CN104638367A - 双频段微带天线 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种双频段微带天线，用于在较小的双频微带天线结构尺寸上具有较好的全向性。本发明实施例一种双频段微带天线包括：基板以及设置在基板上的第一频段微带天线和第二频段微带天线；第一频段微带天线包括：设置在基板第一面的第一区域的第一天线贴片，设置在基板第二面的第一区域的第一接地板，以及与第一天线贴片和第一接地板分别连接的第一馈电同轴线；第二频段微带天线包括：设置在基板第二面的第二区域的第二天线贴片，设置在基板第一面的第二区域的第二接地板，以及与第二天线贴片和第二接地板分别连接的第二馈电同轴线；第二馈电同轴线的一部分固定在第一接地板区域内和/或第一馈电同轴线的一部分固定在第二接地板区域内。

Description

双频段微带天线

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种双频段微带天线。

背景技术

随着无线通信的飞速发展，各种数据业务的需求，天线设计主要朝着小型化、多频段及宽频带发展，小型化要求天线缩小自身尺寸，以适应通信设备集成度不断提高、体积越来越小的发展趋势，微带天线是在带有接地板的介质基板上贴导体贴片所构成的天线，利用同轴线馈电，使导体贴片和接地板间激励起电磁场，利用缝隙向外辐射，微带天线经过几十年的发展，已经在很多领域内广泛应用，其具有剖面低、尺寸小、重量轻、成本低、设计灵活多样化等优点,并且可以和有源器件结合设计。

一种现有的U形槽微带天线如图1所示，在基板101上下两面的贴片102和接地板103，贴片102上的U形微带天线105，U形微带天线105围绕范围中的馈电点104，馈电点104通过同轴馈线106与接地板103连接。

另一种现有的双层贴片微带天线如图2所示，接地板201通过与馈电点205之间的同轴馈线206与贴片202连接，短路墙204连接接地板201、贴片202及短路面203。

但是图1和图2所示的微带天线由于结构的问题，使得两个频段之间相互干扰，很难实现双频段较好的全向性，且结构尺寸较大。

发明内容

本发明实施例提供了一种双频段微带天线，用于减小两个频段之间的相互影响，使得两个频段都具有较好的全向性。

有鉴于此，本发明第一方面提供一种双频段微带天线，包括：

基板以及设置在所述基板上的第一频段微带天线和第二频段微带天线；

所述第一频段微带天线包括：设置在所述基板第一面的第一区域的第一天线贴片，设置在所述基板第二面的第一区域的第一接地板，以及与所述第一天线贴片和所述第一接地板分别连接的第一馈电同轴线；

所述第二频段微带天线包括：设置在所述基板第二面的第二区域的第二天线贴片，设置在所述基板第一面的第二区域的第二接地板，以及与所述第二天线贴片和所述第二接地板分别连接的第二馈电同轴线；

