CN213636316U - 一种宽频高增益的双频天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及天线技术领域,具体涉及一种宽频高增益的双频天线,包括PCB板;所述PCB板正面设有第一5GHz辐射阵列单元以及第一2.4GHz辐射阵列单元;所述PCB板背面设有第二5GHz辐射阵列单元以及第二2.4GHz辐射阵列单元;还包括连接电缆以及合路器;所述连接电缆的线芯层与分频合一线路连接;所述连接电缆的编织层与接地片连接。本实用新型通过将合路器集成在PCB板上能够节省天线的空间,实现小型化;在辐射的时候,连接电缆的能量分别通过分频合一线路传输至第一5GHz辐射阵列单元以及第一2.4GHz辐射阵列单元进行辐射,从而实现宽频的效果;另外通过设置第一5GHz辐射阵列单元以及第一2.4GHz辐射阵列单元,能够有效地提高天线的增益,从而实现宽频、高增益以及小型化。
Description
技术领域
本实用新型涉及天线技术领域,具体涉及一种宽频高增益的双频天线。
背景技术
随着科学技术的日益更新,移动通信已走进人们的生活,并扮演着重要的角色。由于用户量的迅猛增加,各种制式移动通信的工作频段都在不断扩展,使得天线的辐射单元的需求度不断提高。
而目前在WLAN和WIFI频段,存在天线的频带较窄以及增益较低的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术中的上述不足,提供了一种宽频高增益的双频天线。
本实用新型的目的通过以下技术方案实现:一种宽频高增益的双频天线,包括PCB板;所述PCB板正面的顶部设有第一5GHz辐射阵列单元;所述PCB板正面的底部设有第一2.4GHz辐射阵列单元;所述PCB板背面的顶部设有第二5GHz辐射阵列单元;所述PCB板背面的底部设有第二2.4GHz辐射阵列单元;
所述宽频高增益的双频天线还包括连接电缆以及合路器;
所述合路器包括设于PCB板正面的分频合一线路以及设于PCB板背面的接地片;所述第二5GHz辐射阵列单元以及第二2.4GHz辐射阵列单元分别与接地片连接;所述分频合一线路的两端分别设有第一输出段以及第二输出段;所述第一5GHz辐射阵列单元以及第一2.4GHz辐射阵列单元分别与第一输出段以及第二输出段连接;
所述连接电缆的线芯层与分频合一线路连接;所述连接电缆的编织层与接地片连接。
本实用新型进一步设置为,所述分频合一线路包括馈电口;所述第一输出段以及第二输出段分别设于馈电口的两端;所述第一输出段与第一5GHz辐射阵列单元之间设有高频馈电网络;所述第二输出段与第一2.4GHz辐射阵列单元之间设有低频馈电网络;所述馈电口与连接电缆的线芯层连接。
本实用新型进一步设置为,所述高频馈电网络包括与第一输出段连接的高频连接线;所述高频连接线的一侧设有第一开路枝节以及第二开路枝节;所述高频连接线的另一侧设有第三开路枝节以及第四开路枝节;所述高频连接线在第一开路枝节以及第三开路枝节的连接处设有第一阻抗匹配器;所述第三开路枝节上设有第二阻抗匹配器;所述高频连接线在与第二开路枝节的连接处设有第三阻抗匹配器;所述高频连接线与第一5GHz辐射阵列单元之间设有第四阻抗匹配器。
本实用新型进一步设置为,所述第一开路枝节的方向与第二开路枝节的方向相反;所述第三开路枝节的方向与第四开路枝节的方向相反;所述第一开路枝节的方向与第三开路枝节的方向相同。
本实用新型进一步设置为,所述低频馈电网络包括与第二输出段连接的低频连接线;所述低频连接线的一侧设有第五开路枝节、第六开路枝节以及第七开路枝节;所述低频连接线的一侧设有第八开路枝节;所述低频连接线在第六开路枝节与第八开路枝节之间设有弯折段;所述第五开路枝节的方向与第六开路枝节的方向相反;所述第六开路枝节的方向与第八开路枝节的方向相同。
本实用新型进一步设置为,所述第一5GHz辐射阵列单元包括若干个5GHz辐射振子;所述第一输出段与5GHz辐射振子之间设有第一微带传输线;相邻两个5GHz辐射振子之间设有第一微带传输线以及高频阻抗变换线。
