CN206907919U - 一种双频段微带天线及应用该天线的无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双频段微带天线及应用该天线的无人机，其中，双频段微带天线包括：基板；同轴馈电线；第一频段微带天线，设置在所述基板的第一面；第二频段微带天线，设置在所述基板的第二面；所述基板的第一面和所述基板的第二面为所述基板的正反两面；所述第一频段微带天线和所述第二频段微带天线分别连接所述同轴馈电线。本实用新型实施例简化了双频段微带天线的馈电结构，提高了部件可集成能力，减小射频模块的负担。

Description

一种双频段微带天线及应用该天线的无人机

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，具体涉及到一种双频段微带天线及应用该天线的无人机。

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、多频段及宽频段发展。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，其具有结构简单、尺寸小、重量轻、成本低、设计灵活多样化等优点。

双频段(例如900MHz和2.4GHz)微带天线的方向图具有较好全方向性。通常，需要对微带天线进行馈电，目前，在对微带天线馈电时，需要分别给不同频段的微带天线配置不同的馈电同轴线，以实现对微带天线进行馈电。由于对微带天线配置不同的馈电同轴线，导致了电路板厚度增加，不利于微带天线缩小自身尺寸，适应通信设备高集成度的需求。此外，在实际应用中，由于在馈电时，需要连接微带天线和馈电线的馈电端，增加了接口数目，导致增加射频模块的负担。

为此，如何简化双频段微带天线的馈电结构，减小射频模块的负担成为亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于简化双频段微带天线的馈电结构，减小射频模块的负担。

为此，根据第一方面，本实用新型实施例提供了一种双频段微带天线，包括：

基板；同轴馈电线；第一频段微带天线，设置在基板的第一面；第二频段微带天线，设置在基板的第二面；基板的第一面和基板的第二面为基板的正反两面；第一频段微带天线和第二频段微带天线分别连接同轴馈电线。

可选地，第一频段微带天线包括第一接地板和第一射频模块；第一接地板与同轴馈电线的接地端连接，第一射频模块与同轴馈电线的馈电端连接。

可选地，第一射频模块包括：与同轴馈电线的馈电端连接的微带馈线、与微带馈线连接的第一阻抗变换馈电带、与第一阻抗变换馈电带连接的第一微带线，以及与第一微带线连接的振子臂。

可选地，第一微带线为弯曲微带线。

可选地，第一射频模块还包括：第二微带线，分别与第一阻抗变换馈电带、第一微带线连接；第二微带线用于扩展第一频段微带天线的带宽。

可选地，第二频段微带天线包括第二接地板和第二射频模块；基板上还开设有第一导电通孔和第二导电通孔，第二接地板通过第二导电通孔与第一接地板连接，第二射频模块通过第一导电通孔与第一射频模块连接。

可选地，第二射频模块包括：微带耦合线，与微带耦合线连接的第二阻抗变换馈电带，以及与第二阻抗变换馈电带连接的第三微带线。

可选地，第一导电通孔连通第一阻抗变换馈电带和微带耦合线。

可选地，第一导电通孔设置在微带耦合线的边缘位置。

可选地，第一微带线与微带耦合线在垂直于所述基板的方向上的投影重叠，使得所述第一微带线与所述微带耦合线形成耦合。

可选地，第一频段微带天线为单极子形式结构天线、偶极子形式结构天线或者环形结构天线；第二频段微带天线为单极子形式结构天线、偶极子形式结构天线或者环形结构天线。

可选地，第一频段微带天线为900MHz频段天线；第二频段微带天线为2.4GHz频段天线。

根据第二方面，本实用新型实施例提供了一种无人机，包括机身、设于机身下方的起落架以及如第一方面任一项描述的双频段微带天线，双频段微带天线设置在起落架中。

本实用新型实例提供的双频段微带天线及应用该天线的无人机，通过设置在基板正反两面的第一频段微带天线和第二频段微带天线共用同轴馈电线，使得同轴馈电线能够同时对两个频段的微带天线进行馈电，从而，简化了双频段微带天线的馈电结构，提高了部件可集成能力，减小射频模块的负担。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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示出了本实用新型实施例提供的双频段微带天线的第一面的结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例提供的双频段微带天线的第二面的结构示意图；

