CN219067219U - 一种超宽带pcb天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及通信器件技术领域，尤其是一种超宽带PCB天线，包括：基板、设置在所述基板上表面的馈电网络、接地臂和辐射臂；所述基板的底端设置有用于连接馈线的接头，所述接头分别连接所述馈电网络和接地臂；所述接地臂和所述辐射臂形成偶极子天线；所述馈电网络为矩形贴片，所述接地臂和所述辐射臂均为以所述馈电网络为对称轴左右对称的贴片，所述辐射臂为锥形辐射贴片，其具有锥角的一端连接所述馈电网络的末端，另一端沿所述馈电网络的末端方向朝远离所述对称轴的两侧延伸；本实用新型通过结合同轴线直接馈电、馈电网络馈电这两种馈电方式，保证天线性能稳定及宽带阻抗匹配。

Description

一种超宽带PCB天线

技术领域

本实用新型涉及通信器件技术领域，尤其是一种超宽带PCB天线。

背景技术

在移动通信网络技术领域，宽带天线是高数据流量的关键设备，宽带天线性能的优劣直接决定了终端设备的性能质量，进而影响到无线网络的上传下载速率。

因此，有必要提供一种宽带天线，保证天线性能稳定及宽带阻抗匹配。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种超宽带PCB天线，旨在保证天线性能稳定及宽带阻抗匹配。

本实用新型提供的一种超宽带PCB天线，包括：基板、设置在所述基板上表面的馈电网络、接地臂和辐射臂；

所述基板的底端设置有用于连接馈线的接头，所述接头分别连接所述馈电网络和接地臂；所述接地臂和所述辐射臂形成偶极子天线；

所述馈电网络为矩形贴片，所述接地臂和所述辐射臂均为以所述馈电网络为对称轴左右对称的贴片，所述辐射臂为锥形辐射贴片，其具有锥角的一端连接所述馈电网络的末端，另一端沿所述馈电网络的末端方向朝远离所述对称轴的两侧延伸。

在一些实施例中，所述接地臂设有横向的凹口，所述接头位于所述凹口的底部，所述馈电网络的一端连接所述接头，另一端延伸至所述凹口的顶部且与所述辐射臂连接。

在一些实施例中，所述馈电网络为共面波导馈电网络。

在一些实施例中，所述辐射臂的锥角及夹板间距与宽带匹配，所述夹板间距为辐射臂与接地臂之间的间距。

在一些实施例中，所述接地臂和辐射臂的周长均为工作中心频点的个自由空间波长。

在一些实施例中，所述接头焊接在所述基板的底端。

在一些实施例中，所述接头的接口方向位于基板底端的中轴线上。

在一些实施例中，所述基板采用FR4材质的PCB基板。

在一些实施例中，所述基板的介电常数为4.4。

在一些实施例中，所述基板的厚度为1mm。

本实用新型的有益效果：通过结合同轴线直接馈电、馈电网络馈电这两种馈电方式，保证天线性能稳定及宽带阻抗匹配。

附图说明

图1是一实施例提供的超宽带PCB天线的整体结构示意图；

图2是一实施例提供的超宽带PCB天线的平面示意图；

图3是一实施例提供的超宽带PCB天线的回波损耗测试图；

图4是一实施例提供的超宽带PCB天线的电压驻波比测试图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清晰，下面将结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的描述。

在本实用新型的描述中，若干的含义是不定量，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

在本实用新型的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

首先，对本申请中涉及的若干名词进行解析：

天线带宽，即天线工作的频带范围。偏离中心频率时，天线的某些电特性将下降，在天线某个性能参数下降到容许值的频率范围。这个频率范围的中点处频率称为中心频率，以此频率范围作为天线的带宽，在此频带宽度内的天线性能参数与中心频率上的值进行比较，均符合规定的标准，由于天线方向性在工作频段内类似电流元特性，在整个波段变化不显著，所以主要变化特性一般指输入阻抗的变化，工作频带也都是指阻抗带宽。

电压驻波比，为天线的匹配程度的指标。电压驻波比指驻波波腹电压与波节电压幅度之比，又称为驻波系数、驻波比。驻波比等于1时，表示馈线和天线的阻抗完全匹配，此时高频能量全部被天线辐射出去，没有能量的反射损耗；驻波比为无穷大时，表示全反射，能量完全没有辐射出去。

