球框状微带天线和通讯装置的制作方法

本实用新型涉及天线设备技术领域，具体涉及一种球框状微带天线和通讯装置。

背景技术：

目前在无线通信技术领域，实现多频的方法有两种:一种是利用超宽带天线将所有频段全部覆盖，但是该方法仅仅适用于多个频段相距比较近的情况，有很大的局限性；另一种方法是让系统中的多个天线分别独立覆盖这些频段，此方法比较常见，但是存在很多技术难点，如天线单元之间的互相干扰问题，且占用空间较大。所以人们希望能够在单天线上实现双频或多频，从而避免天线之间相互干扰的问题。

目前，在单天线上实现多频，确实达到了体积小、质量轻、易集成的目的。但单一多频天线频率、辐射方向和极化方向固定，同时相近的频段之间依然存在相互干扰的问题，而且普通的微带天线一般尺寸较大，频率单一、频带较窄、损耗较高。为此微带天线在降低回波损耗、增加天线带宽和減小尺寸等方面有待改进。

技术实现要素：

本实用新型为了解决上述技术问题，提供一种球框状微带天线以及通讯装置。

为了达到上述技术效果，本实用新型包括以下技术方案：

第一方面，本实用新型实施例提供的一种球框状微带天线，包括介质基板、辐射贴片和接地板；

所述介质基板包括第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面，所述辐射贴片设置在所述介质基板的第一表面上，所述接地板设置在所述介质基板的第二表面上；

所述辐射贴片包括第一矩形条贴片、第二矩形条贴片、第三矩形条贴片、第四矩形条贴片、第五矩形条贴片、第六矩形条贴片、第七矩形条贴片、第八矩形条贴片、第九矩形条贴片、第十矩形条贴片、第十一矩形条贴片、第十二矩形条贴片、第十三矩形条贴片、第十四矩形条贴片、第十五矩形条贴片、第十六矩形条贴片、非同心正方形环贴片、同心半圆环贴片和圆环贴片；所述第一矩形条贴片下端位于所述介质基板的第一表面的下边缘，所述第二矩形条贴片的下端与所述第一矩形条贴片的上端连接，所述第二矩形条贴片的上端穿过所述第三矩形条贴片的中部连接在所述非同心正方形环贴片的下边框中部；所述第四矩形条贴片、所述第五矩形条贴片、所述第六矩形条贴片、所述第七矩形条贴片、所述第八矩形条贴片、所述第九矩形条贴片、所述第十矩形条贴片、所述第十一矩形条贴片、所述第十二矩形条贴片、所述第十三矩形条贴片、所述第十四矩形条贴片、所述第十五矩形条贴片和所述第十六矩形条贴片均位于所述非同心正方形环贴片内，所述第四矩形条贴片下端与所述非同心正方形环贴片的下边框中部连接，所述第四矩形条贴片上端与所述第五矩形条贴片的中部连接，所述第五矩形条贴片的两端分别与所述第六矩形条贴片的下端、所述第七矩形条贴片的下端连接，所述第六矩形条贴片的上端与所述第八矩形条贴片的一端连接，所述第八矩形条贴片的另一端与所述圆环贴片的一端连接，所述圆环贴片的另一端与所述第九矩形条贴片的一端连接，所述第九矩形条贴片的另一端与所述第七矩形条贴片的上端连接；所述同心半圆环贴片的弧形中部与所述非同心正方形环贴片的上边框中部相交，所述同心半圆环贴片的两端分别与所述第十四矩形条贴片的一端、所述十五矩形条贴片的一端连接，所述第十四矩形条贴片的另一端与所述第十二矩形条贴片的下端连接，所述第十二矩形条贴片的上端与所述第十矩形条贴片的下端连接，所述第十矩形条贴片的上端与所述非同心正方形环贴片的上边框连接，所述第十矩形条贴片的一侧与所述非同心正方形环贴片的侧边框连接，所述第十五矩形条贴片的一端与所述第十三矩形条贴片的下端连接，所述第十三矩形条贴片的上端与所述第十一矩形条贴片的下端连接，所述第十一矩形条贴片的上端与所述非同心正方形环贴片的上边框连接，所述第十一矩形条贴片的一侧与所述非同心正方形环贴片的侧边框连接；所述第十六矩形条贴片位于所述第八矩形条贴片和所述第十四矩形条贴片之间，所述第十六矩形条贴片的两端分别连接在所述非同心正方形环贴片的两个侧边框上；所述圆环贴片的外环圆心在内环圆心的下方。

