CN106684537A - 一种天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种天线，包括有PCB板，以及设于PCB板上的、四个呈中心对称的振子单元；每个振子单元包括有一个矩形的底臂，底臂向上垂直延伸出有纵杆臂，还包括有一个等腰三角形的主辐射臂，主辐射臂内设有与主辐射臂同中心设置的等腰三角形的镂空区域，主辐射臂的底边设有矩形缺口；本天线振子其在2.4GHz和5.0GHz表现出优异电气性能，在该频段附近带宽下平均达到9.7dBi。

Description

一种天线
技术领域
本发明涉及一种天线。
背景技术
振子是天线的单一组成元件，也是天线的基础，多个振子组成一个天线，单一振子也可以组成一个天线。天线是被动元件，不同的设计方案有不同的电气效果，目前天线主要指标中在频段内的增益和驻波比是比较重要的指数，需要优化，有其是2.4GHz和5GHz的常用频段内。
发明内容
本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种天线。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：一种天线，包括有反射板，反射板上设有多个呈矩阵式排列的双极化振子，每个双极化振子，包括有PCB板，以及设于PCB板上的、四个呈中心对称的振子单元；每个振子单元包括有一个矩形的底臂，底臂向上垂直延伸出有纵杆臂，还包括有一个等腰三角形的主辐射臂，主辐射臂内设有与主辐射臂同中心设置的等腰三角形的镂空区域，主辐射臂的底边设有矩形缺口；纵杆臂，其位于矩形缺口处，并且与缺口两侧的主辐射臂通过第一馈线连接；主辐射臂的两条斜边上分别向垂直PCB板方向上延伸出有多个等距设置的支撑臂，每条斜边上的支持臂数量为四个；自靠近底臂的支撑臂至远离底臂的支撑臂起，支撑臂的高度依次增高；每个支撑臂自由端向与对应主辐射臂的斜边垂直方向延伸出有次辐射臂；纵杆臂的自由端横向设有横向振子臂，横向振子臂位于镂空区域，横向振子臂向上还延伸出有扰流臂，扰流臂上排列设有多个等距设置的矩形扰流孔；所述每个次辐射臂的自由端均设有圆形开孔。
其中，所述PCB板为圆形，且PCB板背面同心设有圆形隔离片，还包括有与隔离片同心设置的隔离圆环。
其中，所述矩形扰流孔的数量为18-20个。
其中，所述主辐射臂底边两侧均设有耦合缺口。
其中，所述矩形缺口两侧的主辐射臂底边上分别设有三个矩形的整流开口。
其中，所述底臂两侧分别设有一个矩形的馈电开口。所述主辐射臂的两条斜边上靠近顶尖处分别设有半圆形凹陷。
本发明的有益效果为：本天线振子其在2.4GHz和5.0GHz表现出优异电气性能，在该频段附近带宽下平均达到9.7dBi。
附图说明
图1是本发明的双极化振子的俯视图；
图2是本发明振子单元的结构示意图；
图3是PCB板背面试图；
图4是图2的A-A试图；
图5是图2的B-B试图；
图6是本发明所述通信天线的回波损耗测试图；
图7是本发明所述通信天线的隔离度性能测试图；
图8是本发明所述通信天线2.4GHz时的方向图；
图9是本发明所述通信天线5.0GHz时的方向图；
图1至图9中的附图标记说明：
L1-PCB板；L11-馈电片；L12-隔离圆环；L13-隔离片；L2-底臂；L21-耦合缺口；L3-纵杆臂；L31-横向振子臂；L32-扰流臂；L33-矩形扰流孔；L4-主辐射臂；L41-半圆形凹陷；L42-馈电开口；L43-整流开口；L51-支撑臂；L52-次辐射臂；L53-圆形开孔。
具体实施方式
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。
