一种同体共面多频圆极化天线及其制备方法

文档序号:10514430
一种同体共面多频圆极化天线及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及微波通讯技术领域,一种同体共面多频圆极化天线,包括第一基板,所述第一基板内挖设有第一容纳腔体,所述第一容纳腔体共面嵌设有第二基板,第一基板和第二基板上表面设有辐射电极,第一基板和第二基板下表面设有反射电极,第一基板和第二基板上分别设有馈电针。一种采用共面嵌套设置的方式来设计多频天线,从而能够大大缩小成品天线的体积范围,并且消除了各层级叠加基板边缘区域的辐射干扰缺陷。
【专利说明】
一种同体共面多频圆极化天线及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及微波通讯技术领域,具体涉及一种同体共面多频圆极化天线及其制备方法。
【背景技术】
[0002]目前卫星定位技术的应用越来越广泛,已经出现美国GPS定位系统,中国北斗定位系统,俄罗斯格洛纳斯定位系统等,每个定位系统都具备不同的特点,显著的特点是,各系统信息载波频段不同。为了使同一种设备匹配各个系统,则必须使用可以包含两个频段及以上的天线,即为双频天线及多频天线。
[0003]由于陶瓷天线具备性能稳定,使用温度范围宽的优势,为了配合各定位系统的不同频率波段在各种复杂环境中正常使用,目前多采用多层叠加的方式来实现多频通信。多层次叠加的方式其需要采用设计底部基板与顶部基板大小错差的结构,参考图1所示,该天线包括底部基板I,底部基板I上设有顶部基板2,顶部基板上设有辐射层3,由于顶部基板2是叠加设置在底部基板I上,从而导致了其成品天线的体积较大,需要额外的安装空间,并且具有一定区域的相互干扰区域,具体为图1中的底部基板I和顶部基板2边缘位置的辐射干扰区域4,会造成整个产品天线的性能受到影响。

【发明内容】

[0004]为此,本发明提供了一种采用共面嵌套设置的方式来设计多频天线,从而能够大大缩小成品天线的体积范围,并且消除了各层级叠加基板边缘区域的辐射干扰缺陷。
[0005]为实现上述目的,发明人提供了一种同体共面多频圆极化天线,包括第一基板,所述第一基板内挖设有第一容纳腔体,所述第一容纳腔体共面嵌设有第二基板,第一基板和第二基板上表面设有辐射电极,第一基板和第二基板下表面设有反射电极,第一基板和第二基板上分别设有馈电针。
[0006]进一步的,所述第一基板上表面辐射有第一辐射电极,所述第二基板上设有第二辐射电极,第一辐射电极和第二辐射电极之间由绝缘层隔离。
[0007]进一步的,所述第一容纳腔体内壁设有金属导通层,所述金属导通层与辐射电极和反射电极连接。
[0008]进一步的,所述第二基板上设有中心通孔,所述中心通孔内壁设有金属层,所述金属层与辐射电极和反射电极连接。设置中心通孔及其内壁金属层导通,有效增大零电位面积,从而有效避免馈电针之间的干涉。
[0009]进一步的,馈电针个数为多个。
[0010]进一步的,馈电针成对设置在第一基板和第二基板上。
[0011 ]进一步的,所述第一基板和第二基板为相同材质基板。
[0012]进一步的,所述第一基板和第二基板为不同材质基板。
[0013]进一步的,所述第一基板为矩形基板,第二基板为圆形基板。
[0014]进一步的,所述第二基板上挖设有第二容纳腔体,第二容纳腔体共面嵌设有第三基板,所述第三基板上下表面也分别设有辐射电极和反射电极,第三基板上也设有馈电针。
[0015]进一步的,所述第一基板上表面辐射有第一辐射电极,所述第二基板上设有第二辐射电极,第一辐射电极和第二辐射电极之间由绝缘层隔离。
[0016]更进一步的,所述第三基板上设有中心通孔,所述中心通孔内壁设有金属层,所述金属层与辐射电极和反射电极连接。
[0017]进一步的,所述辐射电极和反射电极均为银电极。
[0018]进一步的,馈电针个数为多个。
[0019]进一步的,馈电针为黄铜镀银针。
[°02°] 进一步的,第一基板为正方形陶瓷集体,其长范围为10?50mm,宽范围为?50mm,厚度范围为2?6mm。
[0021]进一步的,第一基板为圆形陶瓷集体,其直径范围为10?50mm,厚度范围为2?6mm ο