可选地，所述第一矩形条贴片、所述第二矩形条贴片、所述第三矩形条贴片、所述第四矩形条贴片、所述第五矩形条贴片、所述第十六矩形条贴片、所述非同心正方形环贴片、所述圆环贴片和所述同心半圆环贴片均沿所述介质基板第一表面的中心线对称设置。

可选地，所述第六矩形条贴片和所述第七矩形条贴片之间、所述第八矩形条贴片和所述第九矩形条贴片之间、所述第十矩形条贴片和所述第十一矩形条贴片之间、所述第十二矩形条贴片和所述第十三矩形条贴片之间以及所述第十四矩形条贴片和所述第十五矩形条贴片之间均沿所述介质基板第一表面的中心线对称设置。

可选地，所述接地板包括矩形贴片和圆形孔，所述矩形贴片的下端位于所述介质基板的第二表面的下边缘，所述矩形贴片的两侧均位于所述介质基板第二表面的两侧边缘，所述圆形孔设置在所述圆形孔上。

可选地，所述矩形贴片和所述圆形孔均沿所述介质基板第二表面的中心线对称设置。

可选地，所述介质基板的形状为矩形。

可选地，所述介质基板的长度为38L，宽度为23L，厚为1.6L，其中，L为具有长度单位的数且L＞0；所述第一矩形条贴片的宽度为4L，长度为11L；所述第二矩形条贴片的宽度为2L，长度为3L；所述第三矩形条贴片的长度为9.2L，宽度为2L，与非同心正方形贴片的下部的距离为0.08L；所述非同心正方形环贴片的外环边长为19L，内环边长为16L；所述第四矩形条贴片的宽度为3L，长度为1.6L；所述第五矩形条贴片的宽度为12L，长度为1.4L；所述第六矩形条贴片的宽度为1L，长度为3.5L；所述第八矩形条贴片平行与所述第五矩形条贴片，所述第八矩形条贴片的宽度为4L，长度为0.6L；所述第十六矩形条贴片的长度为0.5L，宽度为18L，所述第十六矩形条贴片至所述第八矩形条贴片的距离为2.5L；所述圆环贴片的外环半径为2L，内环半径为1.2L，所述圆环贴片的外环圆心至内环圆心的距离为0.3L，位于非同心正方形贴片的中线处；所述第十矩形条贴片的长度为1.5L，宽度为3.5L；所述第十二矩形条贴片的宽度为1.5L，长度为0.5L；所述第十四矩形条贴片的长度为1.5L，宽度为4L；所述同心半圆环贴片的内环半径为2L，外环半径为3.5L；所述矩形贴片的宽度为23L，长度为11L；所述圆形孔的半径为3.16L，所述圆形孔的圆心至所述介质基板下边缘的最小距离为7L。

可选地，L取值为1mm。

可选地，所述介质基板为FR4环氧板，相对介电常数εr＝4.4，介质损耗为0.02，特性阻抗为50Ω。

第二方面，本实用新型实施例提供的一种通讯装置，包括上述的球框状微带天线。

采用上述技术方案，包括以下有益效果：

本实用新型实施例提供的球框状微带天线质量轻、体积小，能有效降低回波损耗，发射较高的频段带宽，同时具有多频段特性及稳定性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种球框状微带天线的正面结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种球框状微带天线的的背面结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种球框状微带天线的回波损耗特征曲线图；

图4为本实用新型实施例提供的一种球框状微带天线在2.38GHz时在E平面的辐射方向图；

图5为本实用新型实施例提供的一种球框状微带天线在2.38GHz时在H平面的辐射方向图；

图6为本实用新型实施例提供的一种球框状微带天线在3.48GHz时在E平面的辐射方向图；

图7为本实用新型实施例提供的一种球框状微带天线在3.48GHz时在H平面的辐射方向图；

图8为本实用新型实施例提供的一种球框状微带天线在5.18GHz时在E平面的辐射方向图；

图9为本实用新型实施例提供的一种球框状微带天线在5.18GHz时在H平面的辐射方向图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

在本实用新型中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“设置”、“连接”等应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型中所述的“长度”为在上下方向上的长度值，所述的“宽度”为在左右方向上的长度值。

除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

实施例一

本实用新型实施例提供的一种球框状微带天线，参见图1和图2，包括包括介质基板1、辐射贴片和接地板；

所述介质基板1包括第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面，所述辐射贴片设置在所述介质基板1的第一表面上，所述接地板设置在所述介质基板1的第二表面上；

