CN112542688B - 一种微带天线及终端设备 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种微带天线及终端设备，该微带天线在传统的U型金属贴片的基础上，在U型金属贴片的第一竖直部31和第二竖直部32分别开设通孔34，延长了电流的流经路径，使得天线的谐振频率降低，从而提高了天线的带宽。另外，由于只是在第一竖直部31和第二竖直部32上分别开设通孔34，故不需要增加金属贴片的长度和宽度，重量更轻，更容易满足结构紧凑的要求。此外，本申请公开的终端设备包括上述微带天线，具有相同的有益效果。

Description

一种微带天线及终端设备
技术领域
本申请涉及天线技术领域，特别是涉及一种微带天线及终端设备。
背景技术
微带天线是在一个薄介质基片上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面用光刻腐蚀方法制成一定形状的金属贴片，利用微带线或同轴探针对贴片馈电构成的天线。微带天线具有体积小、重量轻、很低的剖面轮廓等其他天线所没有的优点，而且能够方便地实现线极化或圆极化，也容易和有源器件、微波电路集成为统一的组件。由于以上特点，使得微带天线被广泛应用。
现有的很多终端设备既需要具有GPS功能，也需要具有蓝牙功能，为能满足兼容GPS和蓝牙两个工作频段的应用需求，微带天线应具备较宽的带宽，能够满足多个频段的要求。因此，如何提高微带天线的带宽以满足终端设备的应用需求是本领域技术人员所关注的重点问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种微带天线及终端设备，该微带天线延长了电流的流经路径，使得天线的谐振频率降低，从而提高了天线的带宽。
为解决上述技术问题，本申请提供一种微带天线，包括介质板1和平铺于所述介质板1一面的接地板2，还包括平铺于所述介质板2另一面的金属贴片，所述金属贴片包括水平部30、第一竖直部31、第二竖直部32和第三竖直部33；
其中，所述第一竖直部31和所述第二竖直部32分别与所述水平部30的两端连接形成U型，所述第三竖直部33位于所述第一竖直部31和所述第二竖直部32之间，所述第三竖直部33的第一端与所述水平部30连接，所述第三竖直部33的第二端设有馈电点，所述第一竖直部31和所述第二竖直部32开设有通孔34。
优选地，所述第三竖直部33的第一端凸出所述水平部30。
优选地，所述水平部30、所述第一竖直部31、所述第二竖直部32和所述第三竖直部33均为矩形。
优选地，所述通孔34为矩形。
优选地，所述第一竖直部31的通孔和所述第二竖直部32的通孔的尺寸相同。
优选地，所述介质板1为矩形，所述第一竖直部31、所述第二竖直部32、所述第三竖直部33均与所述水平部30垂直，所述第三竖直部33位于所述水平部30的中部，所述第一竖直部31和所述第二竖直部32关于所述第三竖直部33对称以使所述金属贴片关于所述介质板1的轴对称。
优选地，所述馈电点位于所述第三竖直部33的最大内切圆的圆心。
优选地，所述介质板1为亚克力介质板。
优选地，所述介质板1和所述接地板2均开设有用于同轴线穿过的通孔以便所述同轴线与所述馈电点连接。
为解决上述技术问题，本申请提供一种终端设备，包括所述的微带天线。
本申请所提供的微带天线，在传统的U型金属贴片的基础上，在U型金属贴片的第一竖直部和第二竖直部分别开设通孔，延长了电流的流经路径，使得天线的谐振频率降低，从而提高了天线的带宽。另外，由于只是在第一竖直部和第二竖直部上分别开设通孔，故不需要增加金属贴片的长度和宽度，重量更轻，更容易满足结构紧凑的要求。
此外，本申请所提供的终端设备包括上述微带天线，具有相同的有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种微带天线的俯视图；
图2为本申请实施例提供的一种图1所示的微带天线的侧视图；
图3为本申请实施例提供的另一种微带天线的俯视图；
图4为本申请实施例提供的一种表1参数对应的天线回波损耗图；
图5为本申请实施例提供的一种表1参数对应的垂直面的方向图；
图6为本申请实施例提供的一种表1参数对应的水平面的方向图；
附图标记如下：1为介质板、2为接地板、30为水平部、31为第一竖直部、32为第二竖直部、33为第三竖直部、34为通孔。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护范围。
