专利名称：一种天线振子及天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域中的天线技术领域，尤其涉及一种天线振子及天线。
背景技术：
天线是一种把高频电流转化成无线电波发射到空间，同时可以收集空间无线电波并产生高频电流的装置。
天线可看作由电容和电感组成的调谐电路。该调谐电路在某些频率点，其容性和感性将相互抵消，电路表现出纯阻性，该现象称之为谐振，而谐振现象对应的工作频点即为谐振频率点，处于天线谐振频率点的能量，其辐射特性最强。并将具有谐振特性的天线结构称作天线振子，并将高频电流直接激励的天线结构称作有源振子，反之称作无源振子。现有技术中，在根据实际使用的需要对天线进行设计时，为了使得天线的谐振频率点满足设定要求，需要对天线的输入阻抗进行调整。目前，可以通过调节天线振子所包括的用于辐射能量和接受无线电波的导体的宽度，来调节天线的输入阻抗。然而，发明人在实现本发明的过程中发现，仅是调节天线振子所包括的导体的宽度，难以调节出满足设定要求的天线的输入阻抗。
发明内容
本发明实施例提供一种天线振子及天线，用以解决现有技术中存在的天线的输入阻抗调节难度大的问题。本发明实施例提供一种天线振子，包括第一带状导体11，以及与所述第一带状导体11相连的第二带状导体12，其中所述第一带状导体11的一部分与所述第二带状导体12之间形成间隙，且所述第一带状导体11的一端接入基板13上的射频能量馈入网络。本发明实施例还提供一种天线，包括基板，以及安装在所述基板上的上述天线振子。本发明有益效果包括本发明实施例提供的方案中，天线振子包括了相连的第一带状导体和第二带状导体，其中，第一带状导体的一端接入基板上的射频能量馈入网络，且该第一带状导体的一部分与第二带状导体之间形成间隙。针对该天线振子在设计阶段的输入阻抗调节，除通过调节第一带状导体的长度和宽度，调节该天线振子的输入阻抗外，还可以通过调节第二带状导体的长度和宽度，以及调节第二带状导体与第一带状导体的一部分之间的间隙的宽度，调节该天线振子的输入阻抗，从而能够更灵活的调节出满足设定要求的天线的输入阻抗，进而降低了天线的输入阻抗的调节难度。
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中图I为本发明实施例提供的天线振子的侧视结构示意图；图2为本发明实施例I中提供的天线振子的侧视结构示意图；图3为本发明实施例I中提供的天线振子的俯视结构示意图； 图4为本发明实施例I中提供的天线振子的立体结构示意图；图5为本发明实施例2中提供的天线的俯视结构示意图；图6为本发明实施例2中提供的天线的立体结构示意图；图7为本发明实施例2中提供的天线的水平辐射方向图。
具体实施例方式为了给出更灵活的调节天线的输入阻抗，以降低天线输入阻抗的调节难度的实现方案，本发明实施例提供了一种天线振子及天线，以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明实施例提供一种天线振子，如图I所示，包括第一带状导体11，以及与第一带状导体11相连的第二带状导体12，其中第一带状导体11的一部分与第二带状导体12之间形成间隙，且第一带状导体11的一端接入基板13上的射频能量馈入网络。其中，第一带状导体11接入基板上的射频能量馈入网络，作为用于辐射能量和接受无线电波的导体，并且可以通过射频能量馈入网络受到高频电流直接的激励，而进行无线电波的发射，所以该第一带状导体11相当于有源振子。而第二带状导体12主要用于该天线振子在天线设计阶段的输入阻抗调节，具体可以通过调节第二带状导体12的长度，以及第二带状导体12与第一带状导体11的一部分之间的间隙的宽度，调节该天线振子的输入阻抗。下面结合附图，用具体实施例对本发明提供的方案进行详细描述。实施例I :本发明实施例I中提供的天线振子，如图2所示，包括上述如图I所示天线振子的第一带状导体11，以及与第一带状导体11相连的第二带状导体12，其中第一带状导体11的一部分与第二带状导体12之间形成间隙，且第一带状导体11的一端接入基板13上的射频能量馈入网络。