一种微带天线用辐射贴片及微带天线

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种微带天线用辐射贴片及 微带天线。

背景技术

微带天线具有厚度低，结构简洁，可加工性好等方面的优势，因 此获得了很广泛的应用。微带天线包含很多种结构形式，从微带天线 的构成来看，微带天线包含三个基本的组成部分，分别是辐射单元、 参考地和馈电结构。

本发明方案针对的应用场景是无线蜂窝通讯单频段低剖面微带 天线；工作频率在2GHz附近，天线厚度从辐射单元顶部到参考地距 离小于10mm。

针对以上需求，现有的微带天线主要采用的辐射单元是双层方型 或圆形贴片天线；简单的双层方型或圆形贴片存在的最大问题在于交 叉极化抑制比不理想，单个辐射单元典型值在10-15dBc之间，不满 足极化MIMO（Multi-input Multi-output，多输入多输出）对隔离度 的要求；同时，现有的微带天线辐射单元采用方型贴片时，为了满足 移动通讯基站设备对天线的要求，其尺寸一般为58mm×58mm以上， 高度为8mm以上，辐射单元面积较大，厚度较厚，不利于产品小型 化设计的需求。

发明内容

本发明的实施例提供一种微带天线用辐射贴片及微带天线，实现 宽带化的设计目的，同时还可以提高辐射场的极化纯度，起到提升交 叉极化抑制比的目的。

为达到上述目的，第一方面，本发明的实施例提供了一种微带天 线用辐射贴片，所述辐射贴片上开设有十字型槽，所述十字型槽包括 至少四条呈十字型分布的封闭长槽，各封闭长槽之间互不连通。

在第一种可能实现的方式中，结合第一方面，所述封闭长槽为四 条，各所述封闭长槽的形状和尺寸均相同且呈十字型对称分布。

在第二种可能实现的方式中，根据第一种可能实现的方式，所述 辐射贴片为圆形贴片或正多边形贴片。

在第三种可能实现的方式中，根据第二种可能实现的方式，所述 辐射贴片为圆形贴片，所述十字型槽的中心设置于所述圆形贴片的圆 心。

在第四种可能实现的方式中，根据第二种可能实现的方式，所述 辐射贴片为正多边形贴片，所述十字型槽的中心设置于所述正多边形 贴片的中心。

在第五种可能实现的方式中，根据第一方面或第一种至第四种中 任一种可能实现的方式，所述辐射贴片上开设有若干馈电连接孔。

本发明实施例提供的微带天线用辐射贴片，将辐射贴片上开设有 十字型槽，所述十字型槽包括四条形状和尺寸均相同且沿十字线对称 分布的封闭长槽，且各封闭长槽之间互不连通；由此，将辐射贴片应 用于微带天线的微带辐射单元时，降低了微带辐射单元的封闭性，增 加了对外辐射窗口，十字型结构的开槽可以约束电流分布，形成两种 谐振频率接近的电流模式，实现宽带化的设计目的；同时通过十字型 开槽约束电流分布，还可以提高辐射场的极化纯度，起到提升交叉极 化抑制比的目的。

第二方面，本发明实施例供了一种微带天线，包括堆叠设置的参 考地和若干微带辐射单元，至少一个微带辐射单元由上述技术方案中 任一项所述的辐射贴片构成。

在第一种可能实现的方式中，结合第二方面，所述参考地与微带 辐射单元之间以及各微带辐射单元之间均通过绝缘层隔开，所述参考 地与其中一个微带辐射单元之间通过馈电结构连接。

在第二种可能实现的方式中，根据第一种可能实现的方式，所述 绝缘层包括限位垫片和/或PCB（Print Circuit Board印制线路板）的 绝缘基板，所述微带辐射单元包括堆叠设置的第一微带辐射单元和第 二微带辐射单元，所述第一微带辐射单元由所述辐射贴片构成，所述 参考地与所述辐射贴片之间通过馈电结构连接。

在第三种可能实现的方式中，根据第二种可能实现的方式，所述 微带天线的工作频率为2500MHz～2690MHz，所述辐射贴片为圆形 贴片，其直径为28～30mm，所述封闭长槽的长度为8～13mm，宽度 为1～2mm，相对两封闭长槽的间隔为1～3mm，所述微带天线总厚度 为5～6mm，所述第一微带辐射单元和第二微带辐射单元的间隔为4～5 mm。

在第四种可能实现的方式中，根据第三种可能实现的方式，所述 微带天线的工作频率为2600MHz，所述辐射贴片的直径为28mm， 所述封闭长槽的长度为11.5mm，宽度为2mm，相对两封闭长槽的 间隔为3mm，所述微带天线总厚度为6mm，所述第一微带辐射单元 和第二微带辐射单元的间隔为5mm。

