CN210897639U - 一种偶极子阵列天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种偶极子阵列天线，所述天线包括基板、N个二元偶极子阵元和微带平行双线，微带平行双线的第一传输导体和第二传输导体分别印刷于基板一介质层的第一面和第二面，并沿基板的轴线位置分布，第一传输导体的第一端连接设于第一面的第一馈电点，第二传输导体的第一端连接设于第二面的第二馈电点；N个二元偶极子阵元沿着微带平行双线排布形成阵列；每一个二元偶极子阵元包括印刷在第一面的第一枝节单元和印刷在第二面的第二枝节单元；第一枝节单元和第二枝节单元均包括第一枝节、第二枝节和第三枝节；第二枝节的第一端连接第一枝节的第一端，第三枝节的第一端连接第一枝节的第二端。本实用新型提供的偶极子阵列天线具有高增益特性。
Description
技术领域
本实用新型涉及天线设计技术领域，尤其涉及一种偶极子阵列天线。
背景技术
天线是无线通信产品中重要的元件之一，其对无线通信产品的通信范围、通信质量等均有重大影响。一般来说增益越高，天线收发的电磁波的传播距离就更远，收发信号能力就越强。如今无线通信产品的使用越来越广泛，使用的场景越来越多，通信需求越来越高，对天线的增益也提出越来越高的要求。
目前，常见的偶极子天线或者偶极子阵列天线的增益只能在2～5dBi左右，已经无法满足需要一些需要远距离传输信号的通信设备的需求，设计出一种具有高增益的天线尤为重要。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是，设计一种偶极子阵列天线，能够具有高增益特性。
为了解决以上技术问题，本实用新型例一方面提供了一种偶极子阵列天线，所述天线包括基板、N个二元偶极子阵元以及微带平行双线，N≥2；其中，
所述微带平行双线的第一传输导体和第二传输导体分别印刷于所述基板一介质层的第一面和第二面，并沿所述基板的轴线位置分布，所述第一传输导体的第一端连接设于所述第一面的第一馈电点，所述第二传输导体的第一端连接设于所述第二面的第二馈电点；
N个所述二元偶极子阵元沿着所述微带平行双线排布形成阵列；每一个所述二元偶极子阵元包括印刷在所述第一面的第一枝节单元和印刷在所述第二面的第二枝节单元；
所述第一枝节单元和所述第二枝节单元均包括第一枝节、第二枝节和第三枝节；所述第二枝节的第一端连接所述第一枝节的第一端，所述第三枝节的第一端连接所述第一枝节的第二端。
进一步的，每一个所述二元偶极子阵元中的所述第一枝节单元和所述第二枝节单元镜像对称设置，对称分布于所述介质层的第一面和第二面。
进一步的，相邻两个所述二元偶极子阵元的第一枝节之间的局部微带平行双线的电长度为一个波长。
进一步的，所述第一枝节单元的所述第二枝节和所述第三枝节对称分布于所述第一传输导体的左右两侧；所述第二枝节单元的所述第二枝节和所述第三枝节对称分布于所述第二传输导体的左右两侧。
进一步的，所述第一馈电点和所述第二馈电点均位于所述基板第一端。
进一步的，所述第一传输导体的第二端连接于最靠近所述基板第二端的所述第一枝节单元的第一枝节中心点位置；所述第二传输导体的第二端连接于最靠近所述基板第二端的所述第二枝节单元的第一枝节中心点位置。
进一步的，所述第二传输导体在最靠近所述第二馈电点的第二枝节单元的第一枝节到所述第二馈电点之间设置有宽带调节传输段。
进一步的，所述第一馈电点接电源正极，所述第二馈电点接地。
进一步的，N取值为4。
与现有技术相比，本实用新型提供的一种偶极子阵列天线，若干个二元偶极子阵元在基板轴线位置排列分布成阵列，且第一枝节单元均通过第一传输导体连接第一馈电点，第二枝节单元均通过第二传输导体连接第二馈电点，当第一馈电点和第二馈电点接入电源时，通过微带平行双线连接的若干个二元偶极子阵元能被同相激励，辐射同相且相互叠加，从而实现天线的全向辐射、高增益性能，能适用于需802.11ax Wave2标准下通信的设备。
附图说明
图1是本实用新型提供的一种偶极子阵列天线的一个优选实施例的立体结构示意图；
图2(a)是如1所示一种偶极子阵列天线的第一面的整体正视结构图；
图2(b)是如1所示一种偶极子阵列天线的第二面的整体正视结构图；
图3(a)是如1所示一种偶极子阵列天线的第一面中导体的电流分布图；
图3(b)是如1所示一种偶极子阵列天线的第二面中导体的电流分布图；
图4是本实用新型提供的一种偶极子阵列天线的S11参数曲线图；
图5是本实用新型提供的一种偶极子阵列天线的水平方向图；