本实用新型进一步设置为,所述第一2.4GHz辐射阵列单元包括若干个2.4GHz辐射振子;所述第二输出段与2.4GHz辐射振子之间设有第二微带传输线;相邻两个2.4GHz辐射振子之间设有第二微带传输线以及低频阻抗变换线。
本实用新型进一步设置为,所述分频合一线路与接地片之间设有穿孔;所述连接电缆的编织层与穿孔连接。
本实用新型进一步设置为,所述第一5GHz辐射阵列单元与第二5GHz辐射阵列单元为对称的半波5GHz辐射振子;所述第一2.4GHz辐射阵列单元与第二2.4GHz辐射阵列单元为对称的半波2.4GHz辐射振子。
本实用新型进一步设置为,所述5GHz辐射振子以及2.4GHz辐射振子的长度均为四分之一波长;
所述PCB板的长度为375mm~397mm,PCB板的宽度为13.2mm~15.2mm,PCB板的厚度为0.80mm~1.20mm;
所述PCB板的的材料为F4BM-2双面覆铜板;所述PCB板的介电常数为1-4;
所述连接电缆为50欧镀锡电缆;所述连接电缆的芯线的外径为0.3mm-0.7mm,连接电缆的介质的外径为1.6mm-2.0mm,连接电缆的屏蔽层的外径为2.0mm-2.5mm;
所述接地片呈凸字形状,接地片的长度为62.3mm-70.5mm,接地片的宽度为13.4mm-15.7mm。
本实用新型的有益效果:本实用新型通过将合路器集成在PCB板上能够节省天线的空间,实现小型化;在辐射的时候,连接电缆的能量分别通过分频合一线路传输至第一5GHz辐射阵列单元以及第一2.4GHz辐射阵列单元进行辐射,从而实现宽频的效果;另外通过设置第一5GHz辐射阵列单元以及第一2.4GHz辐射阵列单元,能够有效地提高天线的增益,从而实现宽频、高增益以及小型化。
附图说明
利用附图对实用新型作进一步说明,但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制,对于本领域的普通技术人员,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本实用新型的正面图;
图2为本实用新型的背面图;
图3为本实用新型分频合一线路的结构示意图;
图4为本实用新型的驻波图;
图5为本实用新型在2400MHz测试的方向图;
图6为本实用新型在2450MHz测试的方向图;
图7为本实用新型在2500MHz测试的方向图;
图8为本实用新型在5150MHz测试的方向图;
图9为本实用新型在5500MHz测试的方向图;
图10为本实用新型在5850MHz测试的方向图;
其中:1、PCB板;21、第一5GHz辐射阵列单元;22、第二5GHz辐射阵列单元;23、5GHz辐射振子;24、第一微带传输线;25、高频阻抗变换线;31、第一2.4GHz辐射阵列单元;32、第二2.4GHz辐射阵列单元;33、2.4GHz辐射振子;34、低频阻抗变换线;35、第二微带传输线;41、分频合一线路;42、接地片;43、穿孔;51、第一输出段;52、第二输出段;53、馈电口;6、高频连接线;61、第一开路枝节;62、第二开路枝节;63、第三开路枝节;64、第四开路枝节;65、第一阻抗匹配器;66、第二阻抗匹配器;67、第三阻抗匹配器;68、第四阻抗匹配器;7、低频连接线;71、第五开路枝节;72、第六开路枝节;73、第七开路枝节;74、第八开路枝节;8、弯折段。
具体实施方式
结合以下实施例对本实用新型作进一步描述。
由图1至图10可知,本实施例所述的一种宽频高增益的双频天线,包括PCB板1;所述PCB板1正面的顶部设有第一5GHz辐射阵列单元21;所述PCB板1正面的底部设有第一2.4GHz辐射阵列单元31;所述PCB板1背面的顶部设有第二5GHz辐射阵列单元22;所述PCB板1背面的底部设有第二2.4GHz辐射阵列单元32;
所述宽频高增益的双频天线还包括连接电缆以及合路器;
