一種天線及其無線通訊設備的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種天線包括介質基板、固定于所述介質基板一端上的接地極子以及設置在所述介質基板上的輻射體，所述輻射體包括饋電極子、輻射單元以及位于二者之間并連接二者的移相器，所述饋電極子與所述接地極子相靠近地設置而構成偶極天線單元。接地極子與饋電極子構成的偶極天線單元再經過移相后與輻射單元電場疊加，從而提高增益。同時，用PCB貼片技術所實現的天線結構來替代傳統的提高天線增益的銅線彈簧、銅管及熱縮管結構，其制造工藝更簡單，加工工時可大大縮短，能夠大大降低天線生產成本。因此具有本天線的無線通訊設備擁有良好性能的同時，也能降低成本，縮短產品生產周期。
【專利說明】一種天線及其無線通訊設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及射頻天線器件，更具體地說，涉及一種天線及其無線通訊設備。
【背景技術】
[0002]隨著人們對信息和數據流量的要求的提高，路由器、電視機頂盒等需要無線通訊的設備對天線的增益要求也越高。傳統的高增益例如到達4dBi甚至5dBi的天線通常都采用金屬銅管、銅線彈簧和熱縮管等部件來構成。但是銅線彈簧、熱縮管的制造工藝都相對復雜，使得整個天線的生產周期長，生產天線的原材料和人力成本都相對較高。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于，針對現有技術的上述缺陷，提供一種實現高增益的同時結構簡單、制造工藝簡單、成本更低的天線及其無線通訊設備。
[0004]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:構造一種天線，包括介質基板、固定于所述介質基板一端上的接地極子以及設置在所述介質基板上的輻射體，所述輻射體包括饋電極子、輻射單元以及位于二者之間并連接二者的移相器，所述饋電極子與所述接地極子相靠近地設置而構成偶極天線單元。
[0005]進一步地，所述天線還包括饋線，所述饋線的接地部分與所述接地極子連接，所述饋線的饋電部分與所述饋電極子連接。
[0006]進一步地，所述接地極子和饋電極子的長度分別為所述天線的設計頻率所對應的波長的六分之一至三分之一。
[0007]進一步地，所述接地極子為銅管。
[0008]進一步地，所述銅管的一端面與所述介質基板相接，且該端面上設有圓錐面。
[0009]進一步地，所述饋電極子為設置在所述介質基板表面上的導體片。
[0010]進一步地，所述導體片的朝向所述銅管圓錐面的一端設置成尖角形。
[0011]進一步地，所述導體片的導體材料為金屬或非金屬導電材料。
[0012]進一步地，所述非金屬導電材料為導電油墨、摻鋁氧化鋅或銦錫氧化物。
[0013]進一步地，所述饋電極子、移相器、輻射單元在所述銅管的軸線上沿遠離所述銅管的方向依次排布。
[0014]進一步地，所述移相器包括共線的第一導體線和第二導體線，還包括連接在所述第一導體線和第二導體線之間的蛇形彎折導體線。
[0015]進一步地，所述第一導體線、第二導體線、蛇形彎折導體線的導體材料為金屬或非金屬導電材料。
[0016]進一步地，所述非金屬導電材料為導電油墨、摻鋁氧化鋅或銦錫氧化物。
[0017]進一步地，所述第一導體線一端與所述饋電極子相連，另一端與所述蛇形彎折導體線相連，所述第二導體線一端與所述蛇形彎折導體線相連，另一端與所述輻射單元相連。
[0018]進一步地，所述移相器的總長度為所述天線的設計頻率所對應的波長的四分之一至四分之三。
[0019]進一步地，所述偶極天線單元通過所述移相器移相后與所述輻射單元電場疊加。
[0020]進一步地，所述輻射單元為線寬大于所述移相器線寬的導體線。
[0021]進一步地，所述輻射單元的長度與所述偶極天線單元的長度相當。
[0022]進一步地，所述輻射單元的長度所述天線的設計頻率所對應的波長的四分之一至四分之三。
