CN218569225U - 超宽带天线及通讯设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种超宽带天线及通讯设备，将辐射片与接地片分别布设在介质基板的两侧，同时利用第一连接部、多个第二连接部以及馈线将二者直接相连。由此，提高了超宽带天线的工作频率，保证天线能够在较高的频段上具有一定的带宽。同时，对多个第二连接部的排列形式进行配置，进一步优化了超宽带天线的方向性。使得装配有超宽带天线的通讯设备能够向特定方向收发电磁信号。

Description

超宽带天线及通讯设备

技术领域

本实用新型涉及通讯技术领域，尤其涉及一种超宽带天线及通讯设备。

背景技术

微带天线(Microstrip Antenna)是在一个介质基片上，一面附上金属贴片，另一面用金属薄层作为接地板。同时利用微带线或同轴探针对贴片馈电构成的天线。微带天线体积轻薄，可以较轻易地与有源器件和电路集成在一起。因此在手机通讯、卫星通讯、雷达和遥感等领域都有诸多应用。随着通讯技术的不断发展，如何提高微带天线的带宽以及工作频率，成为需要解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种超宽带天线及通讯设备，利用第一连接部、第二连接部以及馈线，将辐射片与接地片直接相连，提高了天线的工作频率。

根据本实用新型实施例的第一方面，提供了一种超宽带天线包括：

辐射片；

接地片；

第一连接部；

多个第二连接部；

馈线，与所述辐射片和所述接地片电连接；

介质基板，包括第一通孔、多个第二通孔以及相互背离的第一板面和第二板面，所述辐射片布设于所述第一板面，所述接地片布设于所述第二板面；

所述第一连接部通过所述第一通孔与所述辐射片和所述接地片电连接，多个所述第二通孔与多个所述第二连接部一一对应，各所述第二连接部通过各所述第二通孔与所述辐射片和所述接地片电连接，其中，多个所述第二通孔围绕所述辐射片的中心区域以及所述第一通孔布设。

进一步地，所述介质基板还包括缘面，所述缘面位于所述第一板面和所述第二板面之间；

所述馈线为带状片，所述辐射片和所述接地片在所述带状片的两侧对称分布，至少部分所述带状片布设于所述缘面以及所述第一板面。

进一步地，所述第一板面为邻边不等长的矩形；

多个所述第二通孔依次沿第一段、第二段和第三段延伸，所述第一段和所述第三段与所述第一板面的长边对应，所述第二段与所述第一板面的短边对应。

进一步地，多个所述第二通孔还沿第四段和第五段延伸，所述第四段和所述第五段分别与所述第一段和所述第三段的远离所述第二段的一端连接，同时所述第四段和所述第五段延伸方向相反并与所述第二段平行。

进一步地，所述接地片布设于所述第二板面；

所述辐射片布设于部分所述第一板面，并且所述辐射片包括第一边、第二边和第三边，所述第一边、所述第二边和所述第三边分别与所述第一段、所述第二段和所述第三段对应并位于所述第一板面的边上。

进一步地，所述接地片开设两个窗口，所述第一通孔与一所述窗口相邻。

进一步地，两个所述窗口为形状相同的第一矩形窗和第二矩形窗，所述第一矩形窗的邻边不等长，所述第一矩形窗和所述第二矩形窗位于所述第一段和所述第三段之间，且所述第一矩形窗的长边与所述第一板面的长边平行，同时所述第一矩形窗靠近所述第一段；

所述第一通孔位于所述第一矩形窗的顶角方向，且相对于所述第一矩形窗远离所述第一段并靠近所述第二段。

进一步地，所述辐射片还包括第四边，所述第四边与所述第二边相对，所述第四边的中间位置具有矩形凹陷，所述矩形凹陷具有依次连接的第五边、第六边和第七边，所述第五边与所述第二边平行，所述带状片与所述第五边的中点连接且所述带状片的延伸方向与所述第五边垂直。