所述合路器包括设于PCB板1正面的分频合一线路41以及设于PCB板1背面的接地片42;所述第二5GHz辐射阵列单元22以及第二2.4GHz辐射阵列单元32分别与接地片42连接;所述分频合一线路41的两端分别设有第一输出段51以及第二输出段52;所述第一5GHz辐射阵列单元21以及第一2.4GHz辐射阵列单元31分别与第一输出段51以及第二输出段52连接;
所述连接电缆的线芯层与分频合一线路41连接;所述连接电缆的编织层与接地片42连接;其中图中并未画出连接电缆。
具体地,本实施例所述的宽频高增益的双频天线,通过将合路器集成在PCB板1上能够节省天线的空间,实现小型化;在辐射的时候,连接电缆的能量分别通过分频合一线路41传输至第一5GHz辐射阵列单元21以及第一2.4GHz辐射阵列单元31进行辐射,从而实现宽频的效果;另外通过设置第一5GHz辐射阵列单元21以及第一2.4GHz辐射阵列单元31,能够有效地提高天线的增益,从而实现宽频、高增益以及小型化。
本实施例所述的一种宽频高增益的双频天线,所述分频合一线路41包括馈电口53;所述第一输出段51以及第二输出段52分别设于馈电口53的两端;所述第一输出段51与第一5GHz辐射阵列单元21之间设有高频馈电网络;所述第二输出段52与第一2.4GHz辐射阵列单元31之间设有低频馈电网络;所述馈电口53与连接电缆的线芯层连接。通过上述设置在辐射的时候,连接电缆的能量分别通过分频合一线路41传输至第一5GHz辐射阵列单元21以及第一2.4GHz辐射阵列单元31进行辐射,从而实现宽频的效果。
本实施例所述的一种宽频高增益的双频天线,所述高频馈电网络包括与第一输出段51连接的高频连接线6;所述高频连接线6的一侧设有第一开路枝节61以及第二开路枝节62;所述高频连接线6的另一侧设有第三开路枝节63以及第四开路枝节64;所述高频连接线6在第一开路枝节61以及第三开路枝节63的连接处设有第一阻抗匹配器65;所述第三开路枝节63上设有第二阻抗匹配器66;所述高频连接线6在与第二开路枝节62的连接处设有第三阻抗匹配器67;所述高频连接线6与第一5GHz辐射阵列单元21之间设有第四阻抗匹配器68。本实施例所述的一种宽频高增益的双频天线,所述第一开路枝节61的方向与第二开路枝节62的方向相反;所述第三开路枝节63的方向与第四开路枝节64的方向相反;所述第一开路枝节61的方向与第三开路枝节63的方向相同。本实施例所述的一种宽频高增益的双频天线,所述低频馈电网络包括与第二输出段52连接的低频连接线7;所述低频连接线7的一侧设有第五开路枝节71、第六开路枝节72以及第七开路枝节73;所述低频连接线7的一侧设有第八开路枝节74;所述低频连接线7在第六开路枝节72与第八开路枝节74之间设有弯折段8;所述第五开路枝节71的方向与第六开路枝节72的方向相反;所述第六开路枝节72的方向与第八开路枝节74的方向相同。
具体地,本实施例通过设置第一开路枝节61、第二开路枝节62、第三开路枝节63、第四开路枝节64、第五开路枝节71、第六开路枝节72、第七开路枝节73、第八开路枝节74、第一阻抗匹配器65、第二阻抗匹配器66、第三阻抗匹配器67以及第四阻抗匹配器68,使得天线实现阻抗匹配,达到宽频的效果。
本实施例所述的一种宽频高增益的双频天线,所述第一5GHz辐射阵列单元21包括若干个5GHz辐射振子23;所述第一输出段51与5GHz辐射振子23之间设有第一微带传输线24;相邻两个5GHz辐射振子23之间设有第一微带传输线24以及高频阻抗变换线25。通过设置多个5GHz辐射振子23,并且以串馈的方式连接起来进行辐射,能够大大地提高天线在5G频段的增益。
本实施例所述的一种宽频高增益的双频天线,所述第一2.4GHz辐射阵列单元31包括若干个2.4GHz辐射振子33;所述第二输出段52与2.4GHz辐射振子33之间设有第二微带传输线35;相邻两个2.4GHz辐射振子33之间设有第二微带传输线35以及低频阻抗变换线34。通过设置多个2.4GHz辐射振子33,并且以串馈的方式连接起来进行辐射,能够大大地提高天线在2.4G频段的增益。