天线增益，表征天线往某一方向的辐射能力。在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。增益显然与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天线最重要的参数之一。一般来说，增益的提高主要依靠减小垂直面向辐射的波瓣宽度，而在水平面上保持全向的辐射性能。天线增益对移动通信系统的运行质量极为重要，因为它决定蜂窝边缘的信号电平。增加增益就可以在一确定方向上增大网络的覆盖范围，或者在确定范围内增大增益余量。任何蜂窝系统都是一个双向过程，增加天线的增益能同时减少双向系统增益预算余量。另外，表示天线增益的参数有dBd和dBi。dBi是相对于点源天线的增益，在各方向的辐射是均匀的；dBd相对于对称阵子天线的增益dBi＝dBd+2.15。相同的条件下，增益越高，电波传播的距离越远。

天线效率，是指天线辐射出去的功率(即有效地转换电磁波部分的功率)和输入到天线的有功功率之比。天线效率是恒小于1的数值，一般定义为天线的辐射功率与输入功率之比。

共面波导，在介质基片的一个面上制作出中心导体带，并在紧邻中心导体带的两侧制作出导体平面，这样就构成了共面波导，又叫共面微带传输线。共面波导传播的是TEM波，没有截止频率。由于中心导体与导体平板位于同一平面内，因此，在共面波导上并联安装元器件很方便，用它可制成传输线及元件都在同一侧的单片微波集成电路。

相关技术中，超宽带PCB天线的主要指标包括：天线带宽、电压驻波比、天线增益和天线效率。超宽带PCB天线主要的馈电方式有两种：同轴线直接馈电，馈电网络馈电。同轴线直接馈电是指馈线直接焊接PCB馈电的方式，其生产容易实现，但馈线通过天线本体时会影响天线的稳定性；对于馈电网络馈电的方式，馈电网络跟天线处于不同的位置，且天线易受模组干扰。

基于此，为解决背景技术中的问题，本实用新型提供一种超宽带PCB天线，通过结合同轴线直接馈电、馈电网络馈电这两种馈电方式，保证天线性能稳定及宽带阻抗匹配。

如图1和图2所示，本实用新型提供的一种超宽带PCB天线，包括：基板100、设置在所述基板100上表面的馈电网络200、接地臂300和辐射臂400；

所述基板100的底端设置有用于连接馈线600的接头500，所述接头500分别连接所述馈电网络200和接地臂300；所述接地臂300和所述辐射臂400形成偶极子天线；

所述馈电网络200为矩形贴片，所述接地臂300和所述辐射臂400均为以所述馈电网络200为对称轴左右对称的贴片，所述辐射臂400为锥形辐射贴片，其具有锥角的一端连接所述馈电网络200的末端，另一端沿所述馈电网络200的末端方向朝远离所述对称轴的两侧延伸。

需要说明的是，本实用新型提供的实施例中，以所述接地臂300和所述辐射臂400形成的偶极子天线为不对称结构，采用不对称结构的偶极子天线实现宽度天线覆盖，能够在1710-5000MHz具有较好的阻抗匹配及辐射效率，通过调节接地臂300和辐射臂400的形状实现宽带阻抗匹配。采用基板100作为偶极子天线的载体，采用馈线600传输射频信号，通过馈线600及馈电网络200实现馈电；采用馈线600连接馈电网络200及接地臂300，将馈线600的焊接点引入到基板100的底端，从而减少馈线600对天线的影响。

在一些实施例中，所述接地臂300设有横向的凹口，所述接头500位于所述凹口的底部，所述馈电网络200的一端连接所述接头500，另一端延伸至所述凹口的顶部且与所述辐射臂400连接。

需要说明的是，本实用新型提供的实施例中，所述接地臂300以所述凹口为对称轴上下对称，通过凹口起到阻抗匹配作用。

在一些实施例中，所述馈电网络200为共面波导馈电网络200。

需要说明的是，本实用新型提供的实施例中，采用共面波导馈电网络200，以共面波导馈电网络200的形式馈电，采用上述结构，能够减少偶极子天线受到的干扰，依然能够保证天线性能稳定及宽带阻抗匹配。

