CN115249886A

CN115249886A - 圆极化天线

Info

Publication number: CN115249886A
Application number: CN202110469921.2A
Authority: CN
Inventors: 迟礼东; 漆一宏; 骆云龙
Original assignee: Leader Technology Hengqin Co ltd
Current assignee: Leader Technology Hengqin Co ltd
Priority date: 2021-04-28
Filing date: 2021-04-28
Publication date: 2022-10-28
Also published as: WO2022227128A1

Abstract

本发明公开了一种圆极化天线，包括介质板、金属地板、第一辐射臂、第二辐射臂、馈电、第一导电柱和第二导电柱。所述金属地板与所述介质板间隔布置，所述第一辐射臂和所述第二辐射臂中心对称分布在介质板上，所述馈电设在所述第一辐射臂和所述第二辐射臂的对称中心位置处，所述第一导电柱和所述第二导电柱关于所述对称中心位置中心对称分布，所述第一导电柱用于电性连接所述第一辐射臂和金属地板，所述第二导电柱用于电性连接所述第二辐射臂和所述金属地板。本发明的圆极化天线，可以能够提高天线的相位稳定度，还可以实现天线的小型化。

Description

圆极化天线

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体地，涉及一种圆极化天线。

背景技术

相关技术中，圆极化天线的轴比和相位稳定度指标决定了天线定位的总体精度，而目前的圆极化天线的定位精度还有待提高；随着技术的发展，对于天线的小型化也提出了更高的要求。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

本发明实施例提出一种圆极化天线，该圆极化天线能够提高天线的相位稳定度，提高天线的定位精度；实现天线的小型化。

根据本发明实施例的圆极化天线包括介质板；金属地板，所述金属地板与所述介质板间隔布置；第一辐射臂和第二辐射臂，所述第一辐射臂和所述第二辐射臂均设在所述介质板背离所述金属地板的外侧面上，且所述第一辐射臂和所述第二辐射臂中心对称分布；馈电，所述馈电设在所述第一辐射臂和所述第二辐射臂的对称中心位置处，所述馈电具有正极和负极，所述第一辐射臂和所述第二辐射臂的其中一者与所述馈电的正极相连、另一者与所述馈电的负极相连；第一导电柱和第二导电柱，所述第一导电柱和所述第二导电柱关于所述对称中心位置中心对称分布，所述第一导电柱和所述第二导电柱设在所述介质板和所述金属地板之间，所述第一导电柱的第一端与所述第一辐射臂电性相连，所述第一导电柱的第二端与所述金属地板电性相连，所述第二导电柱的第一端与所述第二辐射臂电性相连，所述第二导电柱的第二端与所述金属地板电性相连。

根据本发明实施例的圆极化天线，能够提高天线的相位稳定度，提高天线的定位精度；实现天线的小型化。

在一些实施例中，圆极化天线还包括寄生金属片，所述寄生金属片设在所述介质板上，且所述寄生金属片与所述第一辐射臂、所述第二辐射臂、所述第一导电柱、所述第二导电柱均间隔布置。

在一些实施例中，所述寄生金属片设在所述第一辐射臂和所述第二辐射臂所形成电场的弱电势的位置处。

在一些实施例中，所述寄生金属片有多个，多个所述寄生金属片设在所述第一辐射臂和所述第二辐射臂的外周侧，多个所述寄生金属片沿着所述介质板的周向间隔布置且关于所述对称中心位置中心对称分布。

在一些实施例中，所述金属地板是背腔式结构，所述金属地板一侧具有开口，所述介质板设在所述金属地板的开口位置处。

在一些实施例中，至少部分所述寄生金属片与所述金属地板相连。

在一些实施例中，圆极化天线还包括第一电路元件和第二电路元件，所述第一电路元件连接在所述第一辐射臂和所述第一导电柱之间，所述第二电路元件连接在所述第二辐射臂和所述第二导电柱之间。