图6是本实用新型提供的一种偶极子阵列天线的垂直方向图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型提供了一种偶极子阵列天线，请参阅图1至图3，图1是本实用新型提供的一种偶极子阵列天线的一个优选实施例的立体结构示意图，图2(a)至图2(b)分别为如1所示一种偶极子阵列天线的第一面、第二面的整体正视结构图。具体的，所述天线包括基板1、N个二元偶极子阵元2以及微带平行双线3，N≥2；其中，
所述微带平行双线3的第一传输导体31和第二传输导体32分别印刷于所述基板一介质层的第一面和第二面，并沿所述基板1的轴线位置分布，所述第一传输导体31的第一端连接设于所述第一面的第一馈电点A，所述第二传输导体32的第一端连接设于所述第二面的第二馈电点B；
N个所述二元偶极子阵元2沿着所述微带平行双线3排布形成阵列；每一个所述二元偶极子阵元2包括印刷在所述第一面的第一枝节单元21和印刷在所述第二面的第二枝节单元22；
所述第一枝节单元21和所述第二枝节单元22均包括第一枝节4、第二枝节5和第三枝节6；所述第二枝节5的第一端连接所述第一枝节4的第一端，所述第三枝节6的第一端连接所述第一枝节4的第二端。
需要说明的是，微带平行双线包括了相互平行的第一传输导体和第二传输导体，本实用新型中，第一传输导体和第二传输导体分别在基板一介质层的第一面和第二面，在空间上相互平行排布。二元偶极子阵元包括了第一枝节单元和第二枝节单元两部分导体，对第一枝节单元和第二枝节单元进行馈电产生辐射场。二元偶极子阵元、微带平行双线均是导体。
需要说明的是，若基板是PCB双面板，则第一面和第二面即分别为PCB双面板的顶底两面；若基板是PCB多面板，例如依次包括第一介质层～第三介质层，则第一面和第二面可为第二介质层的顶底两面。
本实用新型提供的一种偶极子阵列天线，若干个二元偶极子阵元在基板轴线位置排列分布成阵列，且第一枝节单元均通过第一传输导体连接第一馈电点，第二枝节单元均通过第二传输导体连接第二馈电点，当第一馈电点和第二馈电点接入电源时，通过微带平行双线连接的若干个二元偶极子阵元能被同相激励，辐射同相且相互叠加，从而实现天线的全向辐射、高增益性能，能适用于需802.11ax Wave2标准下通信的设备。
优选地，每一个所述二元偶极子阵元中的所述第一枝节单元和所述第二枝节单元镜像对称设置，对称分布于所述介质层的第一面和第二面。
如图1所示，第一枝节单元和第二枝节单元关于轴线l镜像对称。
优选地，相邻两个所述二元偶极子阵元的第一枝节之间的局部微带平行双线33的电长度为一个波长。
需要说明的是，局部微带平行双线33是指微带平行双线在相邻两个二元偶极子阵元之间的部分微带线。具体的，第一传输导体的该部分微带线的电长度为一个波长，第二传输导体的该部分微带线的电长度也为一个波长。使得各个二元偶极子阵元的辐射能实现叠加。
优选地，所述第一枝节单元的所述第二枝节和所述第三枝节对称分布于所述第一传输导体的左右两侧；所述第二枝节单元的所述第二枝节和所述第三枝节对称分布于所述第二传输导体的左右两侧。
具体的，第一枝节单元或第二枝节单元的第二枝节和第三枝节均关于第一传输导体或第二传输导体轴对称分布，使得方向图能量辐射均匀。
优选地，所述第一馈电点A和所述第二馈电点B均位于所述基板第一端。
馈电点的位置会影响各个枝节的电流流动方向，进而影响磁场，本实用新型将第一馈电点和第二馈电点设于基板的同一端，以获得如图所示3(a)至图3(b)的电流分布。
优选地，所述第一传输导体的第二端连接于最靠近所述基板第二端的所述第一枝节单元的第一枝节中心点位置；所述第二传输导体的第二端连接于最靠近所述基板第二端的所述第二枝节单元的第一枝节中心点位置。
如图1所示，最靠近基板第二端的第一枝节单元即为最远离第一馈电点A的第一枝节单元，其第一枝节的中心点位置连接第一传输导体的第二端，即第一传输导体并不延伸至基板的第二端；最靠近基板第二端的第二枝节单元即为最远离第二馈电点B的第二枝节单元，其第一枝节的中心点位置与第二传输导体的第二端连接，第二传输导体并不延伸至基板的第二端。
优选地，所述第二传输导体在最靠近所述第二馈电点的第二枝节单元的第一枝节到所述第二馈电点之间设置有宽带调节传输段7。
具体的，宽带调节传输段7的微带线的宽度与第二传输导体其他部分的微带线的宽度相同或不同，可在实验仿真上对进行宽带调节传输段的微带线的宽度进行调节，获得不同带宽的天线，优化天线带宽。
优选地，所述第一馈电点A接电源正极，所述第二馈电点B接地。
此时，第一枝节单元作为辐射枝节单元，第二枝节单元作为接地枝节单元。
优选地，N取值为4。
如图1所示，天线包括四个偶极子天线阵元排布形成阵列。