所述第二馈电同轴线的一部分固定在所述第二接地板区域内和/或所述第一馈电同轴线的一部分固定在所述第二接地板区域内。

结合本发明第一方面，本发明第一方面第一实施方式中，所述第一天线贴片为折叠偶极子形式的天线贴片，所述第二天线为曲线单极子形式的天线贴片。

结合本发明第一方面第一实施方式，本发明第一方面第二实施方式中，所述第一天线贴片包括：

第一馈电带线，与所述第一馈电带线连接的第一阻抗变换段，以及与所述第一阻抗变换段连接的折叠偶极子振子臂。

结合本发明第一方面第二实施方式，本发明第一方面第三实施方式中，所述折叠偶极子振子臂设置为对称的折叠方式。

结合本发明第一方面第二实施方式，本发明第一方面第四实施方式中，所述折叠偶极子振子臂的末端通过过孔与所述第一接地板连接。

结合本发明第一方面第二实施方式，本发明第一方面第五实施方式中，所述第一频段微带天线还包括：

设置在所述基板第一面的第一区域的第一接地板馈电连接部，所述第一接地板馈电连接部通过第一过孔与所述第一接地板连接。

结合本发明第一方面第一实施方式，本发明第一方面第六实施方式中，所述第二天线贴片包括：

第二馈电带线，以及与所述第二馈电带线连接的曲线形单极子。

结合本发明第一方面第六实施方式，本发明第一方面第七实施方式中，所述第二频段微带天线还包括：

设置在所述基板第二面的第二区域的第二接地板馈电连接部，所述第二接地板馈电连接部通过第二过孔与所述第二接地板连接。

结合本发明第一方面第一实施方式、本发明第一方面第二实施方式、本发明第一方面第三实施方式、本发明第一方面第四实施方式、本发明第一方面第五实施方式、本发明第一方面第六实施方式或本发明第一方面第七实施方式，本发明第一方面第八实施方式中，所述第一频段微带天线为2.4GHz微带天线；所述第二频段微带天线为900MHz微带天线。

结合本发明第一方面，本发明第一方面第九实施方式中，所述第一天线贴片和所述第二天线贴片均为折叠偶极子形式的天线贴片；或者，所述第一天线贴片和所述第二天线贴片均为曲线单极子形式的天线贴片。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

基板以及设置在基板上的第一频段微带天线和第二频段微带天线；第一频段微带天线包括：设置在基板第一面的第一区域的第一天线贴片，设置在基板第二面的第一区域的第一接地板，以及与第一天线贴片和第一接地板分别连接的第一馈电同轴线；第二频段微带天线包括：设置在基板第二面的第二区域的第二天线贴片，设置在基板第一面的第二区域的第二接地板，以及与第二天线贴片和第二接地板分别连接的第二馈电同轴线；第二馈电同轴线的一部分固定在第一接地板区域内和/或第一馈电同轴线的一部分固定在第二接地板区域内，从而使得第二频段微带天线对第一频段微带天线的影响减小，或者，第一频段的馈电同轴线一部分固定在第二接地板的区域内，减小了第一频段微带天线对第二频段微带天线的影响，因此，该双频段微带天线的两个频段都有较好的全向性。

附图说明

图1为一种U形槽微带天线的示意图；

图2为一种双层贴片微带天线的示意图；

图3为本发明实施例中一种双频段微带天线的一个示意图；

图4为本发明实施例中一种双频段微带天线的另一个示意图；

图5为本发明实施例中具体实施例的第一微带天线的S参数测试结果示意图；

图6为本发明实施例中具体实施例的第二微带天线的S参数测试结果示意图；

图7为本发明实施例中具体实施例的第一微带天线的方向图测试数据结果示意图；

图8为本发明实施例中具体实施例的第二微带天线的方向图测试数据结果示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种双频段微带天线，用于减小两个频段之间的相互影响，使得两个频段都具有较好的全向性。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

下面通过具体实施例，分别进行详细的说明。

请参阅图3和图4，本发明实施例提供一种双频段微带天线，包括：

基板301以及设置在基板上的第一频段微带天线和第二频段微带天线；

第一频段微带天线包括：设置在基板第一面的第一区域302的第一天线贴片306，设置在基板第二面的第一区域303的第一接地板413，以及与第一天线贴片306和第一接地板413分别连接的第一馈电同轴线407和408；

第二频段微带天线包括：设置在基板第二面的第二区域304的第二天线贴片307，设置在基板第一面的第二区域305的第二接地板406，以及与第二天线贴片307和第二接地板406分别连接的第二馈电同轴线411和416；

第二馈电同轴线411的一部分固定在第一接地板413区域内和/或第一馈电同轴线407的一部分固定在第二接地板406区域内。

由以上可以看出，第二频段的馈电同轴线411一部分固定在第一接地板413的区域内，减小了第二频段微带天线对第一频段微带天线的影响，或者，第一频段的馈电同轴线一部分固定在第二接地板的区域内，减小了第一频段微带天线对第二频段微带天线的影响，因此，该双频段微带天线的两个频段都有较好的全向性。

本发明实施例中，对于第一天线贴片306和/或第二天线贴片307的具体结构不予限定。举例来说，第一天线贴片306和/或第二天线贴片307，可以是偶极子形式的天线贴片，也可以是单极子形式的天线贴片，还可以是环形天线贴片，或者，还可以是其它任意结构的天线贴片。

