CN217387550U - 一种双频阵列天线及无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种双频阵列天线及无人机，双频阵列天线包括基板、多个辐射单元、两组微带功分网络和多条同轴线缆，基板包括相对设置的第一面和第二面；多个辐射单元包括间隔设置于第一面的第一辐射单元和间隔设置于第二面的第二辐射单元；两组微带功分网络包括设置于第一面的第一微带功分网络和设置于第二面的第二微带功分网络；同轴线缆的一端连接于两组微带功分网络，同轴线缆的另一端连接于第一辐射单元和第二辐射单元，通过采用同轴线缆连接辐射单元和微带功分网络，能够增加微带功分网络与辐射单元之间的间距，从而减少微带功分网络与辐射单元之间的相互影响，提高天线的辐射效率，增强天线的性能。

Description

一种双频阵列天线及无人机

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种双频阵列天线及无人机。

背景技术

随着5G时代、物联网以及家庭智能云平台技术的快速发展，移动通信与无线网络接入设备不断向小型化、多频段、宽带化以及智能化演进，对天线体积、工作频段及整机集成度要求越来越高。特别是在便携式设备或飞行设备上，对天线的尺寸有严格的限制和要求，需要在不增加体积的情况下，增加天线的多频性能，但现有技术中的双频天线在使用过程中会出现微带线功分网络与辐射单元之间的相互影响的现象，会降低辐射效率，降低天线的性能。

实用新型内容

本实用新型在于提供一种双频阵列天线及无人机，能够改善现有技术中的双频天线在使用过程中会出现微带线功分网络与辐射单元之间的相互影响的现象，从而提高天线的辐射效率，增强天线的性能。

为解决上述技术问题，本实用新型实施方式采用的一个技术方案是：提供一种双频阵列天线，所述双频阵列天线包括基板、多个辐射单元、两组微带功分网络和多条同轴线缆，所述基板包括相对设置的第一面和第二面；所述多个辐射单元包括间隔设置于所述第一面的第一辐射单元和间隔设置于所述第二面的第二辐射单元；所述两组微带功分网络包括设置于所述第一面的第一微带功分网络和设置于所述第二面的第二微带功分网络；所述多条同轴线缆设置于所述第一面，所述同轴线缆的一端的内导体与两组所述微带功分网络其中之一连接，所述同轴线缆的一端的外导体层与两组所述微带功分网络其中另一连接；所述同轴线缆的另一端的内导体与所述第一辐射单元和所述第二辐射单元其中之一连接，所述同轴线缆的另一端的外导体层与所述第一辐射单元和所述第二辐射单元其中另一连接。

在一些实施例中，所述辐射单元包括高频辐射臂和低频辐射臂。

在一些实施例中，所述辐射单元沿第一方向延伸，或者沿所述第一方向的反方向延伸，所述第一方向平行于所述第一面；沿所述第一方向延伸的所述辐射单元与所述第一微带功分网络连接，沿所述第一方向的反方向延伸的的所述辐射单元与所述第二微带功分网络连接。

在一些实施例中，所述同轴线缆的所述内导体与所述第一辐射单元连接，所述同轴线缆的所述外导体层与所述第二辐射单元连接；位于所述微带功分网络的所述第一方向侧的所述同轴线缆，的所述内导体与所述第一微带功分网络连接，所述外导体层与所述第二微带功分网络连接；位于所述微带功分网络的所述第一方向的反方向侧的所述同轴线缆，的所述内导体与所述第二微带功分网络连接，所述外导体层与所述第一微带功分网络连接。

在一些实施例中，所述同轴线缆的所述内导体或所述外导体通过金属化过孔与所述第二微带功分网络或所述第二辐射单元连接。

在一些实施例中，所述同轴线缆的两端与所述基板接触，所述同轴线缆的中段与所述基板间隔设置。

在一些实施例中，所述双频阵列天线还包括反射板，所述反射板位于所述基板的所述第一面的一侧，所述反射板朝向所述基板的一侧设置有线缆卡扣，所述同轴线缆的中段卡接于所述线缆卡扣。

在一些实施例中，所述双频阵列天线还包括支撑柱，所述支撑柱一端与所述反射板连接，所述支撑柱另一端与所述基板抵接。

在一些实施例中，所述双频阵列天线还包括罩壳，所述罩壳罩设于所述反射板朝向所述基板的一侧，并形成容纳空间，所述基板、所述辐射单元、所述微带功分网络和所述同轴线缆位于所述容纳空间之内。

为解决上述技术问题，本实用新型实施方式采用的另一个技术方案是：提供一种无人机，所述无人机包括如上所述的双频阵列天线。

区别于相关技术的情况，本实用新型的双频阵列天线及无人机，通过采用同轴线缆连接辐射单元和微带功分网络，能够减少所述微带功分网络的整体大小，增加所述微带功分网络与所述辐射单元之间的间距，从而减少所述微带功分网络与所述辐射单元之间的相互影响，提高天线的辐射效率，增强天线的性能。