进一步地，所述第一段和所述第三段的长度被配置为工作波长的0.5-1倍；

所述第二段的长度被配置为所述第一段长度的0.6-0.7倍。

进一步地，所述第一边和所述第三边的长度被配置为第一段长度的1.5倍；

所述第二边的长度被配置为第二段长度的1.5倍。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种通讯设备包括：

多个根据上述第一方面所述的超宽带天线。

本实用新型实施例的超宽带天线及通讯设备，将辐射片与接地片分别布设在介质基板的两侧，同时利用第一连接部、多个第二连接部以及馈线将二者直接相连。由此，提高了超宽带天线的工作频率，保证天线能够在较高的频段上具有一定的带宽。同时，对多个第二连接部的排列形式进行配置，进一步优化了超宽带天线的方向性。使得装配有超宽带天线的通讯设备能够向特定方向收发电磁信号。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是本实用新型实施例的超宽带天线一侧的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的超宽带天线另一侧的结构示意图；

图3是本实用新型实施例的介质基板的结构示意图；

图4是本实用新型实施例的超宽带天线又一侧的结构示意图；

图5是本实用新型实施例的超宽带天线的尺寸示意图；

图6是本实用新型实施例的回波损耗特性示意图；

图7是本实用新型实施例的在7.3GHz的效率仿真图；

图8是本实用新型实施例的在7.8GHz的效率仿真图；

图9是本实用新型实施例的在8.75GHz的效率仿真图。

附图标记说明：

1-辐射片；11-矩形凹陷；

2-接地片；21-第一矩形窗；22-第二矩形窗；

3-第一连接部；

4-第二连接部；

5-馈线；

6-介质基板；61-第一通孔；62-第二通孔；63-第一板面；64-第二板面；65-缘面；

A1-第一段；A2-第二段；A3-第三段；A4-第四段；A5-第五段；

B1-第一边；B2-第二边；B3-第三边；B4-第四边；B5-第五边；B6-第六边；B7-第七边。

具体实施方式

以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。为了避免混淆本实用新型的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则整个申请文件中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

图1和图2是本实用新型实施例的超宽带天线的正面和背面的立体图。图3是介质基板的结构示意图。如图1-3所示，本实施例的超宽带天线整体为板状结构，因此可以将其设置在手机或智能手表等设备内部。

图4是超宽带天线正视示意图(图中未展示介质基板6)。图中的线段分为粗实线、细实线、点划线和虚线。其中，粗实线为馈线5与辐射片1的轮廓。细实线为第一矩形窗21、第二矩形窗22和接地片2未被辐射片1遮挡的部分。点划线为第一矩形窗21和第二矩形窗22被辐射片1遮挡的部分。虚线为多个第二连接部4的排列路线中的各段落。图5是超宽带天线具体的尺寸示意图。

在一些实施方式中，如图1-5所示，本实施例的超宽带天线包括辐射片1、接地片2、第一连接部3、多个第二连接部4和馈线5。该馈线5与辐射片1和接地片2电连接。介质基板6包括第一通孔61、多个第二通孔62以及相互背离的第一板面63和第二板面64，辐射片1布设于第一板面63，接地片2布设于第二板面64。同时，第一连接部3通过第一通孔61与辐射片1和接地片2电连接，多个第二通孔62与多个第二连接部4一一对应，各第二连接部4通过各第二通孔62与辐射片1和接地片2电连接，其中，多个第二通孔62围绕辐射片1的中心区域以及第一通孔61布设。

容易理解，微带天线较多采用接地贴片与辐射贴片耦合的形式，也即将辐射贴片上的电磁信号耦合至接地贴片上。本实施例中为了进一步提高超宽带天线的工作频段，利用馈线5直接将辐射片1和接地片2直接相连，同时还使用第一连接部3和多个第一连接部3进一步扩大二者的连接区域，以达到提高工作频段的目的。

综上，本实施例的超宽带天线，将辐射片1与接地片2分别布设在介质基板6的两侧，同时利用第一连接部3、多个第二连接部4以及馈线5将二者直接相连。由此，提高了超宽带天线的工作频率，保证天线能够在较高的频段上具有一定的带宽。同时，对多个第二连接部4的排列形式进行配置，进一步优化了超宽带天线的方向性。使得装配有超宽带天线的通讯设备能够向特定方向收发电磁信号。

