阅读说明：本技术 双频段定向天线 (Dual-band directional antenna ) 是由 王剑 李鑫 张书俊 王勇 于 2018-07-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种双频段定向天线,包括天线辐射体以及金属反射板；所述天线辐射体包括基板,设置于所述基板第一面的天线馈电层,以及设置于所述基板第二面的辐射单元层；其中,所述辐射单元层包括高频单元和低频单元；所述天线馈电层包括与所述高频单元连通的第一接地点,与高频单元耦合馈电的第一微带天线,与低频单元连通的第二接地点,以及与所述低频单元耦合馈电的第二微带天线。本发明设计了一种低剖面的双频段定向天线,采用微带耦合馈电的阵列天线形式,能在双频范围内实现信号的远距离传输通信,具有低剖面、宽频带、高增益和定向辐射的优点,并且结构简单易于加工,可以很好的应用于多种频段信号的收发,并适用于更多的场合。(The invention discloses a dual-band directional antenna, which comprises an antenna radiator and a metal reflecting plate, wherein the antenna radiator is arranged on the upper surface of the metal reflecting plate; the antenna radiator comprises a substrate, an antenna feed layer arranged on a first surface of the substrate and a radiation unit layer arranged on a second surface of the substrate; wherein the radiation unit layer comprises a high frequency unit and a low frequency unit; the antenna feed layer comprises a first grounding point communicated with the high-frequency unit, a first microstrip antenna coupled with the high-frequency unit for feeding, a second grounding point communicated with the low-frequency unit, and a second microstrip antenna coupled with the low-frequency unit for feeding. The invention designs a low-profile dual-band directional antenna, which adopts a micro-strip coupling feed array antenna form, can realize the remote transmission communication of signals in a dual-band range, has the advantages of low profile, wide band, high gain and directional radiation, has simple structure and easy processing, can be well applied to the receiving and transmitting of signals in various frequency bands, and is suitable for more occasions.)

双频段定向天线

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种双频段定向天线。

背景技术

天线在无线通信系统中担任着发射和接收电磁波的重要角色，除了能有效辐射或接收电磁波外，还承担着将高频电流(导波能量)转换为无线电磁波或把无线电磁波转换为高频电流(导波能量)的工作。天线无疑承担了最基本也是最不可或缺的重要角色，其性能的优劣将直接影响整个通信系统的好坏。

为了提高系统的灵活性和可用性，目前市场上迫切需要能够同时工作于两个或多个特定频段的定向辐射天线。但目前市场上的一些多频天线多采用层叠结构方案或者采用PIFA天线，天线剖面较大，从而增大了天线的体积；大多定向天线都存在阻抗带宽小，结构复杂，加工困难，难以保证一致性等缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种高增益的双频段定向天线以解决上述技术问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

根据本发明的实施例，提出了一种双频段定向天线，包括：天线辐射体以及装配于所述天线辐射体的金属反射板；所述天线辐射体包括基板，设置于所述基板第一面的天线馈电层，以及设置于所述基板第二面的辐射单元层；

其中，所述辐射单元层包括高频单元和低频单元；所述天线馈电层包括与所述高频单元连通的第一接地点，与所述高频单元耦合馈电的第一微带天线，与所述低频单元连通的第二接地点，以及与所述低频单元耦合馈电的第二微带天线。

本发明双频段定向天线的进一步改进在于，所述第一微带天线和所述第二微带天线均为L型枝节。

本发明双频段定向天线的进一步改进在于，所述第一接地点和所述第二接地点为金属化通孔。

本发明双频段定向天线的进一步改进在于，所述双频段定向天线还包括连接所述第一接地点和所述第一微带天线的第一同轴线，以及连接所述第二接地点和所述第二微带天线的第二同轴线；所述第一同轴线和所述第二同轴线设置于所述基板内；

其中，所述第一同轴线的接地层连接所述第一接地点，所述第一同轴线的馈电层连接所述第一微带天线；所述第二同轴线的接地层连接所述第二接地点，所述第二同轴线的馈电层连接所述第二微带天线。

本发明双频段定向天线的进一步改进在于，所述高频单元包括两个第一阵列天线，所述低频单元包括两个第二阵列天线；其中，两个所述第一阵列天线并联对称设置，两个所述第二阵列天线并联对称设置。