本申请的核心是提供一种微带天线及终端设备。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。
图1为本申请实施例提供的一种微带天线的俯视图。图2为本申请实施例提供的一种图1所示的微带天线的侧视图。如图1和2所示，微带天线包括介质板1、接地板2和金属贴片。接地板2位于介质板1的下层，金属贴片位于介质板1的上层。金属贴片包括水平部30、第一竖直部31、第二竖直部32和第三竖直部33。在图1所示的微带天线中，第一竖直部31和第二竖直部32是完整的矩形，第三竖直部33的第一端与水平部30平齐。馈电点位于第三竖直部33的第二端，介质板1和接地板2的相应位置处开设有通孔，用于同轴线穿过与馈电点连接，使得电流流过金属贴片。由于金属贴片的第一竖直部31和第二竖直部32是完整的矩形，电流流过的路径长度有限，导致天线的辐射长度有限，故谐振频率较高，无法实现较长的波长范围，天线的带宽有限。
在此基础上，本申请提供一种微带天线，该微带天线在图1的基础上进行了改进。图3为本申请实施例提供的另一种微带天线的俯视图。如图3所示，该微带天线包括介质板1和平铺于介质板1一面的接地板2，还包括平铺于介质板1另一面的金属贴片，金属贴片包括水平部30、第一竖直部31、第二竖直部32和第三竖直部33。其中，第一竖直部31和第二竖直部32分别与水平部30的两端连接形成U型，第三竖直部33位于第一竖直部31和第二竖直部32之间，第三竖直部33的第一端与水平部30连接，第三竖直部33的第二端设有馈电点，第一竖直部31和第二竖直部32开设有通孔34。
在具体实施中，通孔34的形状不作限定，可以是矩形，弯折形等，考虑到全向辐射的目的和加工难度，通常选用矩形，即在第一竖直部31和第二竖直部32上开设矩形通孔。如图3所示，金属贴片整体的长度是L1，整体的宽度为W1，其中，第一竖直部31和第二竖直部32的外侧边为金属贴片的两侧边，故第一竖直部31和第二竖直部32长度均为L1，第一竖直部31与第三竖直部33的距离为W2，第二竖直部32与第三竖直部33的距离为W2。第一竖直部31上的矩形通孔的长度为L3，宽度为W3，第二竖直部32上的矩形通孔的长度为L3，宽度为W3，第三竖直部33的长度为d。可以理解的是，对于以上提到的第一竖直部31、第二竖直部32、第三竖直部33以及通孔34的具体尺寸需要依据实际情况确定，本实施例不作限定。另外，馈电点通常位于第三竖直部33的最大内切圆的圆心，图3中以馈电点为圆心的圆只是为了示意馈电点的位置，并不代表实际中第三竖直部具有该圆。
由于在金属贴片的第一竖直部31和第二竖直部32分别开设有通孔34，故延长了电流的路径，使得天线的辐射长度增加，进而谐振频率降低，最终达到增加天线的带宽的目的。
需要说明的是，本实施例中提到的金属贴片可以为整体结构，也可以为分体结构，通常情况下，是在一块完整的矩形金属贴片上按照上述要求，挖空部分区域而形成图3所示的金属贴片。本实施例提到的金属贴片可以是任意导电金属，例如，可以为铜金属贴片或铝金属贴片。本实施例提到的介质板1的材质不作限定，例如可以为亚克力介质板，其介电常数可以为3.2。
本实施例提供的微带天线，在传统的U型金属贴片的基础上，在U型金属贴片的第一竖直部和第二竖直部分别开设通孔，延长了电流的流经路径，使得天线的谐振频率降低，从而提高了天线的带宽。另外，由于只是在第一竖直部和第二竖直部上分别开设通孔，故不需要增加金属贴片的长度和宽度，重量更轻，更容易满足结构紧凑的要求。
如图3所示，在上述实施例的基础上，第三竖直部33的第一端凸出水平部30。为了进一步增加电流的回流路径，本实例中，延长第三竖直部33，使得第三竖直部33的第一端伸出水平部30。图3中，第三竖直部33的宽度为d，长度为b。可以理解的是第三竖直部33凸出水平部30的长度需要结合金属贴片的其它尺寸进行选取，本实施例不作限定。
本实施例中，通过在第一竖直部和第二竖直部上开设通孔以外，将第三竖直部进行延长，使得第三竖直部突出水平部，能够进一步降低谐振频率。
在上述实施例的基础上，水平部30、第一竖直部31、第二竖直部32和第三竖直部33均为矩形，如图3所示。设置矩形的目的在于便于加工，且容易形成对称结构，对称结构有利于提高天线的全向辐射。在此基础上，通孔34为矩形，第一竖直部31的通孔34和第二竖直部32的通孔34的尺寸相同。为了达到更好的全向辐射效果，如图3所示，介质板1为矩形，第一竖直部31、第二竖直部32、第三竖直部33均与水平部30垂直，第三竖直部33位于水平部30的中部，第一竖直部31和第二竖直部32关于第三竖直部33对称以使金属贴片关于介质板1的轴对称。