具体地，第一连接部3和多个第二连接部4可以通过激光成型或化学蚀刻等方式，在第一通孔61和第二通孔62的内壁上形成。此种形式可以简化超宽带天线的制造工艺。此种状态下，辐射片1、接地片2、第一连接部3以及多个第二连接部4都贴附在介质基板6上，因此，简化了超宽带天线的整体结构。

在一些实施方式中，如图1-5所示，介质基板6还包括缘面65，缘面65位于第一板面63和第二板面64之间。馈线5为带状片，该辐射片1和接地片2在带状片的两侧对称分布，至少部分带状片布设于缘面65以及第一板面63。本实施例的缘面65朝向介质基板6的侧向，通过将馈线5贴附在第一板面63和缘面65上，可以使得超宽带天线整体结构呈现为板状。从而，更加便于将其设置在通讯设备的内部，使得通讯设备的内部结构更加紧凑。

在一些实施方式中，如图1-5所示，第一板面63为邻边不等长的矩形。与此相对的，多个第二通孔62按照预定路线排列，预定路线包括依次连接的第一段A1、第二段A2和第三段A3，第一段A1和第三段A3与第一板面63的长边对应，第二段A2与第一板面63的短边对应。通过本实施例对多个第二连接部4的配置，使得在多个第二连接部4可以在介质基板6的长度和宽度的延伸方向上分别进行布置。从而实现对辐射片1辐射的电磁信号带宽进行匹配，保证了超宽带天线在较高的工作频率下，能够具有一定的带宽。

进一步地，预定路线还包括第四段A4和第五段A5，该第四段A4和第五段A5分别与第一段A1和第三段A3的远离第二段A2的一端连接，同时第四段A4和第五段A5延伸方向相反并与第二段A2平行。

图4中展示了第四段A4和第五段A5的一种具体形式，该第四段A4和第五段A5分别有2个第二连接部4。同时，4个第二连接部处于同一直线上。由此，改善了超宽带天线的指向性。

容易理解，UWB天线大都为全向天线，也即在方向图上表现为360°都均匀辐射。本实施例可以使得超宽带天线朝着特定方向收发电磁信号，因此提高了通讯性能。

在一些实施方式中，如图1-5所示，接地片2布满第二板面64。辐射片1布设于部分第一板面63，并且辐射片1包括第一边B1、第二边B2和第三边B3，第一边B1、第二边B2和第三边B3分别与第一段A1、第二段A2和第三段A3对应并位于第一板面63的边上。本实施例的接地片2的面积大于辐射片1的面积，此种状态下，极大地改善了超宽带天线的匹配阻抗，使得超宽带天线能够对高频电磁信号进行收发。

在一些实施方式中，如图1-5所示，接地片2开设两个窗口，第一通孔61与一窗口相邻。本领域技术人员对两个窗口大小或位置的调整可以改变超宽带天线的阻抗，从而影响超宽带天线的收发性能。

具体地，两个窗口为形状相同的第一矩形窗21和第二矩形窗22，该第一矩形窗21的邻边不等长，第一矩形窗21和第二矩形窗22位于第一段A1和第三段A3之间，且第一矩形窗21的长边与第一板面63的长边平行，同时第一矩形窗21靠近第一段A1。第一通孔61位于第一矩形窗21的顶角方向，且相对于第一矩形窗21远离第一段A1并靠近第二段A2。本实施例的两个矩形窗可以便于本领域技术人员调整窗口大小和位置，从而对超宽带天线的方向性、频率和带宽等指标进行调整。其中，第一连接部3设置在了多个第二连接部4的大致中心的位置。由此，通过对第一连接部3与第一矩形窗21相对位置的调整，可以进一步调整超宽带天线的各项参数。