图3示出了本实用新型实施例提供的双频段微带天线散射参数测试效果图；

图4示出了本实用新型实施例提供的双频段微带天线中第一频段微带天线的方向图测试效果示意图；

图5示出了本实用新型实施例提供的双频段微带天线中第二频段微带天线的方向图测试效果示意图；

图6示出了本实用新型实施例提供的无人机示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实用新型实施例提供了一种双频段微带天线，如图1和图2所示，该双频段微带天线可以包括：

基板10，用于承载双频段微带天线；第一频段微带天线20，设置在基板10的第一面；第二频段微带天线30，设置在基板10的第二面；基板10 的第一面和基板10的第二面为基板10上相对设置的正反两面；同轴馈电线40，用于对双频段微带天线进行馈电；第一频段微带天线20和第二频段微带天线30分别连接同轴馈电线40。

在具体的实施例中，双频段微带天线通过两个不同频段的天线结构组合实现，在基板10上的一面设置第一频段微带天线20，在基板10另一面设置第二频段微带天线30，微带天线可以以天线贴片的形式附着在基板10 的正反两面。其中，天线贴片的材质可以为金属的，常见的为铜片。在本实施例中，同轴馈电线40可以包括馈电端401和包裹在馈电端401外部与馈电端401同轴不导通的接地端402。第一频段微带天线20和第二频段微带天线30的结构包括以下结构中的任意一种：单极子形式结构天线，偶极子形式结构天线，环形结构天线。在本实施例中，对第一频段微带天线20 和第二频段微带天线30的具体结构不予限定。例如，第一频段微带天线20 和/或第二频段微带天线30，可以是偶极子形式的天线，也可以是单极子形式的天线，还可以是环形结构天线，或者，还可以是其它任意结构的天线。

请参阅图1和图2，在可选的实施例中，第一频段微带天线20为单极子形式结构，可以包括：第一接地板210和第一射频模块220。第一接地板 210与同轴馈电线40的接地端402连接，第一射频模块220与同轴馈电线 40的馈电端401连接。从而使得同轴馈电线40为第一频段微带天线20进行馈电。

在可选的实施例中，第一射频模块220可以包括：与同轴馈电线40的馈电端连接的微带馈线221、与微带馈线221连接的第一阻抗变换馈电带 222、与第一阻抗变换馈电带222连接的第一微带线223以及与第一微带线 223连接的振子臂224。优选的，第一微带线223可以为弯曲微带线。将第一微带线223设置为弯曲形式，其优势在于能够大大减小第一频段微带天线20的尺寸，从而节省基板10的空间。在本实施例中，以图1和图2所示的弯曲微带线为例进行说明，其他形式的弯曲微带线也是可行的，这里不作限定。

在可选的实施例中，第一射频模块220还可以包括：

第二微带线225，分别与第一阻抗变换馈电带222、第一微带线223连接。在本实施例中，第二微带线225用于扩展第一频段微带天线20的带宽。具体地，在第一频段微带天线20的第一阻抗变换馈电带222和第一微带线 223之间设置第二微带线225，与第一微带线223配合，可以使第一频段微带天线20的带宽展宽，以更好的满足全方覆盖。

在具体的实施例中，第二微带线225可以是单独一根微带线，也可以是两根或多根相隔一定距离设置的微带线。在本实施例中并不限制第二微带线225的具体设置形式，以其他方式实现第一阻抗变换馈电带222与第一微带线223之间的额外连接也列入本实用新型实施例保护的范围。

第二频段微带天线30也为单极子形式结构天线，可以包括：第二接地板310和第二射频模块320；基板10上开设有第一导电通孔50和第二导电通孔60，第二接地板310通过第二导电通孔60与第一接地板210连接，第二射频模块320通过第一导电通孔50与第一射频模块220连接。在具体的实施例中，同轴馈电线40的馈电端401与第一频段微带天线20的微带馈线221连接，对第一频段微带线20进行馈电。在基板10开设的第一导电通孔50，导通第一频段微带天线20的第一射频模块220和第二频段微带天线30的第二射频模块320，实现了第一频段微带天线20与第二频段微带天线30共用同轴馈电线40的馈线端401。第二导电通孔60导通了第一接地板210与第二接地板310，实现了第一频段微带天线20与第二频段微带天线30共用同轴馈电线40的接地端402。从而使得同轴馈电线40给第一频段微带天线20和第二频段微带天线30同时馈电。第一导电通孔50和第二导电通孔60均可以为金属化通孔，也可以为其他导电物质的通孔。在本实施例中，第一导电通孔50可以设置在第一射频模块220的任意位置，并且使第一射频模块220与第二射频模块320导通。第二导电通孔60可以设置在第一接地板210的任意位置，可以为一个或多个。