为了验证上述提到的金属贴片所能达到的实际效果，本申请中给出仿真结果。利用商业电磁仿真软件，对上文提到的金属贴片结构进行仿真，最终确定该结构参数如下表，仿真结果如图4-6。
表1
Figure BDA0002804593940000051
图4为本申请实施例提供的一种表1参数对应的天线回波损耗图。从图中可以看出，该微带天线具有两个辐射频段，分别是1.55GHz-1.7GHz，2.35GHz-2.55GHz，回波损耗分别为-10.9dB、-16.7dB。-10dB带宽分别为150MHz、200MHz，两个频段都有很宽的带宽，可以覆盖蓝牙和四大全球定位***的工作频段：全球定位***(GPS)L1(1575.42MHz)、格洛纳斯(GLONAS)L1(1602MHz)、北斗定位***B1(1561MHz)、伽利略定位***(Galileo)L1(1575.42MHz)。图5为本申请实施例提供的一种表1参数对应的垂直面的方向图。图6为本申请实施例提供的一种表1参数对应的水平面的方向图。从方向图上看，在f＝1575MHz时，微带天线在半空间具有全向辐射，同时又具有较高的增益。由此可见，本实施例提供的微带天线能够兼容多种类型的GPS和蓝牙工作频段的双频天线，在半空间上得到全向辐射，同时又具有较高的增益。
最后，本申请实施例还提供一种终端设备，该终端设备为用到微带天线的产品，例如，车载导航、智能头戴设备(如VR、AR)、智能手表、智能码表、***等。该终端设备包括上述实施例提到的微带天线，以及其它必要的部件，本实施例不作限定。
本实施例提供的终端设备，包括微带天线，该微带天线在传统的U型金属贴片的基础上，在U型金属贴片的第一竖直部和第二竖直部分别开设通孔，延长了电流的流经路径，使得天线的谐振频率降低，从而提高了天线的带宽。另外，由于只是在第一竖直部和第二竖直部上分别开设通孔，故不需要增加金属贴片的长度和宽度，重量更轻，更容易满足结构紧凑的要求。
以上对本申请所提供的一种微带天线及终端设备进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (9)

1.一种兼容GPS和蓝牙的微带天线，包括介质板(1)和平铺于所述介质板(1)一面的接地板(2)，其特征在于，还包括平铺于所述介质板(2)另一面的金属贴片，所述金属贴片包括水平部(30)、第一竖直部(31)、第二竖直部(32)和第三竖直部(33)；
其中，所述第一竖直部(31)和所述第二竖直部(32)分别与所述水平部(30)的两端连接形成U型，所述第三竖直部(33)位于所述第一竖直部(31)和所述第二竖直部(32)之间，所述第三竖直部(33)的第一端与所述水平部(30)连接，所述第三竖直部(33)的第二端设有馈电点，所述第一竖直部(31)和所述第二竖直部(32)开设有通孔(34)；
所述第三竖直部(33)的第一端凸出所述水平部(30)。
2.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述水平部(30)、所述第一竖直部(31)、所述第二竖直部(32)和所述第三竖直部(33)均为矩形。
3.根据权利要求2所述的微带天线，其特征在于，所述通孔(34)为矩形。
4.根据权利要求3所述的微带天线，其特征在于，所述第一竖直部(31)的通孔和所述第二竖直部(32)的通孔的尺寸相同。
5.根据权利要求2所述的微带天线，其特征在于，所述介质板(1)为矩形，所述第一竖直部(31)、所述第二竖直部(32)、所述第三竖直部(33)均与所述水平部(30)垂直，所述第三竖直部(33)位于所述水平部(30)的中部，所述第一竖直部(31)和所述第二竖直部(32)关于所述第三竖直部(33)对称以使所述金属贴片关于所述介质板(1)的轴对称。
6.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述馈电点位于所述第三竖直部(33)的最大内切圆的圆心。
7.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述介质板(1)为亚克力介质板。
8.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述介质板(1)和所述接地板(2)均开设有用于同轴线穿过的通孔以便所述同轴线与所述馈电点连接。
9.一种终端设备，其特征在于，包括权利要求1至8任意一项所述的微带天线。
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