[0023]本發明還涉及一種包括上述天線的無線通訊設備，所述無線通訊設備為路由器、電視機頂盒、無線網卡或對講機。
[0024]實施本發明的天線及其無線通訊設備，具有以下有益效果:由于接地極子與饋電極子構成的偶極天線單元再經過移相后與輻射單元5電場疊加，構成了一個二元天線，從而提高增益，相對于二元天線的條件下可縮小天線尺寸。同時，次天線運用PCB貼片技術所實現的天線結構來替代傳統的高增益天線的銅線彈簧、熱縮管結構，其制造工藝更簡單，力口工周期可大大縮短，用料成本也更省，因此能夠大大降低天線成本。具有本發明的天線的無線通訊設備具有良好性能的同時，也能降低成本，縮短產品生產周期。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中:
[0026]圖1是本發明第一實施例的天線的結構示意圖；
[0027]圖2是本發明第二實施例的天線的結構示意圖；
[0028]圖3是圖2所示天線的Sll參數仿真結果圖；
[0029]圖4是圖2所示天線的駐波比仿真結果圖。
【具體實施方式】
[0030]本發明涉及一種天線，尤其是一種高增益的貼片天線。
[0031]如圖1、圖2所示，本發明的天線包括長條形的介質基板1、固定在介質基板I 一端的接地極子2、設置在介質基板I上的輻射體。介質基板I通常為FR4、聚四氟乙烯等材料，優選介電常數低(例如小于4.0)、損耗角正切值小(例如小于0.01)的材料。
[0032]輻射體為印制或蝕刻成型在介質基板I上的導體層結構，包括饋電極子3、輻射單元5和位于饋電極子3和輻射單元5之間并連接二者的移相器4。
[0033]饋電極子3與接地極子I相靠近，構成一個偶即天線單元，饋電極子3和接地極子I分別為一個偶極子，因此二者的長度分別為該天線的設計頻率所對應的波長的四分之一。當然，在精確度要求不高的情況下，兩個偶極子的長度可以在前述波長的六分之一到三分之一之間。這里的設計頻率，是指在設計該天線時根據其所應用的電磁波環境而確定的頻率，例如應用做WIFI信號的收發，則該天線的設計頻率為2.4GHz,當然，在該頻率左右一定范圍內也是可行的。
[0034]該天線的饋線即與該偶極天線單元連接，饋線的接地部分(通常為同軸饋線的外導體)與接地極子2連接，饋線的饋電部分(通常為同軸饋線的芯線)與饋電極子3連接。顯然，接地部分與饋電部分的連接位置可互換，即接地部分與饋電極子3連接，使饋電極子3實際上為接地的偶極子，而饋電部分與接地極子2連接，使得接地極子2實際上為饋電的偶極子。
[0035]圖1所示的接地極子2為圓筒形銅管，其一端固定在介質基板I上，且該介質基板I 一端覆有導體層與該銅管短接，以方便饋線的焊接安裝。饋電極子3為矩形導體片，以一條寬度邊與該圓筒形銅管端面平行地設置在介質基板I上。
[0036]圖2所示的實施例中，接地極子2的銅管的形狀為圓筒形一端還設有同內外徑的圓錐面，且該圓錐面朝向饋電極子3地固定在介質基板I上。同樣，固定饋電極子3的介質基板I一端覆有導體層并與該圓錐面短接。饋電極子3為一矩形導體片一端切去兩個直角而成夾角形，且該尖角朝向銅管的圓錐面頂角。設置成尖角與圓錐角相對的結構，有利于與同軸饋線及介質基板更容易焊接組裝。
[0037]構成饋電極子的導體片的材料的導體材料為金屬或非金屬導電材料，金屬可以是銅、銀、銅合金、銀合金等良導體，非金屬導電材料可以是導電油墨、摻鋁氧化鋅、銦錫氧化物等。
[0038]圖1、圖2所示的實施例中，接地極子2均為銅管，也可以是其他材料例如鋁、石墨等制成。同時形狀也不限定為管狀，可以是桿狀、直片狀等，本文不做限定。優選接地極子2為管狀，同軸饋線從銅管內穿過，則銅管能夠起到抑制和屏蔽同軸饋線外導體電流對整個天線對外輻射場形方向圖的影響。
[0039]優選地，饋電極子3、移相器4、輻射單元5在銅管的軸線上沿遠離銅管的方向依次排布。其中，移相器4包括共線的第一導體線和第二導體線，還包括連接在所述第一導體線和第二導體線之間的蛇形彎折導體線。第一導體線一端與饋電極子3相連，另一端與蛇形彎折導體線相連，第二導體線一端與蛇形彎折導體線相連，另一端與輻射單元5相連。