第二射频模块320包括：微带耦合线321，与微带耦合线321连接的第二阻抗变换馈电带322，以及与第二阻抗变换馈电带322连接的第三微带线 323。在本实施例中，微带耦合线321、第二阻抗变换馈电带322和第三微带线323组合构成单极子振子臂。

为了降低在微带天线上开孔对微带天线的性能的影响，在可选的实施例中，第一导电通孔50连通第一阻抗变换馈电带222和微带耦合线321。在具体的实施例中，第一导电通孔50可以设置在第一阻抗变换馈电带222 的任意位置，导通至第二频段微带天线30的微带耦合线321的任意位置，以实现第一频段微带天线20和第二频段微带天线30共用同轴馈电线40。将导电通孔设置在第一阻抗变换馈电带222和微带耦合线321上，较为有效的减少在微带天线上开孔对微带天线性能的影响。

为进一步保证微带天线的性能，在可选的实施例中，第一导电通孔50 设置在微带耦合线321的边缘位置。在本实施例中，由于微带耦合线321 也具有传输信号的作用，开孔尽可能的靠近微带耦合线321的边缘，以减小对信号传输的影响。另外，在保证馈电有效的传播的情况下开孔直径尽量小，所称的微带耦合线321的边缘可以是微带耦合线321的远离第二阻抗变换馈电带322的一端，从而可以节省微带耦合线321的长度。

在对基板10正反两面的第一频段微带天线20和第二频段微带天线30 馈电时，两个频段天线的第一射频模块220和第二射频模块320共用同一根同轴馈电线40的馈电端401。第一频段微带天线20的第一接地板210和第二频段微带天线30的第二接地板310共用该同轴馈电线40的接地端402。在双频段微带天线的结构设计上，可以实现两个频段微带天线共用同轴馈电线，减少了双频段微带天线接入同轴馈电线的端口，简化了双频段微带天线的结构。

可以理解的是，同轴馈电线40的馈电端401可以与微带耦合线321直接连接，同轴馈电线40的接地端402可以与第二接地板310直接连接，再分别通过导电通孔导通第一频段微带天线20，使得第一频段微带天线20和第二频段微带天线30共用同轴馈电线40进行馈电。

在可选的实施例中，第一微带线223与微带耦合线321在垂直于基板 10的方向上的投影有重叠，使得第一微带线223与微带耦合线321形成耦合。在具体的实施例中，两者耦合形成的电场可以改变第一频段微带天线 20与第二频段微带天线30之间电场分布，使第一频段微带天线20与第二频段微带天线30的电磁耦合抵消，从而可以改善阻抗匹配及带宽，进而，对天线的两个频段进行调节。

以第一频段为900MHz，第二频段为2.4GHz为例对本实施例的双频段微带天线的测试效果进行说明。图3示出了本实用新型实施例的散射参数(Scattering parameters，S参数)测试效果图，S11小于-10dB的带宽为 902MHz至928MHz以及2.37GHz～2.5GHz，带宽分别为26MHz及130MHz，可以满足常用的900MHz和2.4GHz频段的覆盖。

图4和图5示出了本实用新型实施例的天线方向图，其中，图4为 900MHz天线方向图测试效果图，图5为2.4GHz天线方向图测试效果图。由图4和图5可知，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，俯仰面3dB波宽为80度左右，900MHz和 2.4GHz可以实现全方向覆盖。

优选的，基板10的长度为90mm，宽度为8mm，厚度为0.8mm；900MHz 微带天线为单极子形式，第一接地板210的长度为17mm，微带馈线221 的宽度为1mm，第一阻抗变换馈电带222的宽度为2.5mm，第二微带线225 的长度为2.3mm，第一微带线223的每一个弯曲部的尺寸为6.5mm*0.3mm； 2.4GHz微带天线为单极子形式，微带耦合线321的尺寸为9.2mm*2mm，第二阻抗变换馈电带322的尺寸为17.5mm*0.6mm，第三微带线323的尺寸为5mm*2mm。