本发明双频段定向天线的进一步改进在于，所述第一阵列天线包括第一连接线路，连接于第一连接线路两端的高频辐射臂，以及高频馈电接地点；其中，所述高频馈电接地点设置于任一所述第一连接线路上且与所述第一接地点导通。

本发明双频段定向天线的进一步改进在于，所述第二阵列天线包括第二连接线路，连接于第二连接线路两端的低频辐射臂，以及低频馈电接地点；其中，所述低频馈电接地点设置于任一所述第二连接线路上且与所述第二接地点导通。

本发明双频段定向天线的进一步改进在于，所述低频辐射臂弯折设置。

本发明双频段定向天线的进一步改进在于，所述金属反射板装配于所述基板的第二面，所述金属反射板包括于四周弯折延伸向所述第二面的包边结构。

本发明双频段定向天线的进一步改进在于，所述双频段定向天线还包括连接机构，所述基板通过所述连接机构连接于所述金属反射板。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本发明设计了一种低剖面的双频段定向天线，采用双端口输入，微带耦合馈电的阵列天线形式，能在双频范围内实现信号的远距离传输通信。本发明在具备双频特性的基础上，具有低剖面、宽频带、高增益和定向辐射的优点，并且结构简单易于加工，可以很好的应用于多种频段信号的收发，并适用于更多的场合。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

图1是本发明一示例性实施例示出的一种双频段定向天线的装配示意图；

图2是本发明一示例性实施例示出的一种双频段定向天线中基板的第一面的结构示意图；

图3是本发明一示例性实施例示出的一种双频段定向天线中基板的第二面的结构示意图；

图4是本发明一示例性实施例示出的低频线阵单元的S参数测试结构示意图；

图5是本发明一示例性实施例示出的高频线阵单元的S参数测试结构示意图；

图6是本发明一示例性实施例示出的低频线阵单元的方向图测试数据结构示意图；

图7是本发明一示例性实施例示出的高频线阵单元的方向图测试数据结构示意图；

图8是本发明一示例性实施例示出的高低频间隔高度的测试数据结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1至图3所示，本发明实施例的双频段定向天线100包括：天线辐射体10以及装配于天线辐射体10的金属反射板20。该天线辐射体10包括基板11，设置于基板11第一面111的天线馈电层，以及设置于基板11第二面112的辐射单元层。其中，辐射单元层包括高频单元12和低频单元13，该高频单元12和低频单元13分设在基板11上划分的两个相邻区域。

本实施例中，基板11的第一面111和第二面112为基板11上相背的两个侧面，通常情况下该第一面111为上表面，第二面112为基板11的下表面。可选地，该基板11采用微波聚四氟乙烯介质板，该基板11的厚度可以为1mm左右。

该天线馈电层包括与高频单元12连通的第一接地点101，与高频单元12耦合馈电的第一微带天线102，与低频单元13连通的第二接地点103，以及与低频单元13耦合馈电的第二微带天线104。其中，第一接地点101与第一微带天线102相邻设置且对应于高频单元12，第二接地点103与第二微带天线104相邻设置且对应于低频单元13。

本实施例中，该第一微带天线102和第二微带天线104均为L型枝节。本发明通过采用L型的微带天线对背面的高频单元12和低频单元13进行耦合馈电，L型枝节的形式对天线的端口驻波匹配有着显著的效果。

其中，该第一接地点101和第二接地点103为金属化通孔，通过金属化通孔与背面的高频单元12和低频单元13导通。进一步地，该双频段定向天线100还包括连接第一接地点101和第一微带天线102的第一同轴线(未图示)，以及连接第二接地点103和第二微带天线104的第二同轴线(未图示)。即，第一接地点101与第一微带天线102通过第一同轴线电性连接，第二接地点103与第二微带天线104通过第二同轴线电性连接。

该第一同轴线和第二同轴线设置于基板11内。其中，第一同轴线的接地层连接第一接地点101，第一同轴线的馈电层连接第一微带天线102；第二同轴线的接地层连接第二接地点103，第二同轴线的馈电层连接第二微带天线104。