具体的，第一带状导体11可以至少包括一个L形部分，该L形部分从转折处划分为第一部分111和第二部分112，且该第一部分111接入基板13上的射频能量馈入网络；第二带状导体12的一端与第一部分111相连，且位于基板13与第二部分112之间，并与第二部分112之间形成间隙。进一步的，第一部分111可以垂直于基板13，且第一部分111与第二部分112垂直，并且，第二带状导体12的一端与第一部分111垂直相连，从而使得第二带状导体12与第二部分112之间形成的间隙为均匀的等宽间隙，已便于输入阻抗的调节。进一步的，如图2所示，在图I所示天线振子的基础上，该天线振子还可以包括两端与基板13和第二带状导体12的另一端分别相连的第三带状导体14。
该第三带状导体也可用于天线输入阻抗的调节，具体的，第三带状导体14可以分别与基板13和第二带状导体12垂直。通过第三带状导体14的设置，进一步的提高了调节出满足设定要求的天线的输入阻抗的灵活性，即进一步降低了天线的输入阻抗的调节难度。进一步的，如图2所示，在图I所示天线振子的基础上，第一带状导体11除该L形部分外，还可以包括与第二部分112依次相连的其它各部分，该其它各部分的 形状可以根据实际需要进行灵活设置，例如，当第一部分(111)与第二部分(112)垂直时,该其它各部分可以为与第二部分112依次垂直相连的各部分，使得第一导体11为折叠形状，从而减小该天线振子的占位空间。具体的，第一带状导体11除该L形部分以外的其它各部分，如图2所示，可以包括与第二部分112垂直相连的第三部分113，且第三部分113向远离基板13的方向延伸；以及与第三部分113垂直相连的第四部分114，且第四部分114位于第二部分112的上方；以及与第四部分114端垂直相连的第五部分115，且第五部分115向远离基板13的方向延伸。将天线振子的第一带状导体11，设置为如图2所示的折叠形状，可以减小第一带状导体11在垂直于基板13方向上的长度，从而节省了天线的占位空间。进一步的，如图2所示，在图I所示天线振子的基础上，该天线振子还可以包括与第一带状导体11形状相同的第四带状导体15，且第四带状导体15的一端与基板13相连，并与第一带状导体11位于基板的同一侧。具体的，该第四带状导体15与基板13所形成的角度，可以与第一带状导体11与基板13所形成的角度相同，例如，当第一带状导体11的第一部分111垂直于基板13时，第四带状导体15也垂直于基板13。第一带状导体11的水平面空间辐射是个均匀的圆形，该第四带状导体15的存在相当于一反射镜的作用，可以抑制第一带状导体11向其所在方向的无线电波辐射，并将第一带状导体11向其所在方向发射的无线电波进行反射，以增强相对方向的无线电波辐射，从而实现了天线振子的定向辐射效果。进一步的，如图2所示，在图I所示天线振子的基础上，该天线振子还可以包括垂直安装在基板13上的平面介质板16，且第一带状导体11和第二带状导体12安装于平面介质板16的同一侧。当该天线振子包括上述第三带状导体14和第四带状导体15时，第三带状导体14和第四带状导体15也安装于平面介质板16上，且与第一带状导体11和第二带状导体12位于平面介质板16的同一侧。本发明实施例I中，该平面介质板16可以采用印刷电路板(PCB)实现，由于印刷电路板本身即具有材质重量轻、精度高、易加工等优点，有效保证了该天线振子的设计准确度、降低了加工难度。另外，由于介电常数越大，有效波长越小，而印刷电路板的相较于空气的高介电常数，显著降低了有效波长，进一步缩小了天线振子的体积。进一步的，如图2所示，在图I所示天线振子的基础上，基板13面向第一带状导体11和第二带状导体12的一面上铺设有导体层17 ；且第一部分111与导体层17相隔离，并穿过导体层17接入基板13另一面上的射频能量馈入网络。具体的,可以在导体层17上开一 窗口，第一部分111通过该窗口穿过导体层17,并接入基板13另一面上的射频能量馈入网络。当该天线振子包括上述第三带状导体14时，该第三带状导体14可连接在该导体层17上。