WO2018028207A1 - 一种微带天线 - Google Patents

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    • H01Q13/08—Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines

Definitions

  • the present invention relates to a microstrip antenna.
  • a microstrip antenna comprising an elliptical dielectric plate, the front side of the dielectric plate is provided with two sets of microstrip units, and the two sets of microstrip units are vertically symmetric Setting;
  • Each group of microstrip units includes two subunits that are bilaterally symmetric.
  • each subunit includes a feed piece for feeding and a curved first radiating arm; the first radiating arm and the feeding piece are connected by a feeding microstrip line; a side of the first radiating arm away from the center of the dielectric plate is provided with a scalloped notch, and a side of the first radiating arm near the center of the dielectric plate is provided with a semicircular notch, and a semicircular notch is disposed on a half of the feeding microstrip line; Also included is a curved second radiating arm, the second radiating arm being concentrically disposed with the first radiating arm, one end of the second radiating arm being coupled to an end of the first radiating arm remote from the feeding microstrip line; a plurality of fan-shaped radiating arms are disposed on the second radial arm; Each of the fan-shaped radiating arms is provided with a hollow radiating unit, each hollow radiating unit is triangular, and both sides of the hollow radiating unit extend to the middle of the hollow radiating unit to
  • each group of microstrip units is provided with a T-shaped parasitic oscillator piece in the middle;
  • each subunit includes an L-shaped isolating rod, and the L-shaped isolating rod is disposed in parallel with the corresponding feeding microstrip line;
  • the periphery of the medium is further provided with a circle of isolated microstrip arms.
  • the vibrator has a simple structure, low cost, and strong anti-interference, and greatly improves the impedance characteristics of the vibrator.
  • FIG. 1 is a front elevational view of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic structural view of a subunit of the present invention
  • Figure 3 is a partial enlarged view of Figure 2;
  • Figure 4 is a reverse side view of the present invention.
  • FIG. 5 is a frequency range simulation test diagram of the microstrip antenna of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic view of a microstrip antenna of the present invention.
  • FIGS. 1 to 6 illustrate:
  • bl-dielectric plate b2-isolated microstrip arm; b3-parasitic oscillator piece; b4-L-shaped spacer bar; b5-feeder piece; b6-first radiation arm; b61-semicircular notch; b62- Sector notch; b7-fan radiating arm; b71-coupled radiating arm ; b8 - second radiating arm; b9 - isolated fan arm.
  • a microstrip antenna As shown in FIG. 1 to FIG. 6 , a microstrip antenna according to this embodiment includes an elliptical dielectric plate bl, and two sets of microstrip units are disposed on the front surface of the dielectric plate bl.
  • the microstrip unit is symmetrically arranged up and down; each set of microstrip units includes two sub-units that are bilaterally symmetric; each subunit includes a feed piece b5 for feeding and a first radiating arm b6 of curved shape; The first radiating arm b6 and the feeding piece b5 are connected by a feeding microstrip line; the first radiating arm b6 is disposed away from the center of the dielectric plate bl with a sector-shaped notch b62, and the first radiating arm b6 is close to the medium.
  • radiation further comprises a second arcuate arm b8, the second radiating arm b 8 Concentrically disposed with the first radiating arm b6, one end of the second radiating arm b8 is connected to one end of the first radiating arm b6 away from the feeding microstrip line; the second radiating arm b8 is provided with a plurality of arc lengths a fan-shaped radiating arm b7, each of the fan-shaped radiating arms b7 is provided with a hollowing radiating unit, each hollowed out
  • the shooting unit is triangular, and both sides of the hollow radiating unit extend to the middle of the hollow radiating unit with four coupling radiating arms b71; the outer arc edges of the fan radiating arms b7 are counted inwardly, the first and third The length of the coupling radiating arm b71 is smaller than the second and
  • Arm b9. Improve the radiation characteristics by improving the radiation current through the design of a reasonable radiating element.
  • the antenna structure is finally determined by a microstrip circuit structure design of not less than 600 times, and by no less than 600 simulation tests and parameter adjustments, the antenna has a wide frequency range and good isolation and directivity. As well as gain performance, it has better communication performance.
  • the available bandwidth of the antenna bandwidth is as high as 1.7GHz to 2.65 GHz; it basically meets the requirements of the communication band, and its gain is also high, and the average gain in the band is greater than 8.952dbi; Actual use needs;
  • the isolation is better in the isolation of the figure band, the isolation performance is better, as shown in Figure 5, in S3 it can be seen that the isolation is greater than 25.5db in the frequency range. Its directivity is also good, as shown in Figure 6, which is an omnidirectional antenna.
  • the number of the fan-shaped radiating arms b7 of each sub-unit is 4-6.
  • the performance is best reflected, the gain and direction are better, and the standing wave ratio is close to 1.
  • a T-shaped parasitic oscillator b3 is disposed in the middle of each group of microstrip units; the parasitic oscillator b3 can increase the gain and reduce the isolation.
  • each subunit includes an L-shaped isolating rod b4, and the L-shaped isolating rod b4 is disposed in parallel with the corresponding feeding microstrip line.
  • a microstrip antenna according to this embodiment wherein a peripheral microstrip arm b2 is further disposed on the periphery of the medium.
  • the vibrator has a simple structure, low cost, and strong anti-interference, and greatly improves the impedance characteristics of the vibrator.
  • the communication antenna is a non-size required antenna, and the above requirements are met as long as the holes and holes are provided in the bending direction; but if better stable performance is required, the antenna is
  • the specific dimensions can be optimized as follows: The size of the dielectric plate is not limited.
  • the line width of the first radiating arm is: 3.2mm, the arc angle is: 90 degrees, the size of the feeding piece is not limited, for feeding, feeding microstrip
  • the line width of the wire connection is not more than 1.2mm; the central angle of the fan-shaped notch is: 20 degrees, the line width is: 1.6mm; the radius of the semi-circular notch is: lmm, the line width of the second radiation arm is: lmm,
  • the angle to the center of the circle is 90 degrees.
  • the fan-shaped radiation arm has a warp width of 5.5 mm and a center angle of 9 degrees; the center angle of the two adjacent sector-shaped radiating arms is 9 degrees; the hollow radiating element is an equilateral triangle with a side length of 3.3 mm.
  • the coupling radiation arm has a line width of 0.15 mm and an unlimited length; the radius of the isolation sector arm is: 30 mm.
  • the line width of the parasitic vibrator piece is lmm, the length of the longitudinal rod is 4.5mm, and the length of the cross rod is 4 mm.
  • the line width of the L-shaped spacer rod is 2mm, the length is not limited, and it cannot be interlaced with other lines.