如图1至图9所示，本实施例所述的一种天线，包括有反射板，反射板上设有多个呈矩阵式排列的双极化振子，每个双极化振子包括有PCB板L1，以及设于PCB板L1上的、四个呈中心对称的振子单元；以图2为参考，每个振子单元包括有一个矩形的底臂L2，底臂L2向上垂直延伸出有纵杆臂L3，还包括有一个等腰三角形的主辐射臂L4，主辐射臂L4内设有与主辐射臂L4同中心设置的等腰三角形的镂空区域，主辐射臂L4的底边设有矩形缺口；纵杆臂L3，其位于矩形缺口处，并且与缺口两侧的主辐射臂L4通过第一馈线连接；主辐射臂L4的两条斜边上分别向垂直PCB板L1方向上延伸出有多个等距设置的支撑臂L51，每条斜边上的支持臂数量为四个；自靠近底臂L2的支撑臂L51至远离底臂L2的支撑臂L51起，支撑臂L51的高度依次增高；每个支撑臂L51自由端向与对应主辐射臂L4的斜边垂直方向延伸出有次辐射臂L52；纵杆臂L3的自由端横向设有横向振子臂L31，横向振子臂L31位于镂空区域，横向振子臂L31向上还延伸出有扰流臂L32，扰流臂L32上排列设有多个等距设置的矩形扰流孔L33；所述每个次辐射臂L52的自由端均设有圆形开孔L53。PCB板L1中间还设有两个馈电片L11，用于给双极性振子馈电。通过不小于1000次的微带电路结构调整，以及通过不低于1000次仿真试验和参数调整下，最终确定了上述天线振子结构；本天线振子其在2.4GHz和5.0GHz表现出优异电气性能，在该频段附近带宽下平均达到9.7dBi；具体实际测试结果如下：测试频带段在2.3GHz、2.4GHz、5.0GHz、5.3GHz的四个频点频带内前后比分别是：32.122dB、32.225dB、38.257dB、38.610dB，对应增益分别是：9.5021dBi、9.5741dBi、9.9652dBi、9.736dBi；而其他电气性能也有较为优异的结果，其回波损耗在2.4-2.48GHz频段以及5.15-5.875GHz频段的回波损耗均优于-10dB；其在2.4-2.48GHz和5.15-5.875GHz频段的隔离损耗都优于-19dB；证明该天线本身具备较好的性能，具体如图6，其回波损耗在2.4-2.48GHz频段以及5.15-5.875GHz频段的回波损耗均优于-15dB；如图7，隔离度在2.4-2.48GHz和5.15-5.875GHz频段的隔离损耗都优于-20dB。另外，本天线其方向性也好，如图8和图9所示，其两个频段下均为全向性天线。
本实施例所述的一种天线，所述PCB板L1为圆形，且PCB板L1背面同心设有圆形隔离片L13，还包括有与隔离片L13同心设置的隔离圆环L12。这里值得一提的是，当设置圆形隔离片L13和隔离圆环L12的时候，普通天线效果电性能改善不大或不改善，而振子的隔离度可以增加20%左右，因此可以认定，本隔离环与振子结构具有互相匹配和促进的明显作用。
本实施例所述的一种天线，所述矩形扰流孔L33的数量为18-20个。本实施例所述的一种天线，所述主辐射臂L4底边两侧均设有耦合缺口L21。可以有效降低驻波比，是的驻波比降低至1.75以下。
本实施例所述的一种天线，所述矩形缺口两侧的主辐射臂L4底边上分别设有三个矩形的整流开口L43，可以提高带宽，增加电流长度，提高带宽3%左右。
本实施例所述的一种天线，所述底臂L2两侧分别设有一个矩形的馈电开口L42。可以提高增益，提高2-4%的增益效果。
所述主辐射臂L4的两条斜边上靠近顶尖处分别设有半圆形凹陷L41