[0022]本发明还提供了一种用于制备上述同体共面多频圆极化天线的方法,从而提高成品天线的制备效率和稳定成品天线的性能,包括以下步骤:
[0023]将各基板根据嵌套关系开模设置相应的容纳腔体,
[0024]将各基板通过高温焊接方式共面嵌套焊接成型,
[0025]通过丝网印刷方式在成型后的基板上设置辐射电极和反射电极,
[0026]在基板上焊接馈电针。
[0027]进一步的,辐射电极和反射电极均为银电极,通过高温金属化银电极的方式,使银电极与成型后的基板粘接在一起。
[0028]进一步的,馈电针通过锡焊焊接在福射电极和反射电极上。
[0029]与现有技术相比,本发明的优点在于:
[0030]1、本发明通过采用多个基板共面嵌套设置的方式来实现多频天线的设计,设计后的天线产品外体积仅跟第一基板的体积相同,从而相比较现有的叠加基板设计多频天线的方式,能够大大缩小了多频天线实际体积,而且由于整个天线产品是共面设计,具有完整平滑的外形空间,因此安装时,不需要电子设备具有额外的安装空间,为各种电子设备提供了更加方便的选择,节省了整机的空间。
[0031]2、本发明通过多个不同基板多重嵌套模式,能够集成设计多种频率的天线。
[0032]3、本发明采用嵌套方式,将多个相同或者不同材料的陶瓷基体,互相嵌套在一起,从而能够大大缩小成品天线的体积范围,并且消除了各层级叠加基板边缘区域的辐射干扰缺陷。
[0033]4、使用高温焊接将各嵌套基体焊接在一起,再统一设计辐射和反射电极、焊接馈点针,形成同体共面的多频圆极化天线。
[0034]5、本发明的天线其频率范围在400MHz?8.5GHz,谐振频点2 2个。
[0035]6、本产品的结构易于加工,组装方便,适合大规模的推广运用。
【附图说明】
[0036]图1为现有技术中的多频天线剖视图。
[0037]图2为第一实施例的立体结构示意图。
[0038]图3为第一实施例的带局部透视的立体结构示意图。
[0039]图4为第一实施例的分体结构示意图。
[0040]图5为第一实施例的剖视图。
[0041]图6为第二实施例的立体结构示意图。
[0042]主要附图标记说明:
[0043]101、基板
[0044]102、容纳腔体
[0045]201、基板
[0046]202、容纳腔体
[0047]301、基板
[0048]401、辐射电极
[0049]402、辐射电极
[0050]403、辐射电极[0051 ]501、馈电针
[0052]502、馈电针
[0053]503、馈电针
[0054]601、金属导通层
[0055]701、中心通孔
[0056]702、金属层
【具体实施方式】
[0057]为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果,以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
[0058]第一实施例:
[0059]参考图2至图5所示,一种同体共面多频圆极化天线,包括基板101,基板101为矩形,所述基板101内挖设有圆形容纳腔体102,在另一些实施例中,容纳腔体102也可以为矩形或椭圆形或者其他几何形状。所述容纳腔体102共面嵌设有基板201,基板201为匹配圆形容纳腔体102的圆形基板201。将基板201通过高温焊接方式与基板101共面嵌套焊接成型,基板101和基板201上表面设有辐射电极401,基板101和基板201下表面设有反射电极(未示意),所述基板101上表面辐射有辐射电极401,所述基板201上设有辐射电极402,辐射电极401和辐射电极402之间由绝缘层隔离。辐射电极401、402和反射电极是通过丝网印刷方式在成型后的基板101和基板201上。辐射电极401为与基板101形状匹配的圆环形,辐射电极402设置在基板201内部,形状为不规则四边形,其辐射面积等效为矩形。辐射电极402与辐射电极401之间具有绝缘层隔离。
[0060]基板101和基板201上分别设有馈电针501、502。馈电针501、502为黄铜镀银针。在本实施例中基板101上设有2个馈电针501,基板201上设有2个馈电针502,馈电针501、502成对设置在基板101和基板201上。