所述辐射贴片包括第一矩形条贴片2、第二矩形条贴片3、第三矩形条贴片4、第四矩形条贴片5、第五矩形条贴片6、第六矩形条贴片7、第七矩形条贴片8、第八矩形条贴片9、第九矩形条贴片10、第十矩形条贴片11、第十一矩形条贴片12、第十二矩形条贴片13、第十三矩形条贴片14、第十四矩形条贴片15、第十五矩形条贴片16、第十六矩形条贴片17、非同心正方形环贴片18、同心半圆环贴片19和圆环贴片20；所述第一矩形条贴片2下端位于所述介质基板1的第一表面的下边缘，所述第二矩形条贴片3的下端与所述第一矩形条贴片2的上端连接，所述第二矩形条贴片3的上端穿过所述第三矩形条贴片4的中部连接在所述非同心正方形环贴片18的下边框中部；所述第四矩形条贴片5、所述第五矩形条贴片6、所述第六矩形条贴片7、所述第七矩形条贴片8、所述第八矩形条贴片9、所述第九矩形条贴片10、所述第十矩形条贴片11、所述第十一矩形条贴片12、所述第十二矩形条贴片13、所述第十三矩形条贴片14、所述第十四矩形条贴片15、所述第十五矩形条贴片16和所述第十六矩形条贴片17均位于所述非同心正方形环贴片18内，所述第四矩形条贴片5下端与所述非同心正方形环贴片18的下边框中部连接，所述第四矩形条贴片5上端与所述第五矩形条贴片6的中部连接，所述第五矩形条贴片6的两端分别与所述第六矩形条贴片7的下端、所述第七矩形条贴片8的下端连接，所述第六矩形条贴片7的上端与所述第八矩形条贴片9的一端连接，所述第八矩形条贴片9的另一端与所述圆环贴片20的一端连接，所述圆环贴片20的另一端与所述第九矩形条贴片10的一端连接，所述第九矩形条贴片10的另一端与所述第七矩形条贴片8的上端连接；所述同心半圆环贴片2019的弧形中部与所述非同心正方形环贴片18的上边框中部相交，所述同心半圆环贴片2019的两端分别与所述第十四矩形条贴片15的一端、所述十五矩形条贴片的一端连接，所述第十四矩形条贴片15的另一端与所述第十二矩形条贴片13的下端连接，所述第十二矩形条贴片13的上端与所述第十矩形条贴片11的下端连接，所述第十矩形条贴片11的上端与所述非同心正方形环贴片18的上边框连接，所述第十矩形条贴片11的一侧与所述非同心正方形环贴片18的侧边框连接，所述第十五矩形条贴片16的一端与所述第十三矩形条贴片14的下端连接，所述第十三矩形条贴片14的上端与所述第十一矩形条贴片12的下端连接，所述第十一矩形条贴片12的上端与所述非同心正方形环贴片18的上边框连接，所述第十一矩形条贴片12的一侧与所述非同心正方形环贴片18的侧边框连接；所述第十六矩形条贴片17位于所述第八矩形条贴片9和所述第十四矩形条贴片15之间，所述第十六矩形条贴片17的两端分别连接在所述非同心正方形环贴片18的两个侧边框上；所述圆环贴片20的外环圆心在内环圆心的下方。

本实用新型实施例提供的球框状微带天线质量轻、体积小，能有效降低回波损耗，发射较高的频段带宽，同时具有多频段特性及稳定性。

为进一步地增强微带天线性能，可选地，所述第一矩形条贴片2、所述第二矩形条贴片3、所述第三矩形条贴片4、所述第四矩形条贴片5、所述第五矩形条贴片6、所述第十六矩形条贴片17、所述非同心正方形环贴片18、所述圆环贴片20和所述同心半圆环贴片19均沿所述介质基板1第一表面的中心线对称设置。

为进一步地增强微带天线性能，可选地，所述第六矩形条贴片7和所述第七矩形条贴片8之间、所述第八矩形条贴片9和所述第九矩形条贴片10之间、所述第十矩形条贴片11和所述第十一矩形条贴片12之间、所述第十二矩形条贴片13和所述第十三矩形条贴片14之间以及所述第十四矩形条贴片15和所述第十五矩形条贴片16之间均沿所述介质基板1第一表面的中心线对称设置。

可选地，所述接地板包括矩形贴片21和圆形孔22，所述矩形贴片21的下端位于所述介质基板1的第二表面的下边缘，所述矩形贴片21的两侧均位于所述介质基板1第二表面的两侧边缘，所述圆形孔22设置在所述圆形孔22上。

缺陷地结构可以激发和改善谐振频率，增加阻抗带宽。本球框状微带天线的缺陷地结构是通过在接地板的合适位置蚀刻由矩形贴片21和圆形孔22组成的缺陷块得到的，因此天线共出现了三个频段且带宽较宽，匹配较好。本实用新型在没有增加整体体积的情况下得到了覆盖WiBro、WiMAX和WLAN工作频段的天线。