在一些实施例中，所述辐射臂400的锥角及夹板间距与宽带匹配，所述夹板间距为辐射臂400与接地臂300之间的间距。

需要说明的是，本实用新型提供的实施例中，通过调节辐射臂400的锥角及夹板间距实现宽带匹配，所述夹板间距为辐射臂400与接地臂300之间的间距。

在一些实施例中，所述接地臂300和辐射臂400的周长均为工作中心频点的1/4个自由空间波长。

需要说明的是，本实用新型提供的实施例中，通过调节接地臂300和辐射臂400的尺寸实现较低频段的阻抗匹配。

在一些实施例中，所述接头500焊接在所述基板100的底端。

需要说明的是，本实用新型提供的实施例中，将接头500与基板100焊接，能够方便馈线600连接，方便安装维护。

在一些实施例中，所述接头500的接口方向位于基板100底端的中轴线上。

需要说明的是，本实用新型提供的实施例中，所述接头500的接口方向与基板100底端的中轴线保持一致，从而方便所述接头500连接馈线600后，使得馈线600位于所述基板100底端的中轴线上。

在一些实施例中，所述基板100采用FR4材质的PCB基板100。

需要说明的是，本实用新型提供的实施例中，FR4是玻璃纤维环氧树脂覆铜板，FR4的机械强度、尺寸稳定性能、抗抗撞击性能以及耐湿性能要比纸基板100更高。它的电气性能良好，工作温度很高，自身性能受环境影响小。在加工工艺上面，要比其它树脂的玻纤布基板100具备更大的优越性。

在一些实施例中，所述基板100的介电常数的取值范围为4-4.6，厚度为1mm。

需要说明的是，本实用新型提供的实施例中，相对介电常数可取值为4-4.6，但会引起天线的频率偏移，可通过调节天线的形状及尺寸修正，在一些优选的实施例中，相对介电常数取值为4.4。

参考图3和图4，本实用新型提供的实施例中，超宽带PCB天线的回波损耗和电压驻波比均具有良好的表现，能够保证天线性能稳定及宽带阻抗匹配。

本实用新型实施例描述的实施例是为了更加清楚的说明本实用新型实施例的技术方案，并不构成对于本实用新型实施例提供的技术方案的限定，本领域技术人员可知，随着技术的演变和新应用场景的出现，本实用新型实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。

本领域技术人员可以理解的是，图中示出的技术方案并不构成对本实用新型实施例的限定，本实用新型的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

应当理解，在本实用新型中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

以上参照附图说明了本实用新型实施例的优选实施例，并非因此局限本实用新型实施例的权利范围。本领域技术人员不脱离本实用新型实施例的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本实用新型实施例的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种超宽带PCB天线，其特征在于，包括：基板(100)、设置在所述基板(100)上表面的馈电网络(200)、接地臂(300)和辐射臂(400)；

所述基板(100)的底端设置有用于连接馈线(600)的接头(500)，所述接头(500)分别连接所述馈电网络(200)和接地臂(300)；所述接地臂(300)和所述辐射臂(400)形成偶极子天线；

所述馈电网络(200)为矩形贴片，所述接地臂(300)和所述辐射臂(400)均为以所述馈电网络(200)为对称轴左右对称的贴片，所述辐射臂(400)为锥形辐射贴片，其具有锥角的一端连接所述馈电网络(200)的末端，另一端沿所述馈电网络(200)的末端方向朝远离所述对称轴的两侧延伸。

2.根据权利要求1所述的超宽带PCB天线，其特征在于，所述接地臂(300)设有横向的凹口，所述接头(500)位于所述凹口的底部，所述馈电网络(200)的一端连接所述接头(500)，另一端延伸至所述凹口的顶部且与所述辐射臂(400)连接。

3.根据权利要求1所述的超宽带PCB天线，其特征在于，所述馈电网络(200)为共面波导馈电网络(200)。

4.根据权利要求3所述的超宽带PCB天线，其特征在于，所述辐射臂(400)的锥角及夹板间距与宽带匹配，所述夹板间距为辐射臂(400)与接地臂(300)之间的间距。

5.根据权利要求1所述的超宽带PCB天线，其特征在于，所述接地臂(300)和辐射臂(400)的周长均为工作中心频点的¹/₄个自由空间波长。

6.根据权利要求5所述的超宽带PCB天线，其特征在于，所述接头(500)焊接在所述基板(100)的底端。

7.根据权利要求1所述的超宽带PCB天线，其特征在于，所述接头(500)的接口方向位于基板(100)底端的中轴线上。

8.根据权利要求1所述的超宽带PCB天线，其特征在于，所述基板(100)采用FR4材质的PCB基板(100)。

9.根据权利要求8所述的超宽带PCB天线，其特征在于，所述基板(100)的介电常数为4.4。

10.根据权利要求8所述的超宽带PCB天线，其特征在于，所述基板(100)的厚度为1mm。

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