本实施例所述的一种宽频高增益的双频天线,所述分频合一线路41与接地片42之间设有穿孔43;所述连接电缆的编织层与穿孔43连接。
本实施例所述的一种宽频高增益的双频天线,所述第一5GHz辐射阵列单元21与第二5GHz辐射阵列单元22为对称的半波5GHz辐射振子23;所述第一2.4GHz辐射阵列单元31与第二2.4GHz辐射阵列单元32为对称的半波2.4GHz辐射振子33。
其中2.4GHz辐射振子33以及5GHz频段辐射振子23,其辐射面均设计成扇形弧形形状;把辐射振子的辐射面设计成有锥度和弧度的外形,既可增加带宽,同时在阻抗的匹配方面也起到了耦合谐振的作用,形成低驻波和宽频带的特性,可以在有限空间和体积内达到完美的电性能指标。
本实施例所述的一种宽频高增益的双频天线,所述5GHz辐射振子23以及2.4GHz辐射振子33的长度均为四分之一波长;
所述PCB板1的长度为375mm~397mm,PCB板1的宽度为13.2mm~15.2mm,PCB板1的厚度为0.80mm~1.20mm;
所述PCB板1的的材料为F4BM-2双面覆铜板;所述PCB板1的介电常数为1-4;
所述连接电缆为50欧镀锡电缆;所述连接电缆的芯线的外径为0.3mm-0.7mm,连接电缆的介质的外径为1.6mm-2.0mm,连接电缆的屏蔽层的外径为2.0mm-2.5mm;
所述接地片42呈凸字形状,接地片42的长度为62.3mm-70.5mm,接地片42的宽度为13.4mm-15.7mm。
具体地,通过利用介质微带技术、分频合流技术、宽频带技术和耦合谐振技术,将辐射振子,微带传输线,阻抗变换线、开路枝节和接地片42设计成不规则形状,通过改变辐射振子的形状、微带传输线,阻抗变换线、开路枝节的大小和形状以及微带传输线的间距,来获得天线较好的电性能参数。
在分频合一线路41上,在低频馈电网络和高频馈电网络上各设置四个开路器(开路枝节),同时在高频馈电网络上设置四个阻抗匹配器,从而能够将两个频段合二为一,展现双频特性。
本实施例的样品经多次改进和完善,最后经仪器的检测验证,涉及包含了WLAN和WIFI频段(2400MHz-2500MHz/5150MHz-5850MHz);其中的2400MHz-2500MHz频段的增益达5.5dBi,5150MHz-5850MHz频段的增益达6dBi。
最后应当说明的是,以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对本实用新型保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种宽频高增益的双频天线,其特征在于:包括PCB板(1);所述PCB板(1)正面的顶部设有第一5GHz辐射阵列单元(21);所述PCB板(1)正面的底部设有第一2.4GHz辐射阵列单元(31);所述PCB板(1)背面的顶部设有第二5GHz辐射阵列单元(22);所述PCB板(1)背面的底部设有第二2.4GHz辐射阵列单元(32);
所述宽频高增益的双频天线还包括连接电缆以及合路器;
所述合路器包括设于PCB板(1)正面的分频合一线路(41)以及设于PCB板(1)背面的接地片(42);所述第二5GHz辐射阵列单元(22)以及第二2.4GHz辐射阵列单元(32)分别与接地片(42)连接;所述分频合一线路(41)设有第一输出段(51)以及第二输出段(52);所述第一5GHz辐射阵列单元(21)以及第一2.4GHz辐射阵列单元(31)分别与第一输出段(51)以及第二输出段(52)连接;
所述连接电缆的线芯层与分频合一线路(41)连接;所述连接电缆的编织层与接地片(42)连接。
2.根据权利要求1所述的一种宽频高增益的双频天线,其特征在于:所述分频合一线路(41)包括馈电口(53);所述第一输出段(51)以及第二输出段(52)分别设于馈电口(53)的两端;所述第一输出段(51)与第一5GHz辐射阵列单元(21)之间设有高频馈电网络;所述第二输出段(52)与第一2.4GHz辐射阵列单元(31)之间设有低频馈电网络;所述馈电口(53)与连接电缆的线芯层连接。