在一些实施方式中，如图1-5所示，辐射片1还包括第四边B4，第四边B4与第二边B2相对，第四边B4的中间位置具有矩形凹陷11，矩形凹陷11具有依次连接的第五边B5、第六边B6和第七边B7，第五边B5与第二边B2平行，带状片与第五边B5的中点连接且带状片的延伸方向与第五边B5垂直。本实施例的矩形凹陷11可以使馈线5中的电磁信号直接向辐射片1的大致中心位置进行传导，提高了电磁信号对辐射片1的激励效果。

优选地，如图3所示，将本实施例中的第五边B5和第七边B7的位置设置为与第一矩形窗21和第二矩形窗22对应。且第四边B4同时与第一矩形窗21和第二矩形窗22远离第二边B2一侧的短边对齐。

可选地，将同轴线缆的内芯与馈线5进行连接，该连接位置包括带状片在缘面65的位置，或者带状片在第一板面63的位置。同时，将激励源的匹配阻抗配置为50Ω。

在一些实施方式中，如图1-5所示，第一段A1和第三段A3的长度被配置为大于工作波长的二分之一且小于一倍的工作波长。同时，第二段A2的长度被配置为第一段A1长度的0.6-0.7倍。本实施例将第一段A1、第二段A2和第三段A3的长度分别与超宽带天线的工作波长建立对应关系。本领域技术人员可以通过改变第二连接部4的布置长度和布置数量，以对工作频率进行调整。

图4和5中展示了的一种第二连接部4的具体形式，图中在L1和L2分别为第一段A1和第三段A3的长度。其中，第一段A1和第三段A3分别布设了11个第二连接部4。第二段A2布设了16个第二连接部4。同时上述第二连接部4间隔的距离相同。也即，本实施例改变了第二连接部4在第一段A1和第三段A3以及第二段A2的数量，从而将比值设置为0.6875。此种状态下的统计方式将相邻各段的第二连接部4进行了重复计算。

进一步地，第一边B1和第三边B3的长度被配置为第一段A1长度的1.5倍。第二边B2的长度被配置为第二段A2长度的1.5倍。本实施例的第一边B1、第二边B2和第三边B3的长度相当于在第一段A1、第二段A2和第三段A3长度的基础上等比例放大，因此，第二连接部4可以较为均匀地布置在辐射片1上。

本实施例通过对辐射片1的长宽尺寸以及第二连接部4的长宽布置，可以满足超宽带天线对于指向性、工作频率和带宽的要求。

具体地，图6是本实施例的回波损耗特性示意图。图中虚线以下的曲线为小于-5dB的频段，该频段大致在7.20-8.15GHz。由此，该频段的超宽带天线可以满足信号对收发性能的要求。

同时，图7-9分别是本实施例的超宽带天线在7.3GHz、7.8GHz和8.75GHz频段的效率仿真图。从图中可以看到，虽然处于不用的频段，但是超宽带天线的方向性没有明显变化，畸变较少。由此，本实施例的超宽带天线可以满足对特定方向收发性能的要求。

在一个可选的实现方式中，如图1-5所示，上述实施例中的超宽带天线可以应用于通讯设备。该通讯设备包括但不限于智能手表或手机等。

本实施例的通讯设备，将超宽带天线的辐射片1与接地片2分别布设在介质基板6的两侧，同时利用第一连接部3、多个第二连接部4以及馈线5将二者直接相连。由此，提高了通讯设备的工作频率，保证天线能够在较高的频段上具有一定的带宽。同时，对多个第二连接部4的排列形式进行配置，进一步优化了超宽带天线的方向性。使得装配有超宽带天线的通讯设备能够向特定方向收发电磁信号。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有各种改动和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种超宽带天线，其特征在于，所述超宽带天线包括：

辐射片(1)；

接地片(2)；

第一连接部(3)；

多个第二连接部(4)；

馈线(5)，与所述辐射片(1)和所述接地片(2)电连接；

介质基板(6)，包括第一通孔(61)、多个第二通孔(62)以及相互背离的第一板面(63)和第二板面(64)，所述辐射片(1)布设于所述第一板面(63)，所述接地片(2)布设于所述第二板面(64)；