在第五种可能实现的方式中，根据第二种至第四种中任一种可能 实现的方式，所述参考地与所述第一微带辐射单元之间的绝缘层为 PCB的绝缘基板，所述第一微带辐射单元和第二微带辐射单元之间的 绝缘层为若干限位垫片和设置于限位垫片上的PCB的绝缘基板。

在第六种可能实现的方式中，根据第二种至第四种中任一种可能 实现的方式，所述参考地与所述第一微带辐射单元之间的绝缘层为限 位垫片，所述第一微带辐射单元和第二微带辐射单元之间的绝缘层为 若干限位垫片和设置于限位垫片上的PCB的绝缘基板。

在第七种可能实现的方式中，根据第二种至第四种中任一种可能 实现的方式，所述参考地与所述第一微带辐射单元之间的绝缘层为若 干限位垫片和设置于限位垫片上的PCB的绝缘基板，所述第一微带 辐射单元和第二微带辐射单元之间的绝缘层为若干限位垫片和设置 于限位垫片上的PCB的绝缘基板。

本发明实施例提供的微带天线，在构成微带辐射单元的辐射贴片 上开设有十字型槽，所述十字型槽包括四条形状和尺寸均相同且沿十 字线对称分布的封闭长槽，且各封闭长槽之间互不连通；由此，降低 了微带辐射单元的封闭性，增加了对外辐射窗口，十字型结构的开槽 可以约束电流分布，形成两种谐振频率接近的电流模式，实现宽带化 的设计目的；同时通过十字型开槽约束电流分布，还可以提高辐射场 的极化纯度，起到提升交叉极化抑制比的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对 实施例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， 下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例微带天线用辐射贴片的结构示意图；

图2为本发明实施例微带天线的结构示意图；

图3为本发明实施例微带天线的截面结构示意图；

图4为本发明实施例微带天线的一种具体的结构截面示意图；

图5为本发明实施例微带天线的另一种具体的结构截面示意图；

图6为本发明实施例微带天线的回波损耗测试结果图；

图7为本发明实施例微带天线的交叉极化方向测试结果图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的 范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、 “前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、 “底”、“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。

参照图1，图1为本发明实施例微带天线用辐射贴片的一个具体 实施例，本实施例中辐射贴片1上开设有十字型槽2，所述十字型槽 2包括至少四条呈十字型分布的封闭长槽21，各封闭长槽21之间互 不连通。

本发明实施例提供的辐射贴片1，在制作微带天线时，可将辐射 贴片1用于制作微带天线的微带辐射单元，由于将辐射贴片1上开设 有十字型槽2，所述十字型槽2包括四条呈十字型分布的封闭长槽21 所述封闭长槽21为在辐射贴片的边缘以内开设的长槽，且各封闭长 槽21之间互不连通；由此，将辐射贴片应用于微带天线的微带辐射 单元时，降低了微带辐射单元的封闭性，增加了对外辐射窗口，降低 了微带辐射单元的Q（Quality factor，品质因数）值，因此利于获 得更大的工作频率带宽，十字型结构的开槽可以约束电流分布，形成 两种谐振频率接近的电流模式，实现宽带化的设计目的；同时通过十 字型开槽约束电流分布，还可以提高辐射场的极化纯度，起到提升交 叉极化抑制比的目的，十字型结构的开槽还可以延长电流分布路径， 降低辐射单元的谐振频率，达到小型化设计目的。

也就是说，如果将微带辐射单元看成一个谐振电路，那么十字型 槽2所起的作用就是降低谐振电路Q值、降低谐振频率、增加谐振 频点；最终实现的效果包括多频、宽带、小型化。

优选地，如图1所示，可选择四条形状和尺寸均相同的封闭长槽 21来构成十字型槽2，并将各封闭长槽21呈十字型对称分布。由此， 可使微带天线在各方向上的能量分布更加均匀，能量覆盖更全面。

需要说明的是，封闭长槽21可以为多种形状的长条结构，如长 方形、椭圆形、梯形、菱形等，在此不一一列举。具体形状（如长方 形长宽比例，具体数值）可以根据产品性能指标的需求通过仿真、实 验得到，这里并不进行具体的限定。

辐射贴片1可以采用多种形状结构，优选地，辐射贴片1可以采 用圆形贴片或正多边形结构。外形采用圆形或正多边结构有利于减小 辐射单元面积，在单元间距较近的阵列天线设计中有利于降低辐射单 元之间的相互耦合，起到提升隔离度和改善方向图的作用。

当所述辐射贴片1采用圆形贴片时，所述十字型槽2的中心可设 置于所述圆形贴片的圆心。由此，可充分利用圆形贴片的表面积进行 开槽，有利于减小圆形贴片面积。

当所述辐射贴片1采用正多边形贴片时，所述十字型槽2的中心 设置于所述正多边形贴片的中心。由此，可充分利用正多边形贴片的 表面积进行开槽，有利于减小正多边形贴片面积。