本通信天线为非尺寸要求天线，上述以图2作为参考方向，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时，本天线的具体尺寸可以优化为：PCB板L1的半径为：50mm，底臂L2的长和高分别为：30mm和2.5mm；纵杆臂L3的宽和高分别为：2.3mm和7mm；主辐射臂L4的边长为：30mm；镂空区域的边长为：15mm；矩形缺口的宽为4.6mm，高为4.5mm；第一馈线的线宽度不超过1mm；自靠近底臂L2的支撑臂L51至远离底臂L2的支撑臂L51起，每个支撑臂L51的高度分别为:2mm，3mm，4mm，5mm；次辐射臂L52的长度为：14.5mm；宽度和支撑臂L51相同，均为：2.2mm；支撑臂L51与次辐射臂L52的厚度均为0.5mm；横向振子臂L31长宽分别为：8mm和1mm；扰流臂L32长宽分别为：6mm和0.5mm；相邻矩形扰流孔L33之间距离为0.1mm，矩形扰流孔L33的宽为0.2mm，高为0.4mm；圆形开孔L53的位置不超过次辐射臂L52的三分之一区域，圆形开孔L53的半径不超过0.2mm；馈电片L11的长和宽分别为：14.5mm和2.8mm；隔离片L13半径为12mm；隔离圆环L12的线宽为0.4,mm，外圆半径为：37mm。馈电开口L42长和高分别为：1.6mm和0.3mm；整流开口L43之间距离不超过1mm，其高为0.8mm，长为4mm；半圆形凹陷L41半径不大于1mm；耦合缺口L21的高度不超过0.6mm，长为：12mm。
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 (7)

1.一种天线，其特征在于：包括有反射板，反射板上设有多个呈矩阵式排列的双极化振子，每个双极化振子包括有PCB板（L1），以及设于PCB板（L1）上的、四个呈中心对称的振子单元；每个振子单元包括有一个矩形的底臂（L2），底臂（L2）向上垂直延伸出有纵杆臂（L3）；，还包括有一个等腰三角形的主辐射臂（L4），主辐射臂（L4）内设有与主辐射臂（L4）同中心设置的等腰三角形的镂空区域，主辐射臂（L4）的底边设有矩形缺口；纵杆臂（L3），其位于矩形缺口处，并且与缺口两侧的主辐射臂（L4）通过第一馈线连接；主辐射臂（L4）的两条斜边上分别向垂直PCB板（L1）方向上延伸出有多个等距设置的支撑臂（L51），每条斜边上的支持臂数量为四个；自靠近底臂（L2）的支撑臂（L51）至远离底臂（L2）的支撑臂（L51）起，支撑臂（L51）的高度依次增高；每个支撑臂（L51）自由端向与对应主辐射臂（L4）的斜边垂直方向延伸出有次辐射臂（L52）；纵杆臂（L3）的自由端横向设有横向振子臂（L31），横向振子臂（L31）位于镂空区域，横向振子臂（L31）向上还延伸出有扰流臂（L32），扰流臂（L32）上排列设有多个等距设置的矩形扰流孔（L33）；所述每个次辐射臂（L52）的自由端均设有圆形开孔（L53）。
2.根据权利要求1所述的一种天线，其特征在于：所述PCB板（L1）为圆形，且PCB板（L1）背面同心设有圆形隔离片（L13），还包括有与隔离片（L13）同心设置的隔离圆环（L12）。
3.根据权利要求1所述的一种天线，其特征在于：所述矩形扰流孔（L33）的数量为18-20个。
4.根据权利要求1所述的一种天线，其特征在于：所述主辐射臂（L4）底边两侧均设有耦合缺口（L21）。
5.根据权利要求1所述的一种天线，其特征在于：所述矩形缺口两侧的主辐射臂（L4）底边上分别设有三个矩形的整流开口（L43）。
6.根据权利要求1所述的一种天线，其特征在于：所述底臂（L2）两侧分别设有一个矩形的馈电开口（L42）。
7.根据权利要求1所述的一种天线，其特征在于：所述主辐射臂（L4）的两条斜边上靠近顶尖处分别设有半圆形凹陷（L41）。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107196048A (zh) * 2017-06-05 2017-09-22 东莞质研工业设计服务有限公司 双极性天线
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