焊盘12与基板2连接。

插接部9通常设置为两个，分别设置在支撑板5的底部两端，以保证连接的稳固性和可靠性。支撑板5的插接部9插入至对应的插孔21后，第二焊盘8与地第三焊盘12之间通过焊锡固定连接。

辐射体6采用导电材料，诸如银、铝、铁、锌或金属合金等导电材料，优选使用损耗低的导电材料，如铜或银。进一步地，辐射体6由支撑板5的顶边51向支撑板5的底边52方向延伸；其中，支撑板5的顶边51为支撑板5上远离基板2的一边。辐射体6的具体形状和结构在不脱离本实用新型构思的范围的情况下，可采取任何形状来实现所期望的天线方向图。在一些实施例中，辐射体6为半圆形或多边形结构，其中，如图1和图9所示，半圆形的内部可为实心或中空，多边形结构可为正多边形，如三角形，或者由两个以上的正多边形组成，例如矩形和三角形进行拼接，这样两个以上的辐射部能够形成近似于柱体、半球体或椎体结构，辐射部的数量越多，越接近柱体、半球体或椎体结构。

可选地，辐射体6的外表面上涂覆有防护层。防护层可起到隔离的作用，从而防止辐射体6被环境中的湿气等腐蚀，以延长辐射体6的使用寿命，降低成本。

进一步地，如图5所示，辐射体6上最接近底边52的部分与底边52之间具有预设的垂直距离H1；其中，支撑板5的底边52为支撑板5上靠近基板2的一边。

调节辐射体6上辐射体6上最接近底边52的部分与底边52之间的垂直距离H1，可调节天阻抗值的主要参数。预设的垂直距离可由工作人员自行设置，以得到相匹配的阻抗值。

为了具体阐述辐射体6的结构和形状，本实施例示出了两种辐射体6的形状和结构。

第一种辐射体6的形状和结构为：如图3和图4所示，辐射体6的数量为两个，两个辐射体6在支撑板5上相对设置。具体地，两个辐射体6分别设置在支撑板5的两个表面上；每个辐射体6包括设置在支撑板5同一表面上的两个辐射贴片61，两个辐射贴片61以支撑板5的中心线为对称轴对称设置，且每个辐射贴片61上还配置有第一焊盘7。

每个辐射体6采用位于支撑板5同一表面的两个辐射贴片61，两个辐射贴片61拼接而成半圆形或多边形结构。在一些实施例中，辐射贴片61为以顶边51的中心为圆心，以预设长度为半径的四分之一圆结构，这样所属同一个辐射体6的两个辐射贴片61，即位于支撑板5上同一表面的两个贴片组成半圆形，从而有效增加天线覆盖的带宽，并且参见图5，半圆形的半径R1尺寸增加，可使带宽内低频频点微向下。并且通过辐射贴片61贴设在支撑板5的表面，可简化辐射体6制作的工艺，提高生产效率。

进一步地，两个辐射体6之间可相互独立，也可相互连通，即其中一个辐射体6的两个辐射贴片61与另一个辐射体6的两个辐射贴片61相互独立；或者其中一个辐射体6的辐射贴片61与另一个辐射体6的辐射贴片61由过孔连通，为了简化工艺，其中一个辐射体6的辐射贴片61与另一个辐射体6的位于同侧的辐射贴片61由过孔连通。

第二种辐射体6的形状和结构为：如图10所示，辐射体6为辐射单体15，支撑板5上开设有容置槽16，辐射体6固定在容置槽16内。辐射单体15整体采用导电材料制成，诸如银、铝、铁、锌或金属合金等导电材料，优选使用损耗低的导电材料，如铜或银。

在一实施例中，该天线可采用如下尺寸，支撑板5尺寸为30mm*14.5mm*1mm，辐射体6上最接近底边52的部分与底边52之间的垂直距离H1为1mm，辐射体6的半径R1为13.5mm，凹陷4的曲率半径为R2为6mm，基板2直径为30mm，厚度为1mm，馈电头的内芯31直径为1mm，长度为3mm，接地部32的直径为1mm。根据上述参数，利用仿真软件进行仿真，如图11所示，天线在频段4GHz-8GHz内阻抗值平稳；如图12所示，该天线回波损耗s11<-10dB，如图13和图14所示，天线在6.5GHz和4GHz具有良好的全向性，从而该天线在4GHz-8GHz频段内阻抗匹配良好且全向性好。

第二方面，根据本实用新型的实施例，提供了一种设备，包括上述的天线。

该设备包括但不限于UWB基站等，该设备包括上述实施例中所阐述的天线结构，因此，该设备具备全向辐射的特性，无需布置更多的设备，降低成本。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (24)

