CN110021817B - 一种折线型的定向微带天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种折线型的定向微带天线，包括辐射贴片、馈电探针、短路钉、介质板和金属地板，辐射贴片和金属地板分别设于介质板的上、下表面，短路钉穿过介质板将金属地板与辐射贴片连接在一起，馈电探针穿过介质板与辐射贴片连接；所述辐射贴片是由第一组折线段和第二组折线段构成的折线型结构。本发明实现了较高的增益和很好的方向图特性，在工作频带内该天线具有很好的前后比特性；还具有易于加工，低剖面的特点。

Description

一种折线型的定向微带天线

技术领域

本发明涉及无线通信设备领域，特别涉及一种折线型的定向微带天线。

背景技术

随着无线通信网络的不断发展和推广，天线***所处的传播环境变得越来越复杂，电磁波在自由空间中传播时会受到干扰而产生衰减，如果能把向四周辐射的能量集中发送，将增强信号的抗干扰能力。在用户密度较大的场景下，从发射设备的角度考虑，由于要实现点对点的通信，此时也要求天线具有非常良好的定向辐射特性，以满足通信的需求。

但是传统的微带天线辐射的最大方向在边射方向，而端射方向增益则很低。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种折线型的定向微带天线，旨在克服以上问题。

为实现上述目的，本发明提出的一种折线型的定向微带天线，包括辐射贴片、馈电探针、短路钉、介质板和金属地板，辐射贴片和金属地板分别设于介质板的上、下表面，短路钉穿过介质板将金属地板与辐射贴片连接在一起，馈电探针穿过介质板与辐射贴片连接；所述辐射贴片是由第一组折线段(b、c、d、e、f)和第二组折线段(h、i、j、k、l)构成的折线型结构。

优选地，所述辐射贴片第一组折线段和第二组折线段通过两条宽边(a、g)连接。所述辐射贴片的两组折线段包括竖直线段(b、d、f、h、j、l)和斜线段(c、e、i、k)。

优选地，所述竖直线段(b)与(l)、(d)与(j)、(f)与(h)分别平行且等长，斜线段(c)与(k)、(e)与(i)分别平行且等长。其中，所述竖直线段(b)与(f)、(l)与(h)等长，斜线段(c)与(e)、(k)与(i)等长。

优选地，所述辐射贴片的宽边(a)长度为12.5mm，与宽边(a)连接的竖直线段(b)长度为8.5mm，与竖直线段(b)连接的斜线段(c)长度为46.86mm，与斜线段(c)连接的竖直线段(d)长度为20mm，所述斜线段(c)和竖直线段(d)的夹角为140°。

优选地，所述短路钉沿第一组折线段(b、c、d、e、f)的边缘和两条宽边(a、g)的边缘周期放置，垂直贯穿介质板与金属地板连接。其中，所述短路钉的半径为0.5mm，每两个相邻短路钉的圆心间隔为1.5mm。

优选地，所述馈电探针依次穿过介质板的上、下表面，连接辐射贴片与金属地板。其中，所述馈电探针位于竖直线段(d)的中线上，距离加载短路钉侧的折线边缘6mm。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明结合折线偶极阵子天线的辐射原理将矩形贴片改为折线型，利用空间相差来补偿天线电流分布的相差从而抑制后向辐射，增强定向辐射的能力。实现了较高的增益和很好的方向图特性，在工作频带内该天线具有很好的前后比特性；此外本发明还具有易于加工，低剖面的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述定向微带天线的正面示意图；

图2为本发明实施例所述定向微带天线的背面示意图；

图3是本发明实施例所述定向微带天线的侧面示意图；

图4是本发明实施例所述定向微带天线的反射系数曲线图；

图5是本发明实施例所述定向微带天线的前后比曲线图；

图6是本发明实施例所述定向微带天线的增益曲线图；

图7是本发明实施例所述定向微带天线工作在5.15GHz，phi＝90°的滚动角平面的辐射方向图；

图8是本发明实施例所述定向微带天线工作在5.15GHz，theta＝90°的方位角平面的辐射方向图。

其中：

1、辐射贴片；2、馈电探针；3、短路钉；4、介质板；5、金属地板。

图中的竖直线段依次为：第一竖直线段(b)、第二竖直线段(d)、第三竖直线段(f)、第四竖直线段(h)、第五竖直线段(j)、第六竖直线段(l)，斜线段依次为：第一斜线段(c)、第二斜线段(e)、第三斜线段(i)、第四斜线段(k)，宽边依次为：第一宽边(a)、第二宽边(g)。所述序数词仅作为对相同技术名称的限定和区分。

具体实施方式

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的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1至图3所示，本发明提出的一种折线型的定向微带天线，包括辐射贴片1、馈电探针2、短路钉3、介质板4和金属地板5，辐射贴片1和金属地板5分别设于介质板4的上、下表面，短路钉3穿过介质板4将金属地板5与辐射贴片1连接在一起，馈电探针2穿过介质板4与辐射贴片1连接。