附图说明

图1是本实用新型实施例的双频阵列天线的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的双频阵列天线的爆炸视图；

图3是图1中基板的仰视图；

图4是图1中同轴线缆与辐射单元连接的示意图；

图5是图1中同轴线缆与微带功分网络连接的示意图；

图6是图1中同轴线缆与微带功分网络的另一种方式连接的示意图；

图7是本实用新型实施例的双频阵列天线的输入反射系数图；

图8是本实用新型实施例的双频阵列天线的低频段天线方向图；

图9是本实用新型实施例的双频阵列天线的中频段天线方向图。

具体实施例中附图标记如下：

100、双频阵列天线；

1、基板；11、第一面；12、第二面；

2、辐射单元；21、第一辐射单元；22、第二辐射单元；23、高频辐射臂；24、低频辐射臂；

3、微带功分网络；31、第一微带功分网络；32、第二微带功分网络；

4、同轴线缆；41、内导体；42、外导体层；

5、反射板；51、线缆卡扣；

6、支撑柱；

7、罩壳；71、定位柱。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

相关技术中的双频天线通过微带线功分网络与辐射单元连接，在使用过程中会出现微带线功分网络与辐射单元之间的相互影响的现象，会降低辐射效率，降低天线的性能。

为解决上述技术问题，如图1至图3所示，本实用新型实施方式提供一种双频阵列天线100，所述双频阵列天线100包括基板1、多个辐射单元2、两组微带功分网络3、多条同轴线缆4、反射板5、支撑柱6和罩壳7。所述基板1用于提供支撑，所述辐射单元2和所述微带功分网络3设置于所述基板1，所述同轴线缆4用于连接所述辐射单元2和所述微带功分网络3，从而实现将辐射功率传递至所述辐射单元2；所述反射板5用于反射辐射，所述支撑柱6用于将所述基板1固定于所述反射板5，所述罩壳7用于罩设所述基板1及设置于所述基板1上的元件，从而提供保护。

对于上述基板1，如图2至图3所示，所述基板1包括相对设置的第一面11和第二面12，所述第一面11和所述第二面12即所述基板1的面积最大的两侧面，所述基板1上设置有金属化过孔，便于位于所述基板1两侧的元件电连接，所述基板1上还开设有安装孔，便于安装定位。可选的，所述基板1上还开设有定位孔。可选的，所述基板1为PCB基板。可选的，所述基板1为Rogers Kappa438，厚度为0.5mm或0.8mm。

对于上述辐射单元2，如图2至图3所示，所述多个辐射单元2包括间隔设置于所述第一面11的第一辐射单元21和间隔设置于所述第二面12的第二辐射单元22，所述辐射单元2沿第一方向X延伸，或者沿所述第一方向X的反方向延伸，所述第一方向X平行于所述第一面11；所述辐射单元2包括高频辐射臂23和低频辐射臂24。图中以八个所述辐射单元2为例，包括四个所述第一辐射单元21和四个所述第二辐射单元22；沿第一方向X，每组所述辐射单元2以所述第一辐射单元21、所述第二辐射单元22、所述第二辐射单元22、所述第一辐射单元21的顺序间隔排列，沿第二方向Y，两组所述辐射单元2间隔排列；并且所述辐射单元2的长度方向均平行于所述第一方向X，所述第一辐射单元21朝向背离所述基板1中心的方向，所述第二辐射单元22朝向所述基板1中的方向，这里的朝向是指所述辐射单元2自根部朝向顶端的方向。其中，所述第一方向X为所述基板1的长度方向，所述第二方向Y为所述基板1的宽度方向。可选的，所述辐射单元2为铜片或铜箔。可选的，所述辐射单元2的辐射臂的长度为1/8λ至3/8λ，λ为工作频段的中心频率对应的波长。

对于上述微带功分网络3，如图2至图3所示，所述两组微带功分网络3包括设置于所述第一面11的第一微带功分网络31和设置于所述第二面12的第二微带功分网络32；沿所述第一方向X延伸的所述辐射单元2与所述第一微带功分网络31连接，沿所述第一方向X的反方向延伸的的所述辐射单元2与所述第二微带功分网络32连接。即将所述辐射单元2根据朝向分为两部分，两组所述微带功分网络3分别与两部分所述辐射单元2连接，从而可以分别控制；而且每组所述微带功分网络3上只需要设置一个馈电点，结构简单，减少成本，进一步缩小所述双频阵列天线100的体积。可选的，所述微带功分网络3设置有馈电点。