当该天线振子包括上述第四带状导体15时，该第四带状导体15可连接在该导体层17上。基板13上铺设的导体层17相当于导电平面，通过该导电平面的镜像作用，可实现同1/2波长半波振子类似的天线特性，该特性可使得天线高度减半，进一步减小了天线振子的占位空间。所以，本实施例I中，当基板13上铺设的导体层17时，可以设置第一带状导体11和第四带状导体15的长度接近预辐射谐振点1/4有效波长，具体的，基于实际实验结果，可以设置第一带状导体11的长度为预辐射谐振点1/4有效波长的0. 95倍，设置第四带状导体15的长度为预辐射谐振点1/4有效波长的I. 05倍，且设置第一带状导体11和第四带状导体15之间的距离为预辐射谐振点1/4有效波长的0. 5-0. 8倍之间，即可以得到具有相应谐振特性的天线振子。针对本发明实施例I中提供的上述图2所示的天线阵子，在调节该天线振子的输入阻抗时，加长第二带状导体12的长度，输入阻抗感性增加，增大第二带状导体12的宽度，输入阻抗感性增加，减小第二带状导体12与第一带状导体11的第二部分112体之间的间隙的宽度，输入阻抗容性增加，增加第三带状导体14的宽度，输入阻抗感性减少。本发明实施例I中，该天线振子的第一带状导体所接入的基板上的射频能量馈入网络，如图3所示,具体可以包括通过微带线18依次相连的耦合电容19、开关20和馈电点21，且馈电点21与馈线相连，馈线则连接高频电流收发装置，以便向射频能量馈入网络导入高频电流，以直接激励第一带状导体11。并且，如图4所示，通过微带线18依次相连的耦合电容19、开关20和馈电点21均可以布置在基板13上。开关20可以控制该天线振子的开启和关闭，具体可以使用PIN型二极管开关、场效应管开关、晶体管开关或微电子机械系统开关。开关通断的控制可以采用模拟开关控制器，也可以采用数字开关控制器。本发明实施例I中提供的上述天线振子，其第一带状导体11，第二带状导体12，以及第三带状导体14，在实际的设计中，可以通过一体成型的工艺，作为一个整体存在于该天线振子中，也可以分别成型，再相连到一起，具体的成型工艺技术在此不再进行详细描述。实施例2 基于本发明实施例中提供的上述天线振子，本发明实施例2还提出一种天线，包括基板，以及安装在该基板上的上述天线振子。
进一步的，为了实现天线的方向图可重构的效果，该天线至少包括两个上述天线振子，例如，可根据天线辐射方向图的实际需要，包括2个、3个或4个上述天线振子，如图5所示，包括4个上述图2所示的天线振子，分别为天线振子41、天线振子42、天线振子43和天线振子44，且4个天线振子的辐射方向可根据天线辐射方向图的实际需要进行灵活设置，如依次相差90度，并且，每个天线振子的第四带状导体位于内侧，第一带状导体位于外侧。如图6所示，4个天线振子垂直并贯穿基板布置，通过基板背面的射频能量馈入网络连接到同一个馈电点40，即天线整体射频能量的馈入点，射频能量馈入网络包含4个天线振子分别对应的射频开关S1、S2、S3和S4 (即 上述开关20)，通过控制各个射频开关的通断，实现馈入多个天线振子上射频能量的不同组合，进而实现不同的辐射方向图，最终实现一种方向图可重构的天线。例如，当射频开关SI和S2开启，S3和S4关闭时，该天线的水平辐射方向图如图7所示。图5和图6是以天线包括4个如图2所示的天线振子为例进行说明的。当然，本发明实施例提供的天线也可以包括两个、三个或者其他任意数量的如图2所示的天线振子，当包含的天线振子的数量为n个时，n个天线振子的辐射方向均可根据天线辐射方向图的
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实际需要进行灵活设置，例如依次相差二，这里就不再一一赘述。