本发明一些实施例中，所述第一天线贴片306为折叠偶极子形式的天线贴片，所述第二天线贴片307为曲线单极子形式的天线贴片。下面结合图4详细说明。

本发明实施例中第一天线贴片306为折叠偶极子形式，包括：

第一馈电带线402，第一馈电带线402连接的第一阻抗变换段403，以及与第一阻抗变换段403连接的折叠偶极子振子臂409，折叠偶极子振子臂409设置为对称的折叠方式，折叠偶极子振子臂409的末端通过过孔404与第一接地板413连接。

此外，第一频段微带天线还包括：

设置在所述第一面的第一区域的第一接地板馈电连接部401，第一接地板馈电连接部401通过第一过孔410与第一接地板413连接。

具体地，第一馈电同轴线407的外导体与第一接地板413通过第一过孔410连接，第一馈电同轴线的内导体408与第一天线贴片306的第一馈电带线402连接，第一馈电同轴线407和第一馈电同轴线的内导体408为同一条馈电同轴线上的两段区域。

下面请继续参阅图4，本发明实施例中，第二天线贴片307为曲线单极子形式，包括：

第二馈电带线415，以及与第二馈电带线415连接的曲线形单极子417。

此外，第二频段微带天线还包括：

设置在基板第二面的第二区域的第二接地板馈电连接部414，第二接地板馈电连接部414通过第二过孔405与第二接地板406连接。

具体地，第二馈电同轴线411的外导体与第二接地板406通过第二过孔405连接，第二馈电同轴线的内导体416与第二天线贴片307的第二馈电带线415连接，此第二馈电同轴线411和第二馈电同轴线的内导体416为同一条馈电同轴线上的两段区域。

本发明实施例中，第二接地板406是带凹槽的接地板，所述第一频段微带天线为2.4GHz微带天线；所述第二频段微带天线为900MHz微带天线，第一过孔410、第二过孔405和过孔404为金属化过孔。

可以理解，本发明实施例中的第一频段微带天线的第一天线贴片306可以为其他偶极子形式，第二频段微带天线的第二天线贴片307也可以为其他单极子形式，本发明实施例中的第一频段微带天线的第一天线贴片306和第二频段微带天线的第二天线贴片307也可以均为曲线形单极子形式或折叠偶极子形式或均为其他形式的偶极子形式或单极子形式；第一天线贴片306和/或第二天线贴片307还可以为环形天线。当第一天线贴片306和第二天线贴片307的结构改变时，其他对应的结构一并改变。

需要强调的是，第二频段微带天线的第二馈电同轴线的一部分固定于第一频段微带天线的第一接地板413区域内，和/或，第一频段微带天线的第一馈电同轴线的一部分固定于第二频段微带天线的第二接地板406区域内。

下面以一个具体实施例，对本发明实施例中的一种双频段微带天线进行详细说明，具体的：

本实施例中采用最为方便和较低成本的同轴线焊接方式馈电，为实现涵盖902MHz至928MHz和2.4GHz至2.48GHz两个频段，正面贴片和地板结构均比常规天线有一定优化。参照图4所示为微带天线的正面和背面示意图。图4中折叠偶极子振子臂409所在的部分为2.4GHz天线正面，采用折叠偶极子形式，包括401接地板，通过第一过孔410与第一接地板413连接；图4中第二接地板406所在的部分为900M天线正面。图4中第一接地板413所在的部分为2.4G天线背面，通过将900M馈电同轴线固定在该范围内，降低900M天线对2.4G天线的影响；图4中曲线形单极子所在的部分为900MHz天线背面。

本实施例中，基板长度为115mm、宽度为10mm、厚度为30mil，2.4G天线为折叠偶极子形式，第一接地板馈电连接部401尺寸为8*3mm，第一馈电带线402尺寸为0.4*2.5mm，第一阻抗变换段403尺寸为23*2.2mm，折叠偶极子振子臂409总长为73mm，通过同轴线焊接形式馈电，第一频段同轴线407的外导体焊接在第一接地板馈电连接部401处，第一频段同轴线内导体408焊接在第一馈电带线402处，第一阻抗变换段403为四分之一波长阻抗变换已实现馈电到振子的阻抗匹配。