对于上述同轴线缆4，如图2、图4、图5和图6所示，所述多条同轴线缆4设置于所述第一面11，所述同轴线缆4的一端的内导体41和外导体层42分别连接于两组所述微带功分网络3，所述同轴线缆4的另一端的内导体41和外导体层42分别连接于所述第一辐射单元21和所述第二辐射单元22。这里的连接方式做如下解释:所述同轴线缆4的一端的内导体41与两组所述微带功分网络3其中之一连接，所述同轴线缆4的一端的外导体层42与两组所述微带功分网络3其中另一连接；所述同轴线缆4的另一端的内导体41与所述第一辐射单元21和所述第二辐射单元22其中之一连接，所述同轴线缆4的另一端的外导体层42与所述第一辐射单元21和所述第二辐射单元22其中另一连接。即通过同轴线缆4的内导体41和外导体层42来实现上述的两组所述微带功分网络3分别与两部分所述辐射单元2连接。可选的，所述同轴线缆4的两端与所述基板1接触，所述同轴线缆4的中段与所述基板1间隔设置。可选的，所述同轴线缆4的所述内导体41或所述外导体通过金属化过孔与所述第二微带功分网络32或所述第二辐射单元22连接。可选的，所述内导体41和所述外导体层42之间设置有介质层。可选的，所述外导体层42的外表面还设置有绝缘层。

具体连接方式如下：如图4所示，所述同轴线缆4的所述内导体41与所述第一辐射单元21连接，所述同轴线缆4的所述外导体层42与所述第二辐射单元22连接；如图5所示，位于所述微带功分网络3的所述第一方向X侧的所述同轴线缆4，的所述内导体41与所述第一微带功分网络31连接，所述外导体层42与所述第二微带功分网络32连接；如图6所示，位于所述微带功分网络3的所述第一方向X的反方向侧的所述同轴线缆4，的所述内导体41与所述第二微带功分网络32连接，所述外导体层42与所述第一微带功分网络31连接。即位于所述微带功分网络3两侧的所述同轴线缆4与所述微带功分网络3的连接方式相反。

由于上述的所述第一辐射单元21朝向背离所述基板1中心的方向，所述第二辐射单元22朝向所述基板1中的方向，为了保证两组所述微带功分网络3分别与两部分朝向不同的所述辐射单元2连接，即位于所述微带功分网络3的所述第一方向X的反方向侧的所述第二辐射单元22与所述第一微带功分网络31连接，因此，位于所述微带功分网络3的所述第一方向X的反方向侧的所述同轴线缆4与所述微带功分网络3之间连接有反相结构，相位相差180°，如图6所示，所述反相结构使所述同轴线缆4的所述内导体41与所述第二微带功分网络32连接，使所述同轴线缆4的所述外导体层42与所述第一微带功分网络31连接，从而实现两组所述微带功分网络3分别与两部分朝向不同的所述辐射单元2连接。

对本实用新型实施例的所述双频阵列天线100进行仿真测试，测试结果如图7至图9。图7是本实用新型实施例的双频阵列天线的输入反射系数图(S11)，体现输入回波损耗，从图7中可以看出，要求反射系数小于-10.01dB时，天线的工作频率为0.82GHz～0.86GHz、1.39GHz～1.52GHz；图8是本实用新型实施例的双频阵列天线的低频段天线方向图，图9是本实用新型实施例的双频阵列天线的中频段天线方向图，从图8和图9中可以看出，主瓣的低频增益达到11.2dBi，主瓣的高频增益达到12.0dBi。

其中，图7中横坐标为频率，Freq[GHz]，纵坐标为反射系数，S(1.1)[dB]；图8和图9中，极角坐标为角度θ，Theta[deg]，极径坐标为标准增益，Gain[dBi]。

由图7至图9可知，本实用新型实施例的双频阵列天线100能够减少所述微带功分网络3与所述辐射单元2之间的相互影响，提高天线的辐射效率，增强天线的性能；而且天线的增益效果好，工作频率范围广。

对于上述反射板5，如图1和图2所示，所述反射板5位于所述基板1的所述第一面11的一侧，所述反射板5朝向所述基板1的一侧设置有线缆卡扣51，所述同轴线缆4的中段卡接于所述线缆卡扣51。所述反射板5为金属材料制成，用于反射辐射，能够增大反射或接收的信号强度，所述线缆卡扣51用于固定所述同轴线缆4，从而减少所述同轴线缆4的晃动，并使得所述同轴线缆4的中段保持与所述基板1的间隔。可选的，所述反射板5背离所述基板1的一侧设置有安装孔，所述安装孔用于将所述反射板5安装于无人机或其他需要安装天线的设备上。可选的，所述线缆卡扣51通过胶水粘附于所述反射板5的主体上。

对于上述支撑柱6，如图2所示，所述支撑柱6一端与所述反射板5连接，所述支撑柱6另一端与所述基板1抵接，所述支撑柱6用于提供支撑，阻止所述基板1靠近所述反射板5，从而保持所述基板1与所述反射板5之间的间距。可选的，所述基板1上开设有螺丝孔，所述基板1通过所述螺丝孔固定于所述支撑柱6。