所述第一连接部(3)通过所述第一通孔(61)与所述辐射片(1)和所述接地片(2)电连接，多个所述第二通孔(62)与多个所述第二连接部(4)一一对应，各所述第二连接部(4)通过各所述第二通孔(62)与所述辐射片(1)和所述接地片(2)电连接，其中，多个所述第二通孔(62)围绕所述辐射片(1)的中心区域以及所述第一通孔(61)布设。

2.根据权利要求1所述的超宽带天线，其特征在于，所述介质基板(6)还包括缘面(65)，所述缘面(65)位于所述第一板面(63)和所述第二板面(64)之间；

所述馈线(5)为带状片，所述辐射片(1)和所述接地片(2)在所述带状片的两侧对称分布，至少部分所述带状片布设于所述缘面(65)以及所述第一板面(63)。

3.根据权利要求2所述的超宽带天线，其特征在于，所述第一板面(63)为邻边不等长的矩形；

多个所述第二通孔(62)依次沿第一段(A1)、第二段(A2)和第三段(A3)延伸，所述第一段(A1)和所述第三段(A3)与所述第一板面(63)的长边对应，所述第二段(A2)与所述第一板面(63)的短边对应。

4.根据权利要求3所述的超宽带天线，其特征在于，多个所述第二通孔(62)还沿第四段(A4)和第五段(A5)延伸，所述第四段(A4)和所述第五段(A5)分别与所述第一段(A1)和所述第三段(A3)的远离所述第二段(A2)的一端连接，同时所述第四段(A4)和所述第五段(A5)延伸方向相反并与所述第二段(A2)平行。

5.根据权利要求3所述的超宽带天线，其特征在于，所述接地片(2)布设于所述第二板面(64)；

所述辐射片(1)布设于部分所述第一板面(63)，并且所述辐射片(1)包括第一边(B1)、第二边(B2)和第三边(B3)，所述第一边(B1)、所述第二边(B2)和所述第三边(B3)分别与所述第一段(A1)、所述第二段(A2)和所述第三段(A3)对应并位于所述第一板面(63)的边上。

6.根据权利要求3所述的超宽带天线，其特征在于，所述接地片(2)开设两个窗口，所述第一通孔(61)与一所述窗口相邻。

7.根据权利要求6所述的超宽带天线，其特征在于，两个所述窗口为形状相同的第一矩形窗(21)和第二矩形窗(22)，所述第一矩形窗(21)的邻边不等长，所述第一矩形窗(21)和所述第二矩形窗(22)位于所述第一段(A1)和所述第三段(A3)之间，且所述第一矩形窗(21)的长边与所述第一板面(63)的长边平行，同时所述第一矩形窗(21)靠近所述第一段(A1)；

所述第一通孔(61)位于所述第一矩形窗(21)的顶角方向，且相对于所述第一矩形窗(21)远离所述第一段(A1)并靠近所述第二段(A2)。

8.根据权利要求3所述的超宽带天线，其特征在于，所述辐射片(1)还包括第四边(B4)，所述第四边(B4)与所述第二边(B2)相对，所述第四边(B4)的中间位置具有矩形凹陷(11)，所述矩形凹陷(11)具有依次连接的第五边(B5)、第六边(B6)和第七边(B7)，所述第五边(B5)与所述第二边(B2)平行，所述带状片与所述第五边(B5)的中点连接且所述带状片的延伸方向与所述第五边(B5)垂直。

9.根据权利要求3所述的超宽带天线，其特征在于，所述第一段(A1)和所述第三段(A3)的长度被配置为工作波长的0.5-1倍；

所述第二段(A2)的长度被配置为所述第一段(A1)长度的0.6-0.7倍。

10.根据权利要求9所述的超宽带天线，其特征在于，所述第一边(B1)和所述第三边(B3)的长度被配置为第一段(A1)长度的1.5倍；

所述第二边(B2)的长度被配置为第二段(A2)长度的1.5倍。

11.一种通讯设备，其特征在于，所述通讯设备包括：

根据权利要求1-10中任一项所述的超宽带天线。

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