缺陷接地结构(Defected Ground Structure，DGS)，是微波领域新近发展的热门技术之一，它是由光子带隙结构发展而来。该结构通过在微带线等传输线接地平面上蚀刻周期性或非周期性图形，来改变接地电流的分布，从而改变传输线的频率特性，可实现激发谐振频率，抑制谐波，增加带宽等作用。缺陷接地结构在微波电路和天线设计中有着十分广泛的应用。

为进一步地增强微带天线性能，可选地，所述矩形贴片21和所述圆形孔22均沿所述介质基板1第二表面的中心线对称设置。

可选地，所述介质基板1的形状为矩形。

可选地，所述介质基板1的长度为38L，宽度为23L，厚为1.6L，其中，L为具有长度单位的数且L＞0(例如L可以取值1mm)；所述介质基板的长度为38L，宽度为23L，厚为1.6L，其中，L为具有长度单位的数且L＞0；所述第一矩形条贴片2的宽度为4L，长度为11L；所述第二矩形条贴片3的宽度为2L，长度为3L；所述第三矩形条贴片4的长度为9.2L，宽度为2L，与非同心正方形贴片18的下部的距离为0.08L；所述非同心正方形环贴片18的外环边长为19L，内环边长为16L；所述第四矩形条贴片5的宽度为3L，长度为1.6L；所述第五矩形条贴片6的宽度为12L，长度为1.4L；所述第六矩形条贴片7的宽度为1L，长度为3.5L；所述第八矩形条贴片9平行与所述第五矩形条贴片6，所述第八矩形条贴片9的宽度为4L，长度为0.6L；所述第十六矩形条贴片17的长度为0.5L，宽度为18L，所述第十六矩形条贴片17至所述第八矩形条贴片9的距离为2.5L；所述圆环贴片20的外环半径为2L，内环半径为1.2L，所述圆环贴片20的外环圆心至内环圆心的距离为0.3L，位于非同心正方形贴片18的中线处；所述第十矩形条贴片11的长度为1.5L，宽度为3.5L；所述第十二矩形条贴片13的宽度为1.5L，长度为0.5L；所述第十四矩形条贴片15的长度为1.5L，宽度为4L；所述同心半圆环贴片19的内环半径为2L，外环半径为3.5L；所述矩形贴片21的宽度为23L，长度为11L；所述圆形孔22的半径为3.16L，所述圆形孔22的圆心至所述介质基板下边缘的最小距离为7L。

可选地，L取值为1mm。

在本实施例中，因为本球框状微带天线尺寸较小，在加工时可能会产生加工误差，造成各部分尺寸的变化，因此，会造成L的取值产生变化，；例如，可以为0.9995mm、0.9996mm、0.9997mm、0.9998mm、0.9999mm、1mm、1.0001mm……，所以需要说明的是，在不改变本实用新型设计构思的基础上，本领域的技术人员可以按照实际情况具体设置改变，但是其进行的改变应包含在本实用新型的保护范围之内。

可选地，所述介质基板1为FR4环氧板，相对介电常数εr＝4.4，介质损耗为0.02，特性阻抗为50Ω。

在本实施例中，为进一步地说明本实施例，以下将以L取值为1mm时，进行示例性说明，需要说明的是，L的取值也可以为其他值，本领域的技术人员可以根据需要的情况具体设置。

本实施例中，L取值为1mm时，本球框状微带天线提供了0.20GHz、0.87GHz和0.38GHz三个阻抗带宽，工作频段分别为2.27～2.47GHz、3.13～4.00GHZ和5.02～5.40GHz，谐振频率分别为2.38GHz、3.48GHz和5.18GHz。图3所示为本球框状微带天线的回波损耗特征曲线图，如图3所示，本球框状微带天线在谐振点处的回波损耗分别为-25.95dB，-24.16dB和-54.06dB，由此显示出本球框状微带天线良好的匹配特性。图4和图5分别是本球框状微带天线在2.38GHz时分别在E平面和H平面的辐射方向图，图6和图7分别是本球框状微带天线在3.48GHz时在E平面和H平面的辐射方向图，图8和图9分别是本球框状微带天线在5.18GHz时在E平面和H平面的辐射方向图。由图可知，本球框状微带天线的辐射方向图特性在所有的工作频段内相对稳定，具有良好的方向性。

实施例二

本实用新型实施例提供了一种通讯装置，包括实施例一所述的球框状微带天线。

本实用新型实施例提供的通讯装置，通过实施例一所述的球框状微带天线，具有多频段特性及稳定性的优点，而且能有效降低回波损耗。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。