本发明的高频单元12包括两个第一阵列天线121，低频单元13包括两个第二阵列天线131。其中，两个第一阵列天线121并联对称设置，两个第二阵列天线131并联对称设置。当然，本发明中对于高频单元12中第一阵列天线121的数量以及低频单元13中的第二天线阵列的数量并不限于两个，可以根据配置需求设置任意数量，且排列方式也可以多样化。

该第一阵列天线121包括第一连接线路1211，连接于第一连接线路1211两端的高频辐射臂1212，以及高频馈电接地点1213。其中，高频馈电接地点1213设置于任一第一连接线路1211上且与第一接地点101导通。具体地，该高频馈电接地点1213的位置与第一接地点101的位置相对应设置，即对称地设置于基板11的两侧面。

在一示例性实施例中，该高频单元12包括四条高频辐射臂1212，每条高频辐射臂1212长34.5mm左右。由于高频单元12的频率高，波长短，所以高频辐射臂1212不需要进行曲弯折小型化设置。四条高频辐射臂1212组成两个天线阵列，两个天线阵列通过第一连接线路1211平行双线进行并联，两个第一阵列天线121通过第一面111L型的第一微带天线102进行耦合馈电。

该第二阵列天线131包括第二连接线路1311，连接于第二连接线路1311两端的低频辐射臂1312，以及低频馈电接地点1313。其中，低频馈电接地点1313设置于任一第二连接线路1311上且与第二接地点103导通。具体地，该低频馈电接地点1313的位置与第二接地点103的位置相对应设置，即对称地设置于基板11的两侧面。

在一示例性实施例中，该低频单元13包括四条低频辐射臂1312，每条低频辐射臂1312的长为100mm左右。为了使低频单元13的总尺寸减小，对低频单元13的低频辐射臂1312进行了弯折设置，以使低频辐射臂1312的长度缩短了50％以上。四条低频辐射臂1312组成两个天线阵列，两个天线阵列通过第二连接线路1311平行双线进行并联，两个第二阵列天线131通过第一面111L型的第二微带天线104进行耦合馈电。

本发明的金属反射板20用于提高天线的增益，该金属反射板20装配于基板11的第二面112。进一步地，为了进一步提高天线的增益以及前后比，金属反射板20包括于四周弯折延伸向第二面112的包边结构，即对金属反射板20的四周进行包边处理。其中，该金属反射板20与基板11之间的间距可以进行微调，从而方便调整天线的工作效率。

其中，该双频段定向天线100还包括连接机构，基板11通过连接机构连接于金属反射板20。在一可选实施例中，该连接机构包括设置于基板11上的连接孔141，以及设置于金属反射板20内的螺柱142，通过螺钉143可以使基板11固定于金属反射板20内，而且通过螺钉143的调节可以调节基板11与金属反射板20之间的间距。其中，该连接机构为多个，均匀地分设于该双频段定向天线100上。当然，本发明的连接机构的连接方式并不限于此，该连接机构还可以通过锁扣、卡扣等方式以使基板11与金属反射板20连接。

下面以一个具体实施例，对本发明实施例中的一种双频段定向天线进行详细说明，具体的：

本发明通过专业的仿真软件对天线进行建模仿真，天线的仿真结果如图4至图8所示，低频S11＜-10dB的驻波带宽为27MHz，增益最大值8.5dBi，高频S11＜-10dB的驻波带宽为60MHz，增益最大值10.17dBi，天线间的隔离度小于-18dB。

本发明设计了一种低剖面且高增益的双频段定向天线，采用双端口输入，微带耦合馈电的阵列天线形式，能在840MHz/1400MHz的双频范围内，实现信号的远距离传输通信，在频带范围内增益可达8.5～10.1dBi，其剖面高度仅仅为0.07λ_L，比传统的四分之一波长尺寸的高度，减少了将近75％。并且采用PCB板(Printed Circuit Board，印刷电路板)载方案，产品的一致性得到了保证。本发明在具备双频特性的基础上，具有低剖面、宽频带、高增益和定向辐射的优点，并且结构简单易于加工，可以很好的应用于多种频段信号的收发，并适用于更多的场合。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由本申请的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。