[0061 ] 本实施例中,所述容纳腔体102内壁设有金属导通层601,所述金属导通层601与福射电极401和反射电极连接。
[0062]本实施例中,所述基板201上设有中心通孔701,所述中心通孔内壁设有金属层702,所述金属层702与辐射电极402和反射电极连接。设置中心通孔701及其内壁金属层702导通,有效增大零电位面积,从而有效避免馈电针之间的干涉。
[0063]本实施例中,所述基板101和基板201可以为相同或不同材质基板,本实施例中,基板101和基板201均采用相同材质的陶瓷基板。
[0064]本实施例中,所述辐射电极401、402和反射电极均为银电极。
[0065]第二实施例:
[0066]参考图6所示,本实施例基本结构与第一实施例的不同之处在于本实施例中采用3个基板101、201、301共面嵌套设计而成,所述基板101内挖设有圆形容纳腔体102,所述容纳腔体102共面嵌设有基板201,所述基板201上挖设有容纳腔体202,容纳腔体202共面嵌设有基板301。所述基板301上下表面也分别设有辐射电极403和反射电极,基板301上也设有馈电针503,馈电针501、502、503均采用为黄铜镀银针,基板101上设有两个馈电针501,基板201上设有两个馈电针502,基板301上设有两个馈电针503。且馈电针501、502、503成对设置在基板101、基板201和基板301上。
[0067]所述基板101上表面辐射有辐射电极401,所述基板201上设有辐射电极402,所述基板301设有辐射电极403,辐射电极401、辐射电极402和辐射电极403之间分别由绝缘层隔离。辐射电极401为环形辐射电极403,辐射电极402为等效矩形辐射电极403,辐射电极403为矩形辐射电极403。
[0068]本实施例中,所述基板301上也设有中心通孔701,所述中心通孔701内壁设有金属层702,所述金属层702与辐射电极403和反射电极连接。
[0069]辐射电极401、辐射电极402和辐射电极403和反射电极均为银电极。
[0070]本发明还提供了一种用于制备上述同体共面多频圆极化天线的方法,从而提高成品天线的制备效率和稳定成品天线的性能,包括以下步骤:
[0071]将各基板101、201、301根据嵌套关系开模设置相应的容纳腔体102、202,
[0072]将各基板通过高温焊接方式共面嵌套焊接成型,具体地,在对于第一实施例中,则将基板101和基板201通过高温焊接方式共面嵌套焊接成型,对于第二实施例则将基板101、基板201和基板301通过高温焊接方式共面嵌套焊接成型;若均采用陶瓷基体作为基板101、基板201和基板301,则将三个陶瓷基体101、201、301嵌套高温焊接方式组成一个陶瓷基体,
[0073]通过丝网印刷方式在成型后的基板上设置辐射电极401、402、403和反射电极,辐射电极401、402、403和反射电极均为银电极,通过高温金属化银电极的方式,使银电极与成型后的基板粘接在一起。从而在陶瓷基体表面覆盖上一层表面银电极。
[0074]在基板上焊接馈电针501、502、503。馈电针501、502、503通过锡焊焊接在辐射电极401、402、403和反射电极上。从而形成一个具有多个特定谐振频率的陶瓷天线。
[0075]对于上述实施例,制作成的陶瓷天线可以工作在400MHz?5.8GHz的较宽频率范围内,各基板可以选择不同的材料,实现同体共面的任意多频组合圆极化天线。天线性能与同外形的天线性能相当,天线相互之间不干扰。
[0076]基板101可以选用正方形,长(宽)范围在10?50mm,厚度范围在2?6mm,或者基板101直径范围在10?50_,厚度范围在2?6mm的圆形陶瓷基体。
[0077]参考图5所示,本发明中的上述实施例可以看出,本发明中的成品天线的基板101的长为b,高度为a,因此整个成品天线的尺寸大小则就等于基板101的大小。而参考图1所示,现有技术中的叠加型多频圆极化天线,其长度为b,高度则为a’,很明显,在采用同样高度的陶瓷基体层叠而成后的天线中,其高度a’大于本发明中的成品天线的高度a。因此本发明通过采用多个基板共面嵌套设置的方式来实现多频天线的设计,设计后的天线产品外体积仅跟第一基板的体积相同,从而相比较现有的叠加基板设计多频天线的方式,能够大大缩小了多频天线实际体积,而且由于整个天线产品是共面设计,具有完整平滑的外形空间,因此安装时,不需要电子设备具有额外的安装空间,为各种电子设备提供了更加方便的选择,节省了整机的空间。