3.根据权利要求2所述的一种宽频高增益的双频天线,其特征在于:所述高频馈电网络包括与第一输出段(51)连接的高频连接线(6);所述高频连接线(6)的一侧设有第一开路枝节(61)以及第二开路枝节(62);所述高频连接线(6)的另一侧设有第三开路枝节(63)以及第四开路枝节(64);所述高频连接线(6)在第一开路枝节(61)以及第三开路枝节(63)的连接处设有第一阻抗匹配器(65);所述第三开路枝节(63)上设有第二阻抗匹配器(66);所述高频连接线(6)在与第二开路枝节(62)的连接处设有第三阻抗匹配器(67);所述高频连接线(6)与第一5GHz辐射阵列单元(21)之间设有第四阻抗匹配器(68)。
4.根据权利要求3所述的一种宽频高增益的双频天线,其特征在于:所述第一开路枝节(61)的方向与第二开路枝节(62)的方向相反;所述第三开路枝节(63)的方向与第四开路枝节(64)的方向相反;所述第一开路枝节(61)的方向与第三开路枝节(63)的方向相同。
5.根据权利要求2所述的一种宽频高增益的双频天线,其特征在于:所述低频馈电网络包括与第二输出段(52)连接的低频连接线(7);所述低频连接线(7)的一侧设有第五开路枝节(71)、第六开路枝节(72)以及第七开路枝节(73);所述低频连接线(7)的一侧设有第八开路枝节(74);所述低频连接线(7)在第六开路枝节(72)与第八开路枝节(74)之间设有弯折段(8);所述第五开路枝节(71)的方向与第六开路枝节(72)的方向相反;所述第六开路枝节(72)的方向与第八开路枝节(74)的方向相同。
6.根据权利要求1所述的一种宽频高增益的双频天线,其特征在于:所述第一5GHz辐射阵列单元(21)包括若干个5GHz辐射振子(23);所述第一输出段(51)与5GHz辐射振子(23)之间设有第一微带传输线(24);相邻两个5GHz辐射振子(23)之间设有第一微带传输线(24)以及高频阻抗变换线(25)。
7.根据权利要求1所述的一种宽频高增益的双频天线,其特征在于:所述第一2.4GHz辐射阵列单元(31)包括若干个2.4GHz辐射振子(33);所述第二输出段(52)与2.4GHz辐射振子(33)之间设有第二微带传输线(35);相邻两个2.4GHz辐射振子(33)之间设有第二微带传输线(35)以及低频阻抗变换线(34)。
8.根据权利要求1所述的一种宽频高增益的双频天线,其特征在于:所述分频合一线路(41)与接地片(42)之间设有穿孔(43);所述连接电缆的编织层与穿孔(43)连接。
9.根据权利要求1所述的一种宽频高增益的双频天线,其特征在于:所述第一5GHz辐射阵列单元(21)与第二5GHz辐射阵列单元(22)为对称的半波5GHz辐射振子(23);所述第一2.4GHz辐射阵列单元(31)与第二2.4GHz辐射阵列单元(32)为对称的半波2.4GHz辐射振子(33)。
10.根据权利要求9所述的一种宽频高增益的双频天线,其特征在于:所述5GHz辐射振子(23)以及2.4GHz辐射振子(33)的长度均为四分之一波长;
所述PCB板(1)的长度为375mm~397mm,PCB板(1)的宽度为13.2mm~15.2mm,PCB板(1)的厚度为0.80mm~1.20mm;
所述PCB板(1)的材料为F4BM-2双面覆铜板;所述PCB板(1)的介电常数为1-4;
所述连接电缆为50欧镀锡电缆;所述连接电缆的芯线的外径为0.3mm-0.7mm,连接电缆的介质的外径为1.6mm-2.0mm,连接电缆的屏蔽层的外径为2.0mm-2.5mm;
所述接地片(42)呈凸字形状,接地片(42)的长度为62.3mm-70.5mm,接地片(42)的宽度为13.4mm-15.7mm。
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