在一些实施例中，所述第一电路元件和所述第二电路元件为电感或电容或电阻。

在一些实施例中，所述第一辐射臂包括第一段和第二段，所述第一段的宽度尺寸L1大于所述第二段的宽度尺寸L2，所述第一段位于所述第二段和所述第一导电柱之间，所述第二辐射臂包括第三段和第四段，所述第三段的宽度尺寸L3大于所述第四段的宽度尺寸L4，所述第三段位于所述第四段和所述第二导电柱之间。

在一些实施例中，所述介质板有多个，多个所述介质板叠放布置。

附图说明

图1是根据本发明实施例的圆极化天线示意图。

图2是根据本发明实施例的左旋圆极化天线俯视图。

图3是根据本发明实施例的右旋圆极化天线俯视图。

图4是根据本发明另一实施例的圆极化天线示意图。

图5是根据本发明实施例的圆极化天线俯视图。

图6是根据本发明实施例的圆极化天线轴比仿真图。

图7是根据本发明实施例的圆极化天线的电场分布图。

附图标记：

介质板1；金属地板2；第一辐射臂3；第一段31；第二段32；第二辐射臂4；第三段41；第四段42；馈电5；第一导电柱6；第二导电柱7；寄生金属片8；第一电路元件9；第二电路元件10。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，根据本发明实施例的圆极化天线包括介质板1、金属地板2、第一辐射臂3、第二辐射臂4、馈电5、第一导电柱6和第二导电柱7。

如图1所示，介质板1可以是方形电路板。在其他的实施例中，介质板1也可以是圆板。

金属地板2与介质板1间隔布置。如图1所示，金属地板2可以是铜板，金属地板和介质板在上下方向上间隔布置，金属地板2设在介质板1的下方。可以理解的是，在其他的实施例中，金属地板2也可以是铜合金或铝合金等电阻较低的材料。

第一辐射臂3和第二辐射臂4均设在介质板1背离金属地板2的外侧面上，且第一辐射臂3和第二辐射臂4中心对称分布。如图1所示，介质板的外侧面即为介质板的上表面，第一辐射臂和第二辐射臂均设在介质板的上表面上。第一辐射臂3和第二辐射臂4外形相同，且第一辐射臂3和第二辐射臂4中心对称分布，二者的对称中心是介质板1的中心。

馈电5设在第一辐射臂3和第二辐射臂4的对称中心位置处，馈电5具有正极和负极，第一辐射臂3和第二辐射臂4的其中一者与馈电5的正极相连、另一者与馈电5的负极相连。

如图1所示，馈电5可以设在介质板1中心处，且馈电5的正极与第一辐射臂3电性连接，馈电5的负极与第二辐射臂4电性连接。可以理解的是，在其他的实施例中，馈电5的正极可以与第二辐射臂4电性连接，馈电5的负极可以与第一辐射臂3电性连接。

第一导电柱6和第二导电柱7关于对称中心位置中心对称分布，第一导电柱6和第二导电柱7设在介质板1和金属地板2之间，第一导电柱6的第一端与第一辐射臂3电性相连，第一导电柱6的第二端与金属地板2电性相连，第二导电柱7的第一端与第二辐射臂4电性相连，第二导电柱7的第二端与金属地板2电性相连。

如图1所示，第一导电柱6和第二导电柱7的外形相同，第一导电柱6和第二导电柱7设在介质板1和金属地板2之间，第一导电柱和第二导电柱均沿着上下方向延伸，第一导电柱6的上端部与第一辐射臂3电性连接，第一导电柱6的下端部与金属地板2电性连接。第二电柱的上端部与第二辐射臂4电性连接，第二导电柱7的下端部与金属地板2电性连接。第一导电柱6和第二导电柱7中心对称，二者的对称中心在介质板1的中心处。

根据本发明实施例的圆极化天线，由于第一辐射臂3和第二辐射臂4中心对称，天线产生的电场的两个相互垂直的电流分量的相位相差90度，可以实现天线的圆极化。通过调整第一辐射臂和第二辐射臂的布置方位可以分别实现左旋圆极化和右旋圆极化，例如，图2所示的是本发明实施例的左旋圆极化天线，图3所示的是本发明实施例的右旋圆极化天线。