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Abstract

本发明公开了一种微带天线，包括有椭圆形的介质板，所述介质板的正面设有两组微带单元，两组微带单元上下对称设置；每组微带单元包括有两个、且左右对称的子单元；通过合理的设置，通过软件仿真及实际测试实验得出如此设置可实现较宽的频率范围；另外振子结构简单，成本低，抗干扰性更强，大大的改善了振子的阻抗特性。

Description

一种微带天线
技术领域
[0001] 本发明涉及一种微带天线。
背景技术
[0002] 目前， 随着通信行业的发展， 移动通信已成为最具活力和前途的行业， 也给人 们的生活带来了极大的方便。 而随着移动用户数量的不断增长以及移动用户需 要的增长， 对移动通信网络的要求越来越高。 随着通信行业的发展， 移动通信 已经成为最具活力和前途的行业， 目前市场上的振子普遍频带比较窄， 不适用 于 3G、 4G网络， 对于当前移动通信的高频段而言， 1.7〜2.7GHz频段能满足大部 分移动通信应用场合， 如中国电信的 CDMA2000、 中国联通的 WCDMA、 中国移 动的 TD-SADMA以及 GSM、 LTE、 网络。 因此， 设计出宽频振子便能满足当前 移动通信网络多元化发展的要求， 目前市场上的振子其阻抗特性不理想， 另外 目前市场上的振子结构复杂， 零部件较多， 因此也带来了一定的成本。
技术问题
问题的解决方案
技术解决方案
[0003] 本发明的目的在于克服以上所述的缺点， 提供一种微带天线。
[0004] 为实现上述目的， 本发明的具体方案如下： 一种微带天线， 包括有椭圆形的介 质板， 所述介质板的正面设有两组微带单元， 两组微带单元上下对称设置； 每 组微带单元包括有两个、 且左右对称的子单元。
[0005] 其中， 每个子单元包括有一个用于馈电的馈电片以及弧形的第一辐射臂； 所述 第一辐射臂与馈电片之间通过馈电微带线连接； 所述第一辐射臂远离介质板中 心的一边设有扇形缺口， 所述第一辐射臂靠近介质板中心的一边设有半圆形缺 口， 半圆形缺口设于靠近馈电微带线的半边上； 还包括有弧形第二辐射臂， 所 述第二辐射臂与第一辐射臂同心设置， 所述第二辐射臂的一端与第一辐射臂的 远离馈电微带线的一端连接； 所述第二辐射臂上等弧长设置有多个扇形辐射臂 ， 每个所述扇形辐射臂上设有镂空辐射单元， 每个镂空辐射单元为三角形， 镂 空辐射单元的两边均向镂空辐射单元的中间延伸出有四条耦合辐射臂； 自扇形 辐射臂的外弧边向内弧边数起， 第一个、 第三个的耦合辐射臂的长度小于第二 个、 第四个； 所述介质板的反面设有两组程上下对称的微带扇形单元， 每组微 带扇形单元包括有两个左右对称的隔离扇形臂。
[0006] 其中， 每个子单元的扇形辐射臂的数量为 4-6个。
[0007] 其中， 设扇形辐射臂之间的距离为 L， 扇形辐射臂的数量为 N， 所述馈电微带 线的横向长度为 M， 则 M=L*0.8*N。
[0008] 其中， 每组微带单元的中间设置有一 T形的寄生振子片；
[0009] 其中， 每个子单元包括有一个 L形隔离杆， L形隔离杆与对应馈电微带线平行设 置；
[0010] 其中， 所述介质上的外围上还设有一圈隔离微带臂。
发明的有益效果
有益效果
[0011] 通过合理的设置， 通过软件仿真及实际测试实验得出如此设置可实现较宽的频 率范围； 另外振子结构简单， 成本低， 抗干扰性更强， 大大的改善了振子的阻 抗特性。
对附图的简要说明
附图说明
[0012] 图 1是本发明的正面视图；
[0013] 图 2是本发明的子单元的结构示意图；
[0014] 图 3是图 2的局部放大图；
[0015] 图 4是本发明的反面视图；
[0016] 图 5是本发明的微带天线的频率范围仿真测试图；
[0017] 图 6是本发明的微带天线的方向图；
[0018] 图 1至图 6中的附图标记说明：
[0019] bl-介质板； b2-隔离微带臂； b3-寄生振子片； b4-L形隔离杆； b5-馈电片； b6- 第一辐射臂； b61-半圆形缺口； b62-扇形缺口； b7-扇形辐射臂； b71-耦合辐射臂 ； b8-第二辐射臂； b9-隔离扇形臂。
本发明的实施方式
[0020] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明， 并不是把本发明的 实施范围局限于此。