通过设置在基板正反两面的第一频段微带天线和第二频段微带天线共用同轴馈电线，实现了一根馈电线同时对两个频段的微带天线馈电，从而，简化了双频段微带天线的馈电结构，减小射频模块的负担。

本实用新型实施例还提供了一种无人机，如图6所示，该无人机包括机身51、设于机身51下方的起落架52以及上述实施例中任一项描述的双频段微带天线53，双频段微带天线53设置在起落架52中。在附图5中以无人机的仰视图为例示意性的示出了双频段微带天线53的安装位置，本实用新型实施例中双频段微带天线53的安装位置并不仅限于附图5示出的安装位置，其他能够较好的满足信号收发的双频段微带天线53的安装位置亦可。

在无人机上的起落架中设置共用同一根同轴馈电线的双频段微带天线，减少了端口数目，简化了无人机射频模块的结构和降低了射频模块的安装难度，降低了射频模块的及无人机的负担。

可以理解的是，本实用新型实施例提供的双频段微带天线不仅可以应用在无人机上，也可以应用于同时使用第一频段(如900MHz)和第二频段 (如2.4GHz)两个频段的其他场景中，本实施例不作限定。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (13)

1.一种双频段微带天线，其特征在于，包括：

基板(10)；

同轴馈电线(40)；

第一频段微带天线(20)，设置在所述基板(10)的第一面；

第二频段微带天线(30)，设置在所述基板(10)的第二面；所述基板(10)的第一面和所述基板(10)的第二面为所述基板(10)的正反两面；

所述第一频段微带天线(20)和所述第二频段微带天线(30)分别连接所述同轴馈电线(40)。

2.如权利要求1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(20)包括第一接地板(210)和第一射频模块(220)；

所述第一接地板(210)与所述同轴馈电线(40)的接地端(402)连接，所述第一射频模块(220)与所述同轴馈电线(40)的馈电端(401)连接。

3.如权利要求2所述的双频段微带天线，其特征在于，所述第一射频模块(220)包括：

与所述同轴馈电线(40)的馈电端(401)连接的微带馈线(221)、与所述微带馈线(221)连接的第一阻抗变换馈电带(222)、与所述第一阻抗变换馈电带(222)连接的第一微带线(223)，以及与所述第一微带线(223)连接的振子臂(224)。

4.如权利要求3所述的双频段微带天线，其特征在于，所述第一微带线(223)为弯曲微带线。

5.如权利要求3所述的双频段微带天线，其特征在于，所述第一射频模块(220)还包括：

第二微带线(225)，分别与所述第一阻抗变换馈电带(222)、所述第一微带线(223)连接；所述第二微带线(225)用于扩展所述第一频段微带天线(20)的带宽。

6.如权利要求3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(30)包括第二接地板(310)和第二射频模块(320)；

所述基板(10)上开设有第一导电通孔(50)和第二导电通孔(60)，所述第二接地板(310)通过所述第二导电通孔(60)与所述第一接地板(210)连接，所述第二射频模块(320)通过所述第一导电通孔(50)与所述第一射频模块(220)连接。

7.如权利要求6所述的双频段微带天线，其特征在于，所述第二射频模块(320)包括：

微带耦合线(321)，与所述微带耦合线(321)连接的第二阻抗变换馈电带(322)，以及与所述第二阻抗变换馈电带(322)连接的第三微带线(323)。

8.如权利要求7所述的双频段微带天线，其特征在于，所述第一导电通孔(50)连通所述第一阻抗变换馈电带(222)和所述微带耦合线(321)。

9.如权利要求8所述的双频段微带天线，其特征在于，所述第一导电通孔(50)设置在所述微带耦合线(321)的边缘位置。

10.如权利要求7所述的双频段微带天线，其特征在于，所述第一微带线(223)与所述微带耦合线(321)在垂直于所述基板(10)的方向上的投影重叠，使得所述第一微带线(223)与所述微带耦合线(321)形成耦合。

11.如权利要求1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(20)为单极子形式结构天线、偶极子形式结构天线或者环形结构天线；

所述第二频段微带天线(30)为单极子形式结构天线、偶极子形式结构天线或者环形结构天线。

12.如权利要求1-11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(20)为900MHz频段天线；

所述第二频段微带天线(30)为2.4GHz频段天线。

13.一种无人机，其特征在于，包括机身、设于所述机身下方的起落架以及如权利要求1-12任一项所述的双频段微带天线，所述双频段微带天线设置在所述起落架中。