900M天线为单极子形式，第二接地板馈电连接部414尺寸10*3mm，第二馈电带线415尺寸为16*1.5mm，曲折型单极子417总长约为100mm，同样采用同轴线焊接形式馈电，第二频段同轴线411的外导体焊接在第二接地板馈电连接部414处，第二频段同轴线内导体416焊接在第二馈电带线415上，馈电线宽和振子比线宽不同，且已实现阻抗匹配。

由于2.4G天线背面有一较长的第一接地板413，900M馈电同轴线固定在2.4G背面地板范围内，可减小对2.4G天线的性能影响，双频微带天线散射参数(Scattering parameters，S参数)测试如图5、图6所示，S11小于-10dB的带宽为902MHz至928MHz和2.23GHz至2.64GHz；方向图测试数据如图7、图8所示，2.4G天线最大增益2.36dB，900M天线最大增益0.4dB，两频段水平面圆极化较好，水平面3dB波宽大于60度。

可以理解的是，第一频段微带天线和第二频段微带天线可以为常用的902MHz～928MHz、2.4GHz～2.48GHz及5.725GHz～5.875GHz三个工业科学医学(Industrial Scientific Medical，ISM)频段中任意两个不同的频段，或者，还可以为其他不同的频段。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种双频段微带天线，其特征在于，包括：

基板以及设置在所述基板上的第一频段微带天线和第二频段微带天线；

所述第一频段微带天线包括：设置在所述基板第一面的第一区域的第一天线贴片，设置在所述基板第二面的第一区域的第一接地板，以及与所述第一天线贴片和所述第一接地板分别连接的第一馈电同轴线；

所述第二频段微带天线包括：设置在所述基板第二面的第二区域的第二天线贴片，设置在所述基板第一面的第二区域的第二接地板，以及与所述第二天线贴片和所述第二接地板分别连接的第二馈电同轴线；

所述第二馈电同轴线的一部分固定在所述第一接地板区域内和/或所述第一馈电同轴线的一部分固定在所述第二接地板区域内。

2.根据权利要求1所述的双频段微带天线，其特征在于，

所述第一天线贴片为折叠偶极子形式的天线贴片，所述第二天线贴片为曲线单极子形式的天线贴片。

3.根据权利要求2所述的双频段微带天线，其特征在于，所述第一天线贴片包括：

第一馈电带线，与所述第一馈电带线连接的第一阻抗变换段，以及与所述第一阻抗变换段连接的折叠偶极子振子臂。

4.根据权利要求3所述的双频段微带天线，其特征在于，所述折叠偶极子振子臂设置为对称的折叠方式。

5.根据权利要求3所述的双频段微带天线，其特征在于，所述折叠偶极子振子臂的末端通过过孔与所述第一接地板连接。

6.根据权利要求3所述的双频段微带天线，其特征在于，所述第一频段微带天线还包括：

设置在所述基板第一面的第一区域的第一接地板馈电连接部，所述第一接地板馈电连接部通过第一过孔与所述第一接地板连接。

7.根据权利要求2所述的双频段微带天线，其特征在于，所述第二天线贴片包括：

第二馈电带线，以及与所述第二馈电带线连接的曲线形单极子。

8.根据权利要求7所述的双频段微带天线，其特征在于，所述第二频段微带天线还包括：

设置在所述基板第二面的第二区域的第二接地板馈电连接部，所述第二接地板馈电连接部通过第二过孔与所述第二接地板连接。

9.根据权利要求2至8中任一项所述的双频段微带天线，其特征在于，

所述第一频段微带天线为2.4GHz微带天线；

所述第二频段微带天线为900MHz微带天线。

10.根据权利要求1所述的双频段微带天线，其特征在于，

所述第一天线贴片和所述第二天线贴片均为折叠偶极子形式的天线贴片；或者，所述第一天线贴片和所述第二天线贴片均为曲线单极子形式的天线贴片。