[0021] 如图 1至图 6所示， 本实施例所述的一种微带天线， 包括有椭圆形的介质板 bl， 所述介质板 bl的正面设有两组微带单元， 两组微带单元上下对称设置； 每组微 带单元包括有两个、 且左右对称的子单元； 每个子单元包括有一个用于馈电的 馈电片 b5以及弧形的第一辐射臂 b6; 所述第一辐射臂 b6与馈电片 b5之间通过馈 电微带线连接； 所述第一辐射臂 b6远离介质板 bl中心的一边设有扇形缺口 b62， 所述第一辐射臂 b6靠近介质板 bl中心的一边设有半圆形缺口 b61， 半圆形缺口 b6 1设于靠近馈电微带线的半边上； 还包括有弧形第二辐射臂 b8， 所述第二辐射臂 b8与第一辐射臂 b6同心设置， 所述第二辐射臂 b8的一端与第一辐射臂 b6的远离 馈电微带线的一端连接； 所述第二辐射臂 b8上等弧长设置有多个扇形辐射臂 b7 ， 每个所述扇形辐射臂 b7上设有镂空辐射单元， 每个镂空辐射单元为三角形， 镂空辐射单元的两边均向镂空辐射单元的中间延伸出有四条耦合辐射臂 b71 ; 自 扇形辐射臂 b7的外弧边向内弧边数起， 第一个、 第三个的耦合辐射臂 b71的长度 小于第二个、 第四个； 所述介质板 bl的反面设有两组程上下对称的微带扇形单 元， 每组微带扇形单元包括有两个左右对称的隔离扇形臂 b9。 通过合理的辐射 单元的设计， 改善辐射电流， 从而改善辐射特性。 通过不小于 600次的微带电路 结构设计， 以及通过不低于 600次仿真试验和参数调整下， 最终确定了上述天线 结构， 该天线具备较宽的频率范围以及较好的隔离度和方向性以及增益性能， 具备较好的通信性能； 实际测试中， 该天线带宽可用频率范围高达 1.7GHz至 2.65 GHz; 基本满足通信频段的要求， 其增益也较高， 频带内平均增益大于 8.952dbi ； 满足实际使用需要； 另外其隔离度如果图频带内隔离度， 隔离度表现较好， 如图 5， 在 S3中可以看出在频率范围内隔离度大于 25.5db。 其方向性也好， 如图 6 所述， 其为全向性天线。
[0022] 本实施例所述的一种微带天线， 每个子单元的扇形辐射臂 b7的数量为 4-6个。 [0023] 本实施例所述的一种微带天线， 设扇形辐射臂 b7之间的距离为 L， 扇形辐射臂 b
7的数量为 N， 所述馈电微带线的横向长度为 M， 则 M=L*0.8*N。 满足该公式后
， 其性能得到最佳体现， 增益和方向都较好， 驻波比接近 1。
[0024] 本实施例所述的一种微带天线， 每组微带单元的中间设置有一 T形的寄生振子 片 b3 ; 寄生振子片 b3能够增加增益的同吋降低隔离度。
[0025] 本实施例所述的一种微带天线， 每个子单元包括有一个 L形隔离杆 b4， L形隔离 杆 b4与对应馈电微带线平行设置。
[0026] 本实施例所述的一种微带天线， 所述介质上的外围上还设有一圈隔离微带臂 b2
； 其能有效增强隔离性能， 完善天线的电气性能。
[0027] 通过合理的设置， 通过软件仿真及实际测试实验得出如此设置可实现较宽的频 率范围； 另外振子结构简单， 成本低， 抗干扰性更强， 大大的改善了振子的阻 抗特性。
[0028] 以图 1为参照， 本通信天线为非尺寸要求天线， 只要在弯折方向上、 设置的孔 、 洞的方式上达到上述要求； 但如果需要更佳稳定的性能吋， 本天线的具体尺 寸可以优化为： 介质板的大小不限， 第一辐射臂的线宽为： 3.2mm， 圆弧角为： 90度， 馈电片的尺寸不限， 用于馈电， 馈电微带线连接的线宽不超过为 1.2mm; 扇形缺口的圆心角为： 20度， 线宽为： 1.6mm; 半圆形缺口的半径为： lmm， 第 二辐射臂的线宽为： lmm， 所对圆心角为 90度。 扇形辐射臂的经向宽度为 5.5mm ， 所对圆心角为 9度； 两个相邻扇形辐射臂的所夹的圆心角为 9度； 镂空辐射单 元为等边三角形， 边长为 :3.3mm;耦合辐射臂线宽为 0.15mm， 长度不限； 隔离扇 形臂的半径为： 30mm。 寄生振子片的线宽为 lmm， 纵杆长为 4.5mm， 横杆长为 4 mm; L形隔离杆的线宽为 2mm， 长度不限， 不能与其他线交错。
[0029] 以上所述仅是本发明的一个较佳实施例， 故凡依本发明专利申请范围所述的构 造、 特征及原理所做的等效变化或修饰， 包含在本发明专利申请的保护范围内