[0078]参考图5所示,由于本发明采用嵌套方式,将多个相同或者不同材料的陶瓷基体,互相嵌套在一起,从而能够大大缩小成品天线的体积范围,并且相对比图1可以看出,本发明的产品天线中,没有各层级叠加基板边缘区域4,可见本发明的成品天线消除了各层级叠加基板边缘区域4的辐射干扰缺陷。
[0079 ]本成品天线的结构易于加工,组装方便,适合大规模的推广运用。
[0080]需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括……”或“包含……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此夕卜,在本文中,“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数;“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
[0081]尽管已经对上述各实施例进行了描述,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例做出另外的变更和修改,所以以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利保护范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围之内。
【主权项】
1.一种同体共面多频圆极化天线,其特征在于:包括第一基板,所述第一基板内挖设有第一容纳腔体,所述第一容纳腔体共面嵌设有第二基板,第一基板和第二基板上表面设有辐射电极,第一基板和第二基板下表面设有反射电极,第一基板和第二基板上分别设有馈电针。2.根据权利要求1所述的一种同体共面多频圆极化天线,其特征在于:所述第一基板上表面辐射有第一辐射电极,所述第二基板上设有第二辐射电极,第一辐射电极和第二辐射电极之间由绝缘层隔离。3.根据权利要求2所述的一种同体共面多频圆极化天线,其特征在于:所述第一容纳腔体内壁设有金属导通层,所述金属导通层与辐射电极和反射电极连接。4.根据权利要求2所述的一种同体共面多频圆极化天线,其特征在于:所述第二基板上设有中心通孔,所述中心通孔内壁设有金属层,所述金属层与辐射电极和反射电极连接。5.根据权利要求1所述的一种同体共面多频圆极化天线,其特征在于:所述第二基板上挖设有第二容纳腔体,第二容纳腔体共面嵌设有第三基板,所述第三基板上下表面也分别设有辐射电极和反射电极,第三基板上也设有馈电针。6.根据权利要求5所述的一种同体共面多频圆极化天线,其特征在于:所述第一基板上表面辐射有第一辐射电极,所述第二基板上设有第二辐射电极,所述第三基板设有第三辐射电极,第一辐射电极、第二辐射电极和第三辐射电极之间由绝缘层隔离。7.根据权利要求5所述的一种同体共面多频圆极化天线,其特征在于:所述第三基板上设有中心通孔,所述中心通孔内壁设有金属层,所述金属层与辐射电极和反射电极连接。8.根据权利要求1所述的一种同体共面多频圆极化天线,其特征在于:所述辐射电极和反射电极均为银电极。9.根据权利要求1所述的一种同体共面多频圆极化天线,其特征在于:馈电针个数为多个。10.—种用于制作上述权利要求1至9任一的同体共面多频圆极化天线的制备方法,其特征在于:包括以下步骤: 将各基板根据嵌套关系开模设置相应的容纳腔体, 将各基板通过高温焊接方式共面嵌套焊接成型, 通过丝网印刷方式在成型后的基板上设置辐射电极和反射电极, 在基板上焊接馈电针。
【文档编号】H01Q1/38GK105870622SQ201610379878
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】许慧云, 凌志辉, 邹海雄, 张军志, 刘济滨, 林康, 李太坤
【申请人】厦门松元电子有限公司
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