由于天线与金属地板2通过第一导电柱6和第二导电柱7电性连接，可以增加天线的谐振尺寸，从而实现天线的小型化，还可以减轻馈电5不平衡导致的天线方向图恶化，拥有更好的端口匹配，拥有更好的轴比。由于天线的结构对称，还可以提高天线的相位稳定度，从而提高天线的定位精度。如图6所示，图6中横坐标表示带宽、纵坐标表示轴比，天线在带宽内实现了小于3dB的轴比；同时天线的相位稳定度实现了正负0.5毫米的精度，相比于现有技术正负2毫米的精度，精度提升效果明显。

在一些实施例中，圆极化天线还包括寄生金属片8，寄生金属片8设在介质板1上，且寄生金属片8与第一辐射臂3、第二辐射臂4、第一导电柱6、第二导电柱7均间隔布置。

如图1所示，寄生金属片8可以设在介质板1的上表面上，寄生金属片8与第一辐射臂3、第二辐射臂4、第一导电柱6、第二导电柱7均间隔布置。寄生金属片8可以降低天线的电流衰减，实现天线口径辐射均匀，减小天线相位中心的波动范围，提升宽俯仰角的轴比特性，提高相位稳定度。

优选地，寄生金属片8设在第一辐射臂3和第二辐射臂4所形成电场的弱电势的位置处。

具体地，如图7所示，圆极化天线运行时，第一辐射臂和第二辐射臂上的电场强度较强，第一辐射臂和第二辐射臂周侧的空间内电场较弱并构成电场的弱电势位置，寄生金属片8设在圆极化天线电场弱电势处，降低天线电流衰减效果明显，天线的口径辐射更均匀。

在一些实施例中，寄生金属片8有多个，多个寄生金属片8设在第一辐射臂3和第二辐射臂4的外周侧，多个寄生金属片8沿着介质板1的周向间隔布置且关于对称中心位置中心对称分布。

具体地，如图1所示，寄生金属片有4个，4个寄生金属片8分布在第一辐射臂3和第二辐射臂4的外周侧，4个寄生金属片8沿着介质板1的周向间隔布置，且分别设在介质板的对角位置处，其中任意对角分布的两个寄生金属片关于介质板的中心中心对称分布。在一些实施例中，寄生金属片8可以有2个，6个等。

在一些实施例中，金属地板2是背腔式，金属地板2一侧具有开口，介质板1设在金属地板2的开口位置处。

具体地，如图4所示，金属地板为方盒状，金属底板包括方形底板和四个侧板，四个侧板均在方形底板的四个边沿位置处，且任意相邻两个侧板相连。金属地板2在一侧具有开口，介质板1通过卡槽卡扣配合固定在金属地板2的开口处。第一导电柱6和第二导电柱7均与金属地板的方形底板电性连接。金属地板2是背腔式可以提升天线的结构强度。

在一些实施例中，至少部分寄生金属片8与金属地板2相连。

如图4所示，寄生金属片8有多个，且环绕在第一辐射臂和第二辐射臂的外周侧，寄生金属片8的一侧与介质板1的边缘平齐并与对应的金属地板的侧板相连。寄生金属片8可以提升天线宽俯仰角的轴比。

在一些实施例中，圆极化天线还包括第一电路元件9和第二电路元件10，第一电路元件9连接在第一辐射臂3和第一导电柱6之间，第二电路元件10连接在第二辐射臂4和第二导电柱7之间。

具体地，如图1所示，第一电路元件9连接在第一辐射臂3和第一导电柱6之间，第二电路元件10连接在第二辐射臂4和第二导电柱7之间。第一电路元件9和第二电路元件10可以是电阻。第一电路元件9和第二电路元件10可以通过损耗反射波来实现天线的小型化。在其他的实施例中，第一电路元件9和第二电路元件10还可以是电容或电感，通过使圆极化天线在更低的频段内工作实现天线的小型化。