Claims

权利要求书
[权利要求 1] 一种微带天线， 其特征在于： 包括有椭圆形的介质板 （M) ， 所述介 质板 （bl) 的正面设有两组微带单元， 两组微带单元上下对称设置； 每组微带单元包括有两个、 且左右对称的子单元； 每个子单元包括有 一个用于馈电的馈电片 （b5) 以及弧形的第一辐射臂 （b6) ； 所述第 一辐射臂 （b6) 与馈电片 （b5) 之间通过馈电微带线连接； 所述第一 辐射臂 （b6) 远离介质板 （bl) 中心的一边设有扇形缺口 （b62) ， 所述第一辐射臂 （b6) 靠近介质板 （bl) 中心的一边设有半圆形缺口 (b6l) ， 半圆形缺口 （b61) 设于靠近馈电微带线的半边上； 还包括 有弧形第二辐射臂 （b8) ， 所述第二辐射臂 （b8) 与第一辐射臂 （b6 ) 同心设置， 所述第二辐射臂 （b8) 的一端与第一辐射臂 （b6) 的远 离馈电微带线的一端连接； 所述第二辐射臂 （b8) 上等弧长设置有多 个扇形辐射臂 （b7) ， 每个所述扇形辐射臂 （b7) 上设有镂空辐射单 元， 每个镂空辐射单元为三角形， 镂空辐射单元的两边均向镂空辐射 单元的中间延伸出有四条耦合辐射臂 （b71) ； 自扇形辐射臂 （b7) 的外弧边向内弧边数起， 第一个、 第三个的耦合辐射臂 （b71) 的长 度小于第二个、 第四个； 所述介质板 （bl) 的反面设有两组程上下对 称的微带扇形单元， 每组微带扇形单元包括有两个左右对称的隔离扇 形臂 (b9) 。
[权利要求 2] 根据权利要求 1所述的一种微带天线， 其特征在于： 每个子单元的扇 形辐射臂 （b7) 的数量为 4-6个。
[权利要求 3] 根据权利要求 1所述的一种微带天线， 其特征在于： 设扇形辐射臂 （b
7) 之间的距离为 L， 扇形辐射臂 （b7) 的数量为 N， 所述馈电微带线 的横向长度为 M， 则 M=L*0.8*N。
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