对于上述罩壳7，如图1和图2所示，所述罩壳7罩设于所述反射板5朝向所述基板1的一侧，并形成容纳空间，所述基板1、所述辐射单元2、所述微带功分网络3和所述同轴线缆4位于所述容纳空间之内，所述罩壳7用于保护罩设于其内的元件，所述罩壳7还具有较好地电磁波通过率，从而减少对天线信号的干扰。可选的，所述罩壳7朝向所述基板1的一侧设置有定位柱71，所述定位柱71可穿入所述基板1上预留的所述定位孔，从而定位所述基板1。

本实用新型实施方式还提供一种无人机，所述无人机包括如上所述的双频阵列天线100，从而改善所述无人机的天线的微带功分网络3与辐射单元2之间的相互影响，提高天线的辐射效率，增强天线的性能，进而提升所述无人机的通信性能。

区别于相关技术的情况，本实用新型的双频阵列天线100及无人机，通过采用同轴线缆4连接辐射单元2和微带功分网络3，能够减少所述微带功分网络3的整体大小，增加所述微带功分网络3与所述辐射单元2之间的间距，从而减少所述微带功分网络3与所述辐射单元2之间的相互影响，提高天线的辐射效率，增强天线的性能；而且每组所述微带功分网络3上只需要设置一个馈电点，结构简单，减少成本，进一步缩小所述双频阵列天线100的体积，减小所述无人机的质量，实用性强。

需要说明的是，本实用新型的说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施例，但是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本实用新型内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种双频阵列天线，其特征在于，包括：

基板，所述基板包括相对设置的第一面和第二面；

多个辐射单元，所述多个辐射单元包括间隔设置于所述第一面的第一辐射单元和间隔设置于所述第二面的第二辐射单元；

两组微带功分网络，所述两组微带功分网络包括设置于所述第一面的第一微带功分网络和设置于所述第二面的第二微带功分网络；

多条同轴线缆，所述多条同轴线缆设置于所述第一面，所述同轴线缆的一端的内导体与两组所述微带功分网络其中之一连接，所述同轴线缆的一端的外导体层与两组所述微带功分网络其中另一连接；所述同轴线缆的另一端的内导体与所述第一辐射单元和所述第二辐射单元其中之一连接，所述同轴线缆的另一端的外导体层与所述第一辐射单元和所述第二辐射单元其中另一连接。

2.根据权利要求1所述的双频阵列天线，其特征在于，所述辐射单元包括高频辐射臂和低频辐射臂。

3.根据权利要求1所述的双频阵列天线，其特征在于，所述辐射单元沿第一方向延伸，或者沿所述第一方向的反方向延伸，所述第一方向平行于所述第一面；沿所述第一方向延伸的所述辐射单元与所述第一微带功分网络连接，沿所述第一方向的反方向延伸的所述辐射单元与所述第二微带功分网络连接。

4.根据权利要求3所述的双频阵列天线，其特征在于，所述同轴线缆的所述内导体与所述第一辐射单元连接，所述同轴线缆的所述外导体层与所述第二辐射单元连接；位于所述微带功分网络的所述第一方向侧的所述同轴线缆，的所述内导体与所述第一微带功分网络连接，所述外导体层与所述第二微带功分网络连接；位于所述微带功分网络的所述第一方向的反方向侧的所述同轴线缆，的所述内导体与所述第二微带功分网络连接，所述外导体层与所述第一微带功分网络连接。

5.根据权利要求4所述的双频阵列天线，其特征在于，所述同轴线缆的所述内导体或所述外导体通过金属化过孔与所述第二微带功分网络或所述第二辐射单元连接。

6.根据权利要求1所述的双频阵列天线，其特征在于，所述同轴线缆的两端与所述基板接触，所述同轴线缆的中段与所述基板间隔设置。

7.根据权利要求6所述的双频阵列天线，其特征在于，所述双频阵列天线还包括反射板，所述反射板位于所述基板的所述第一面的一侧，所述反射板朝向所述基板的一侧设置有线缆卡扣，所述同轴线缆的中段卡接于所述线缆卡扣。

8.根据权利要求7所述的双频阵列天线，其特征在于，所述双频阵列天线还包括支撑柱，所述支撑柱一端与所述反射板连接，所述支撑柱另一端与所述基板抵接。

9.根据权利要求7所述的双频阵列天线，其特征在于，所述双频阵列天线还包括罩壳，所述罩壳罩设于所述反射板朝向所述基板的一侧，并形成容纳空间，所述基板、所述辐射单元、所述微带功分网络和所述同轴线缆位于所述容纳空间之内。

10.一种无人机，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的双频阵列天线。

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