在一些实施例中，第一辐射臂3包括第一段31和第二段32，第一段31的宽度尺寸L1大于第二段32的宽度尺寸L2，第一段31位于第二段32和第一导电柱6之间，第二辐射臂4包括第三段41和第四段42，第三段41的宽度尺寸L3大于第四段42的宽度尺寸L4，第三段41位于第四段42和第二导电柱7之间。

具体地，如图5所示，第一段31的宽度尺寸L1大于第二段32的宽度尺寸L2，第二段32位于第一辐射臂3远离第一导电柱6的一端，第一段31一端与第二段32连接，另一端与第一导电柱6电性连接。第四段42位于第二辐射臂4远离第二导电柱7的一端，第三段41一端与第四段42连接，另一端与第四导电柱电性连接。设置第一段31与第二段32、第三段41与第四段42可以使得第一辐射臂3和第二辐射臂4的中心对称特征明显。

在一些实施例中，介质板1有多个，多个介质板1叠放布置。

多层介质板1叠放布置。多层介质板1可以简单的分成上层，中层，下层。寄生金属片8设在介质板1的上层。可以理解的是，寄生金属片8也可以设在介质板1的中层或下层。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体地限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种圆极化天线，其特征在于，包括：

介质板；

金属地板，所述金属地板与所述介质板间隔布置；

第一辐射臂和第二辐射臂，所述第一辐射臂和所述第二辐射臂均设在所述介质板背离所述金属地板的外侧面上，且所述第一辐射臂和所述第二辐射臂中心对称分布；

馈电，所述馈电设在所述第一辐射臂和所述第二辐射臂的对称中心位置处，所述馈电具有正极和负极，所述第一辐射臂和所述第二辐射臂的其中一者与所述馈电的正极相连、另一者与所述馈电的负极相连；

第一导电柱和第二导电柱，所述第一导电柱和所述第二导电柱关于所述对称中心位置中心对称分布，所述第一导电柱和所述第二导电柱设在所述介质板和所述金属地板之间，所述第一导电柱的第一端与所述第一辐射臂电性相连，所述第一导电柱的第二端与所述金属地板电性相连，所述第二导电柱的第一端与所述第二辐射臂电性相连，所述第二导电柱的第二端与所述金属地板电性相连。

2.根据权利要求1所述的圆极化天线，其特征在于，还包括寄生金属片，所述寄生金属片设在所述介质板上，且所述寄生金属片与所述第一辐射臂、所述第二辐射臂、所述第一导电柱、所述第二导电柱均间隔布置。

3.根据权利要求2所述的圆极化天线，其特征在于，所述寄生金属片设在所述第一辐射臂和所述第二辐射臂所形成电场的弱电势的位置处。

4.根据权利要求3所述的圆极化天线，其特征在于，所述寄生金属片有多个，多个所述寄生金属片设在所述第一辐射臂和所述第二辐射臂的外周侧，多个所述寄生金属片沿着所述介质板的周向间隔布置且关于所述对称中心位置中心对称分布。

5.根据权利要求2所述的圆极化天线，其特征在于，所述金属地板是背腔式，所述金属地板一侧具有开口，所述介质板设在所述金属地板的开口位置处。

6.根据权利要求5所述的圆极化天线，其特征在于，至少部分所述寄生金属片与所述金属地板相连。

7.根据权利要求1所述的圆极化天线，其特征在于，还包括第一电路元件和第二电路元件，所述第一电路元件连接在所述第一辐射臂和所述第一导电柱之间，所述第二电路元件连接在所述第二辐射臂和所述第二导电柱之间。

8.根据权利要求7所述的圆极化天线，其特征在于，所述第一电路元件和所述第二电路元件为电感或电容或电阻。

9.根据权利要求1所述的圆极化天线，其特征在于，所述第一辐射臂包括第一段和第二段，所述第一段的宽度尺寸L1大于所述第二段的宽度尺寸L2，所述第一段位于所述第二段和所述第一导电柱之间，所述第二辐射臂包括第三段和第四段，所述第三段的宽度尺寸L3大于所述第四段的宽度尺寸L4，所述第三段位于所述第四段和所述第二导电柱之间。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的圆极化天线，其特征在于，所述介质板有多个，多个所述介质板叠放布置。