在本实施例中，如图1所示，辐射贴片1是五段折线型结构，由第一组折线段b、c、d、e、f和第二组折线段h、i、j、k、l构成的折线型结构，第一组折线段和第二组折线段通过两条宽边a、g连接在一起。其中，所述两组折线段包括竖直线段b、d、f、h、j、l和斜线段c、e、i、k；所述竖直线段b与l、d与j、f与h分别平行且等长，斜线段c与k、e与i分别平行且等长；所述竖直线段b与f、l与h等长，斜线段c与e、k与i等长。所述辐射贴片1的斜线段c、k分别与竖直线段d、j的夹角大小根据天线的前后比性能确定，使得本天线有较优的定向辐射性能和合适的工作频带。所述辐射贴片1的宽度，根据天线的性能与阻抗匹配要求确定，使得本天线有较大的前后比和较宽的阻抗带宽。

在本实施例中，所述辐射贴片1和金属地板5为平面结构，紧贴介质板4。通过上、下金属面紧贴介质板4的表面和背面集成于一体，形成一个整体紧凑结构，降低天线的剖面，使其风阻小、易于实现与载体的共形。所述介质板4为固体介质，介质板4的表面与金属地板5为等大矩形。本天线可采用印刷电路板技术制作而成。

所述短路钉3周期性地间隔放置在天线左侧折线(第一组折线段b、c、d、e、f)的边缘和两条宽边a、g的边缘，垂直贯穿介质板4与金属地板5连接。所述短路钉3的数目和位置根据天线的性能和阻抗匹配要求确定，使得本天线工作在相应频段。

所述馈电探针2的位置并不在天线的中心，而是根据天线的性能与阻抗匹配要求确定，使得本天线有较大的前后比和较宽的阻抗带宽。本实施例中，馈电探针2依次穿过介质板4的上、下表面，连接辐射贴片1与金属地板5。所述馈电方式为同轴探针馈电。

本发明的一个较佳实施例的实景操作具体如下：

所述天线装配在相对介电常数为2.33，长和宽分别为140mm和85mm，厚度为1.57mm的电介质层上；天线辐射贴片1的宽边a长度为12.5mm，与宽边a相接的一段竖直线段b长度为8.5mm，与竖直线段b连接的斜线段c长度为46.86mm，与斜线段c连接的竖直线段d长度为20mm。斜线段c和竖直线段d的较佳夹角为140°左右。短路钉3的半径为0.5mm，每两个相邻短路钉的圆心间隔为1.5mm。所述馈电探针2位于中部竖直线段d的中线上，距离加载短路钉侧的折线(线段d)边缘6mm。

图4是本发明实施例所述天线的反射系数曲线图；

图5是本发明实施例所述天线的前后比曲线图；

图6是本发明实施例所述天线的增益曲线图。

图7是本发明工作在5.15GHz，phi＝90°的滚动角平面的辐射方向图。

图8是本发明工作在5.15GHz，theta＝90°的方位角平面的辐射方向图。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种折线型的定向微带天线，其特征在于，包括辐射贴片(1)、馈电探针(2)、短路钉(3)、介质板(4)和金属地板(5)，辐射贴片(1)和金属地板(5)分别设于介质板(4)的上、下表面，短路钉(3)穿过介质板(4)将金属地板(5)与辐射贴片(1)连接在一起，馈电探针(2)穿过介质板(4)与辐射贴片(1)连接；其中，

所述辐射贴片(1)是由第一组折线段(b、c、d、e、f)和第二组折线段(h、i、j、k、l)构成的折线型结构，所述辐射贴片(1)的第一组折线段和第二组折线段通过两条宽边(a、g)连接；

所述辐射贴片(1)的两组折线段包括第一竖直线段(b)、第二竖直线段(d)、第三竖直线段(f)、第四竖直线段(h)、第五竖直线段(j)、第六竖直线段(l)和第一斜线段(c)、第二斜线段(e)、第三斜线段(i)、第四斜线段(k)；

所述第一竖直线段(b)与第六竖直线段(l)、第二竖直线段(d)与第五竖直线段(j)、第三竖直线段(f)与第四竖直线段(h)分别平行且等长，第一斜线段(c)与第四斜线段(k)、第二斜线段(e)与第三斜线段(i)分别平行且等长。

2.如权利要求1所述的折线型的定向微带天线，其特征在于，所述第一竖直线段(b)与第三竖直线段(f)、第四竖直线段(h)与第六竖直线段(l)等长，第一斜线段(c)与第二斜线段(e)、第三斜线段(k)与第四斜线段(i)等长。

3.如权利要求1或2所述的折线型的定向微带天线，其特征在于，所述辐射贴片(1)的第一宽边(a)长度为12.5mm，与第一宽边(a)连接的第一竖直线段(b)长度为8.5mm，与第一竖直线段(b)连接的第一斜线段(c)长度为46.86mm，与第一斜线段(c)连接的第二竖直线段(d)长度为20mm，所述第一斜线段(c)和第二竖直线段(d)的夹角为140°。

4.如权利要求1所述的折线型的定向微带天线，其特征在于，所述短路钉(3)沿第一组折线段(b、c、d、e、f)的边缘和两条宽边(a、g)的边缘周期放置，垂直贯穿介质板(4)与金属地板(5)连接。

5.如权利要求4所述的折线型的定向微带天线，其特征在于，所述短路钉的半径为0.5mm，每两个相邻短路钉的圆心间隔为1.5mm。

6.如权利要求1所述的折线型的定向微带天线，其特征在于，所述馈电探针(2)依次穿过介质板(4)的上、下表面，连接辐射贴片(1)与金属地板(5)。

7.如权利要求6所述的折线型的定向微带天线，其特征在于，所述馈电探针位于第二竖直线段(d)的中线上，距离加载短路钉侧的折线边缘6mm。

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