具体实施时，本实用新型提供的一种偶极子阵列天线，若干个二元偶极子阵元在基板轴线位置排列分布成阵列，且第一枝节单元均通过第一传输导体连接第一馈电点，第二枝节单元均通过第二传输导体连接第二馈电点，当第一馈电点和第二馈电点接入电源时，通过微带平行双线连接的若干个二元偶极子阵元能被同相激励，辐射同相且相互叠加，从而实现天线的全向辐射、高增益性能，能适用于需802.11ax Wave2标准下通信的设备。
进一步的，本实用新型的发明人在一定试验条件下测得的如图1所示的天线设计的方向图，请参阅图4至图6，由图4可以看出，本实用新型提供的一种偶极子阵列天线在6.2～8GHz频段内S11参数小于-10dB，匹配良好。由图5至图6可以看出，本实用新型提供的一种偶极子阵列天线在6～7GHz频段内最大增益可达8.4dBi，水平面上最大方向性系数8.2dBi，且能获得水平全向辐射，能够满足常见外置天线的应用需求，能适用于需802.11ax Wave2标准下通信的设备。上述测试数据只是在一定测试条件下测试获得的本实用新型可达到的匹配效果、增益效果，为了体现本实用新型通过的偶极子阵列天线的有益效果，并不是限定本实用新型所能达到的最大增益、S11参数、最大方向系数等。
而且本实用新型提供的一种偶极子阵列天线，可以在双面基板上进行布局，空间利用率，天线尺寸小，若在双面基板底部馈电，还能适用于常见的路由器设备，易于装配。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种偶极子阵列天线，其特征在于，所述天线包括基板、N个二元偶极子阵元以及微带平行双线，N≥2；其中，
所述微带平行双线的第一传输导体和第二传输导体分别印刷于所述基板一介质层的第一面和第二面，并沿所述基板的轴线位置分布，所述第一传输导体的第一端连接设于所述第一面的第一馈电点，所述第二传输导体的第一端连接设于所述第二面的第二馈电点；
N个所述二元偶极子阵元沿着所述微带平行双线排布形成阵列；每一个所述二元偶极子阵元包括印刷在所述第一面的第一枝节单元和印刷在所述第二面的第二枝节单元；
所述第一枝节单元和所述第二枝节单元均包括第一枝节、第二枝节和第三枝节；所述第二枝节的第一端连接所述第一枝节的第一端，所述第三枝节的第一端连接所述第一枝节的第二端。
2.如权利要求1所述的偶极子阵列天线，其特征在于，每一个所述二元偶极子阵元中的所述第一枝节单元和所述第二枝节单元镜像对称设置，对称分布于所述介质层的第一面和第二面。
3.如权利要求1所述的偶极子阵列天线，其特征在于，相邻两个所述二元偶极子阵元的第一枝节之间的局部微带平行双线的电长度为一个波长。
4.如权利要求1所述的偶极子阵列天线，其特征在于，所述第一枝节单元的所述第二枝节和所述第三枝节对称分布于所述第一传输导体的左右两侧；所述第二枝节单元的所述第二枝节和所述第三枝节对称分布于所述第二传输导体的左右两侧。
5.如权利要求1所述的偶极子阵列天线，其特征在于，所述第一馈电点和所述第二馈电点均位于所述基板第一端。
6.如权利要求1所述的偶极子阵列天线，其特征在于，所述第一传输导体的第二端连接于最靠近所述基板第二端的所述第一枝节单元的第一枝节中心点位置；所述第二传输导体的第二端连接于最靠近所述基板第二端的所述第二枝节单元的第一枝节中心点位置。
7.如权利要求5所述的偶极子阵列天线，其特征在于，所述第二传输导体在最靠近所述第二馈电点的第二枝节单元的第一枝节到所述第二馈电点之间设置有宽带调节传输段。
8.如权利要求1所述的偶极子阵列天线，其特征在于，所述第一馈电点接电源正极，所述第二馈电点接地。
9.如权利要求1至8任意一项所述的偶极子阵列天线，其特征在于，N取值为4。
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| CN201921806214.2U CN210897639U (zh) | 2019-10-25 | 2019-10-25 | 一种偶极子阵列天线 |
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| CN111987445A (zh) * | 2020-08-21 | 2020-11-24 | 福耀玻璃工业集团股份有限公司 | 天线玻璃及交通工具 |
| CN111987444A (zh) * | 2020-08-21 | 2020-11-24 | 福耀玻璃工业集团股份有限公司 | 天线玻璃及交通工具 |
| CN114614255A (zh) * | 2020-12-08 | 2022-06-10 | 华为技术有限公司 | 一种天线 |
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