n由该辐射方向图可见，天线在实现定向增益加强的同时，背向增益显著得到抑制，可有效降低对其他设备的干扰，同时抑制来自其它设备的干扰；并且，通过射频开关Si、S2、S3和S4的开关组合，可以提供不同的多个工作模式，即馈入多个天线振子上射频能量的不同组合，从而实现了完整的水平空间覆盖。通过增加天线的上述天线振子数量，这种覆盖将变得更加均匀。综上所述，本发明实施例提供的天线振子，包括第一带状导体11，以及与第一带状导体11相连的第二带状导体12，其中，第一带状导体11的一部分与第二带状导体12之间形成间隙，且第一带状导体11的一端接入基板13上的射频能量馈入网络。采用本发明实施例提供的方案，能够更灵活的调节出满足设定要求的天线的输入阻抗，进而降低了天线的输入阻抗的调节难度。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种天线振子，其特征在于，包括第一带状导体(11)，以及与所述第一带状导体(II)相连的第二带状导体(12)，其中 所述第一带状导体(11)的一部分与所述第二带状导体(12)之间形成间隙，且所述第一带状导体(11)的一端接入基板(13)上的射频能量馈入网络。
2.如权利要求I所述的天线振子，其特征在于，所述第一带状导体(11)至少包括一个L形部分，所述L形部分从转折处划分为第一部分(111)和第二部分(112)，所述第一部分(III)接入所述基板(13)上的射频能量馈入网络； 所述第二带状导体(12)的一端与所述第一部分(111)相连，且位于所述基板(13)与所述第二部分(112)之间，并与所述第二部分(112)之间形成间隙。
3.如权利要求2所述的天线振子，其特征在于，还包括 两端与所述基板(13)和所述第二带状导体(12)的另一端分别相连的第三带状导体(14)。
4.如权利要求2所述的天线振子，其特征在于，所述第一带状导体(11)的所述第一部分(111)垂直于所述基板(13 )，且与所述第二部分(112 )垂直； 所述第一带状导体(11)除所述L形部分外，还包括 与所述第二部分(112)垂直相连的第三部分(113)，且所述第三部分(113)向远离所述基板(13)的方向延伸；以及 与所述第三部分(113)垂直相连的第四部分(114)，且所述第四部分(114)位于所述第二部分(112)的上方；以及 与所述第四部分(114)垂直相连的第五部分(115)，且所述第五部分(115)向远离所述基板(13)的方向延伸。
5.如权利要求I所述的天线振子，其特征在于，还包括 与所述第一带状导体(11)形状相同的第四带状导体(15)，且所述第四带状导体(15)的一端与所述基板(13)相连，并与所述第一带状导体(11)位于所述基板的同一侧。
6.如权利要求I所述的天线振子，其特征在于，还包括 垂直安装在所述基板(13)上的平面介质板(16)，且所述第一带状导体(11)和所述第二带状导体(12)安装于所述平面介质板(16)的同一侧。
7.如权利要求I所述的天线振子，其特征在于，所述基板(13)面向所述第一带状导体(11)和所述第二带状导体(12 )的一面上铺设有导体层(17 ); 所述第一部分(111)与导体层(17)相隔离，且穿过导体层(17)接入所述基板(13)另一面上的所述射频能量馈入网络。
8.如权利要求I所述的天线振子，其特征在于，所述射频能量馈入网络，包括 通过微带线(18 )依次相连的耦合电容(19 )、开关(20 )和与馈线相连的馈电点(21)。
9.一种天线，其特征在于，包括 基板，以及安装在所述基板上的如权利要求1-8任一所述的天线振子。
10.如权利要求9所述的天线，其特征在于，至少包括两个所述天线振子。
全文摘要
本发明公开了一种天线振子及天线，包括第一带状导体11，以及与第一带状导体11相连的第二带状导体12，其中，第一带状导体11的一部分与第二带状导体12之间形成间隙，且第一带状导体11的一端接入基板13上的射频能量馈入网络。采用本发明实施例提供的方案，能够更灵活的调节出满足设定要求的天线的输入阻抗，进而降低了天线的输入阻抗的调节难度。
文档编号H01Q1/50GK102769184SQ20121025237
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月19日 优先权日2012年7月19日
发明者柴固恒 申请人:福建星网锐捷网络有限公司