为了将辐射贴片1便于与馈电结构连接，优选地，可在辐射贴片 1上开设有若干馈电连接孔3。由此，可将辐射贴片1通过馈电连接 孔3与馈电结构连接。在制作微带天线时方便安装。

本发明实施例还提供了一种微带天线，包括参考地和若干微带辐 射单元，参考地和若干微带辐射单元堆叠设置，其中至少一个微带辐 射单元由上述任一实施例所述的辐射贴片构成。

本发明实施例提供的微带天线，在构成微带辐射单元的辐射贴片1 上开设有若干组十字型槽2，十字型槽2包括四条形状和尺寸均相同 且沿十字线对称分布的封闭长槽21，且各封闭长槽21之间互不连通； 由此，降低了微带辐射单元的封闭性，增加了对外辐射窗口，十字型 结构的开槽可以约束电流分布，形成两种谐振频率接近的电流模式， 实现宽带化的设计目的；同时通过十字型槽2约束电流分布，还可以 提高辐射场的极化纯度，起到提升交叉极化抑制比的目的。

如图2所示，所述微带天线可以采用如下结构：包括堆叠设置的 参考地100和若干微带辐射单元200，所述参考地100与微带辐射单 元200之间以及各微带辐射单元200之间均通过绝缘层300隔开。

具体地，参照图2、图3，微带辐射单元200包括堆叠设置的第 一微带辐射单元201和第二微带辐射单元202，参考地100与第一微 带辐射单元201之间通过馈电结构400连接。此时，第一微带辐射单 元201可选用如图1所示的结构，采用圆形的辐射贴片1，并在辐射 贴片1上开设十字型槽2。在辐射贴片1上还开设有两个馈电连接孔 3，两个馈电连接孔3与辐射贴片1的圆心的连线夹角为90°。

上述微带天线优选如下尺寸范围：圆形的辐射贴片1的直径为 28～30mm，封闭长槽21沿十字线的长度h为8～13mm，宽度b为1～2 mm，相对两封闭长槽21的间隔w为1～3mm，微带天线厚度a为5～6 mm，其中，第一微带辐射单元201和第二微带辐射单元202的间隔 d为4～5mm。上述微带天线的优选工作频率为2500MHz～2690MHz。

将上述尺寸范围内的微带天线进行回波损耗测试，选择圆形的辐 射贴片1的直径为28mm，封闭长槽21沿十字线的长度h为11.5mm， 相对两封闭长槽21的间隔w为3mm，宽度b为2mm，微带天线厚 度a为6mm，其中，第一微带辐射单元201和第二微带辐射单元202 的间隔d为5mm，其测试结果如图6所示，从测试结果可以看出， 在2500MHz～2690MHz频率范围内，天线的回波损耗<-17dB，将上 述尺寸的微带天线进行交叉极化方向测试，其测试结果如图7所示， 从测试结果可以看出，0度方向交叉极化抑制比>20dB。以上测试结 果均满足移动通讯基站设备对天线的要求，上述微带天线的优选工作 频率为2600MHz。

所述绝缘层300可以选择多种结构，例如可以选择由限位垫片 302和/或PCB的绝缘基板301制得，如图3所示，所述参考地100 与所述第一微带辐射单元201之间的绝缘层300可以为PCB的绝缘 基板301，所述第一微带辐射单元201和第二微带辐射单元202之间 的绝缘层300可以为若干限位垫片302和设置于限位垫片302上的 PCB的绝缘基板301。由此，限位垫片302可以使第一微带辐射单元 201和第二微带辐射单元202之间保持一个确定的距离，使得天线在 特定频率范围内获得良好的辐射效果。

参照图4，绝缘层300还可以选择如下方式设置：将参考地100 与第一微带辐射单元201之间的绝缘层300设置为限位垫片302，将 第一微带辐射单元201和第二微带辐射单元202之间的绝缘层300设 置为若干限位垫片302和设置于限位垫片302上的PCB的绝缘基板 301。由此，使得所述参考地100与所述第一微带辐射单元201之间 仅通过限位垫片302隔开即可，便于控制参考地100与第一微带辐射 单元201之间的距离且节省了材料。

参照图5，参考地100与第一微带辐射单元201之间的绝缘层300 还可以为若干限位垫片302和设置于限位垫片302上的PCB的绝缘 基板301，所述第一微带辐射单元201和第二微带辐射单元202之间 的绝缘层300可以为若干限位垫片302和设置于限位垫片302上的 PCB的绝缘基板301。由此，此结构可通过限位垫片302调整第一微 带辐射单元201和第二微带辐射单元202之间的距离，以及参考地 100与第一微带辐射单元201之间的距离，且由于第一微带辐射单元 201和第二微带辐射单元202均设置于PCB的绝缘基板301上，使得 天线结构更加稳固。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并 不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范 围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。 因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。