[0040]第一、第二導體線和蛇形彎折導體線三者所使用的導體材料為金屬或非金屬導電材料，金屬可以是銅、銀、銅合金、銀合金等良導體，非金屬導電材料可以是導電油墨、摻鋁氧化鋅、銦錫氧化物等。
[0041]圖1、圖2所示的實施例中，第一導體線較長，第二導體線相對，在其他實施例中，二者的長度可以相同或相當，或者以任意比例。移相器4的總長度(即從第一導體線的起點到第二導體線的終點的距離)應該在前述天線的設計頻率所對應的波長的四分之一至四分之三，優選二分之一。當然，在精確度要求不高的情況下，兩個導體線的長度可以在前述波長的六分之一到三分之一之間。
[0042]通過移相器4的移相，接地極子2和饋電極子3構成的偶極天線單元與輻射單元5耦合，構成另一個偶極天線單元，因此本發明的天線為二元天線。輻射單元5為線寬大于移相器4線寬的導體線以增加帶電量，線長應該與偶極天線單元的長度相當(這里相當是指二者的差值不大于偶極天線單元長度的五分之一)，因此輻射單元的長度也在該天線的設計頻率的所對應的波長的四分之一至四分之三，優選二分之一左右，以便與偶極天線單元實現電場疊加，構成二元天線。
[0043]圖3和圖4為圖2所示實施例的天線的Sll參數和駐波比仿真結果圖。由圖3、圖4可知，在2.4GHz,2.45GHz,2.5GHz三個頻點上的駐波比、Sll參數、增益如下表:
[0044]
【權利要求】
1.一種天線，其特征在于，包括介質基板、固定于所述介質基板一端上的接地極子以及設置在所述介質基板上的輻射體，所述輻射體包括饋電極子、輻射單元以及位于二者之間并連接二者的移相器，所述饋電極子與所述接地極子相靠近地設置而構成偶極天線單元。
2.根據權利要求1所述的天線，其特征在于，所述天線還包括饋線，所述饋線的接地部分與所述接地極子連接，所述饋線的饋電部分與所述饋電極子連接。
3.根據權利要求1所述的天線，其特征在于，所述接地極子和饋電極子的長度分別為所述天線的設計頻率所對應的波長的六分之一至三分之一。
4.根據權利要求1所述的天線，其特征在于，所述接地極子為銅管。
5.根據權利要求4所述的天線，其特征在于，所述銅管的一端面與所述介質基板相接，且該端面上設有圓錐面。
6.根據權利要求5所述的天線，其特征在于，所述饋電極子為設置在所述介質基板表面上的導體片。
7.根據權利要求6所述的天線，其特征在于，所述導體片的朝向所述銅管圓錐面的一端設置成尖角形。
8.根據權利要求4所述的天線，其特征在于，所述饋電極子、移相器、輻射單元在所述銅管的軸線上沿遠離所述銅管的方向依次排布。
9.根據權利要求1所述的天線，其特征在于，所述移相器包括共線的第一導體線和第二導體線，還包括連接在所述第一導體線和第二導體線之間的蛇形彎折導體線。
10.根據權利要求9所述的天線，其特征在于，所述第一導體線一端與所述饋電極子相連，另一端與所述蛇形彎折導體線相連，所述第二導體線一端與所述蛇形彎折導體線相連，另一端與所述輻射單元相連。
11.根據權利要求9所述的天線，其特征在于，所述移相器的總長度為所述天線的設計頻率所對應的波長的四分之一至四分之三。
12.根據權利要求1所述的天線，其特征在于，所述偶極天線單元通過所述移相器移相后與所述輻射單元電場疊加。
13.根據權利要求12所述的天線，其特征在于，所述輻射單元的長度與所述偶極天線單元的長度相當。
14.根據權利要求13所述的天線，其特征在于，所述輻射單元的長度所述天線的設計頻率所對應的波長的四分之一至四分之三。
15.一種無線通訊設備，其特征在于，包括如權利要求1至14任一項所述的天線。
16.根據權利要求15所述的無線通訊設備，其特征在于，所述無線通訊設備為路由器、電視機頂盒、無線網卡或對講機。
【文檔編號】H01Q9/20GK104078770SQ201310106814
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年3月29日 優先權日:2013年3月29日
【發明者】劉若鵬, 岳艷濤, 趙耀榮 申請人:深圳光啟創新技術有限公司