1.一种天线，其特征在于，包括基板(2)、全方向辐射单元(1)及馈电接头(3)；所述馈电接头(3)分别与所述全方向辐射单元(1)及所述基板(2)连接；所述全方向辐射单元(1)包括至少两个辐射部，每个所述辐射部均包括支撑板(5)以及设置在所述支撑板(5)上的至少一个与所述馈电接头(3)连接的辐射体(6)。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，每个所述辐射部与相邻的辐射部之间形成夹角。

3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述辐射体(6)的数量为两个，两个所述辐射体(6)在所述支撑板(5)上相对设置。

4.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，两个所述辐射体(6)分别设置在所述支撑板(5)的两个表面上；

每个所述辐射体(6)包括设置在所述支撑板(5)同一表面上的两个辐射贴片(61)，两个所述辐射贴片(61)以所述支撑板(5)的中心线为对称轴对称设置，且每个所述辐射贴片(61)上还配置有第一焊盘(7)。

5.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，其中一个所述辐射体(6)的两个辐射贴片(61)与另一个所述辐射体(6)的两个辐射贴片(61)相互独立。

6.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，其中一个所述辐射体(6)的辐射贴片(61)与另一个所述辐射体(6)的辐射贴片(61)由过孔连通。

7.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，所述辐射贴片(61)为以顶边(51)的中心为圆心，以预设长度为半径的四分之一圆结构。

8.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述辐射体(6)为辐射单体(15)，所述支撑板(5)上开设有容置槽(16)，所述辐射体(6)固定在所述容置槽(16)内。

9.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述辐射体(6)的外表面上涂覆有防护层。

10.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述辐射体(6)上最接近底边(52)的部分与所述底边(52)之间具有预设的垂直距离；其中，所述支撑板(5)的底边(52)为所述支撑板(5)上靠近所述基板(2)的一边。

11.根据权利要求10所述的天线，其特征在于，所述辐射体(6)由所述支撑板(5)的顶边(51)向所述支撑板(5)的底边(52)方向延伸；其中，所述支撑板(5)的顶边(51)为所述支撑板(5)上远离所述基板(2)的一边。

12.根据权利要求11所述的天线，其特征在于，所述辐射体(6)为半圆形或多边形结构。

13.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述支撑板(5)垂直安装在所述基板(2)上。

14.根据权利要求13所述的天线，其特征在于，所述支撑板(5)的底边(52)设有至少一个插接部(9)，至少一个所述插接部(9)上设有第二焊盘(8)；

所述基板(2)上设有与所述插接部(9)相适配的插孔(21)，所述基板(2)上靠近所述支撑板(5)的一表面在每个所述插孔(21)的边缘设有第三焊盘(12)；

所述插接部(9)插入对应的插孔(21)后通过所述第二焊盘(8)与所述第三焊盘(12)与所述基板(2)连接。

15.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述辐射部为两个，分别为第一辐射部(101)和第二辐射部(102)，所述第一辐射部(101)可拆卸的与所述第二辐射部(102)连接。

16.根据权利要求15所述的天线，其特征在于，所述第一辐射部(101)设有第一插口(10)，所述第二辐射部(102)设有第二插口(11)，所述第一辐射部(101)及所述第二辐射部(102)通过所述第一插口(10)与所述第二插口(11)交叉连接。

17.根据权利要求16所述的天线，其特征在于，所述第一插口(10)由靠近所述基板(2)的一端向远离所述基板(2)的一端延伸，所述第二插口(11)由远离所述基板(2)的一端向靠近所述基板(2)的一端延伸。

18.根据权利要求17所述的天线，其特征在于，所述第一插口(10)的中心线与所述第一辐射部(101)的中心线的相重合，所述第二插口(11)的中心线与所述第二辐射部(102)的中心线相重合。

19.根据权利要求15所述的天线，其特征在于，所述第一辐射部(101)与所述第二辐射部(102)之间的夹角为90°。

20.根据权利要求15所述的天线，其特征在于，所述基板(2)为圆形，所述第一辐射部(101)与所述第二辐射部(102)的交叉连接点位于所述基板(2)的圆心处。

21.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述馈电接头(3)包括接地部(32)以及设置在所述接地部(32)内部的内芯(31)，所述基板(2)远离所述全方向辐射单元(1)的一面敷设有金属板(13)及第四焊盘(14)；

所述接地部(32)通过所述第四焊盘(14)与所述金属板(13)连接，所述内芯(31)穿过所述基板(2)与所述全方向辐射单元(1)连接。

22.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述辐射部远离所述基板(2)的一端设有凹陷(4)。

23.根据权利要求22所述的天线，其特征在于，所述凹陷(4)为圆弧状。

24.一种设备，其特征在于，包括如权利要求1-23任一项所述的天线。

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