一种微带天线及通信设备的制作方法

本实用新型涉及天线技术领域，尤其是涉及一种微带天线及通信设备。

背景技术：

微带天线是近30年来逐渐发展起来的一类新型天线，有着体积小、重量轻、制造工艺简单、容易实现共形等优点，而被广泛地应用于100MHz-100GHz的宽广频域上的各种通信设备中(例如路由器或手机等)。

目前，如图1所示，微带天线的传统结构一般是由地板介质板90、金属地板91、辐射贴片(图未示)、馈电结构(图未示)、馈电探针92及天线介质板93组成，其中，地板介质板90与天线介质板93相对且间隔设置，金属地板91形成于地板介质板90上，辐射贴片与馈电结构均设置于天线介质板93上且辐射贴片与馈电结构连接，馈电探针92设置于地板介质板90与天线介质板93之间，馈电结构通过馈电探针92与金属地板91连接。微带天线在安装入通信设备中时，一般是将整个微带天线安装在通信设备的设有通信电路的硬件电路板上的。由于微带天线与通信设备的硬件电路板两者是独立分开的，这样会使得整个结构比较复杂，并会使得整个结构的制作成本增加。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种微带天线及通信设备，其能够使得微带天线与通信设备的硬件电路板两者的组合结构更简单，并可以降低微带天线与通信设备的硬件电路板的两者的组合结构的制作成本。

为了实现上述目的，本实用新型一实施例提供了一种微带天线，其包括馈电网络、辐射单元、金属地板、探针组件、天线介质板及通信设备具有的用于设置通信电路的硬件介质板；其中，

所述天线介质板与所述硬件介质板相对且间隔设置；所述辐射单元与所述馈电网络均设置在所述天线介质板上，所述金属地板形成于所述硬件介质板上，所述探针组件设置于所述天线介质板与所述硬件介质板之间；

所述辐射单元与所述馈电网络连接，所述馈电网络通过所述探针组件与所述金属地板连接。

作为上述方案的改进，所述辐射单元包括第一辐射片及第二辐射片，所述馈电网络包括第一馈电线路及第二馈电线路，所述探针组件包括第一馈电探针及第二馈电探针；

所述第一辐射片、所述第二辐射片、所述第一馈电线路及所述第二馈电线路均设置于所述天线介质板的同一面上；所述第一辐射片与所述第二辐射片相对且间隔设置，并通过所述第一馈电线路与所述第二馈电线路相互连接；所述第一馈电线路通过所述第一馈电探针与所述金属地板连接，所述第二馈电线路通过所述第二馈电探针与所述金属地板连接。

作为上述方案的改进，所述第一馈电线路和所述第二馈电线路两者采用等幅同相馈电的连接方式与所述第一辐射片和所述第二辐射片连接。

作为上述方案的改进，所述第一馈电线路连接于所述第一辐射片的第一侧与所述第二辐射片的第一侧之间，所述第二馈电线路连接于所述第一辐射片的第二侧与所述第二辐射片的第二侧之间；

其中，所述第一辐射片的第一侧与所述第二辐射片的第一侧两者相邻且朝向相同，所述第一辐射片的第二侧朝向所述第二辐射片，所述第二辐射片的第二侧远离所述第一辐射片。

作为上述方案的改进，所述第一辐射片与所述第二辐射片的一对角均设有切角。

作为上述方案的改进，所述第一馈电线路包括第一馈电段、第二馈电段及第三馈电段；所述第一馈电段的一端与所述第一辐射片连接，所述第三馈电段的一端与所述第二辐射片连接，所述第二馈电段连接于所述第一馈电段的另一端与所述第三馈电段的另一端之间；

所述第二馈电线路包括第四馈电段、第五馈电段、第六馈电段、第七馈电段及第八馈电段；所述第四馈电段的一端与所述第一辐射片连接，所述第八馈电段的一端与所述第二辐射片连接，所述第五馈电段、第六馈电段、第七馈电段依次连接于所述第四馈电段的另一端与所述第八馈电段的另一端之间；

其中，第一馈电段、第三馈电段、第四馈电段及第八馈电段四者均为弯折结构，且所述四者的弯折处的外侧角部倒角。

作为上述方案的改进，所述天线介质板与所述硬件介质板之间支撑有至少一绝缘垫片。

作为上述方案的改进，所述硬件介质板包括第一介质层、第二介质层、第三介质层、第一信号走线层、第二信号走线层及接地层；

所述第一介质层朝向并靠近所述天线介质板，所述第一介质层的外侧面形成有所述金属地板，所述第一介质层的内侧面与所述第二介质层之间设置有所述第二信号走线层，所述第二介质层与所述第三介质层的内侧面之间设置有所述接地层，所述第三介质层的外侧面设置有所述第一信号走线层。

作为上述方案的改进，所述第一介质层的厚度大于所述第二介质层的厚度，并大于所述第三介质层的厚度。

本实用新型另一实施例提供了一种通信设备，其包括如上任一项所述的微带天线。

本实用新型实施例提供的所述微带天线及所述通信设备，整个微带天线包括所述馈电网络、所述辐射单元、所述金属地板、所述探针组件、所述天线介质板及所述硬件介质板，且所述金属地板是形成于所述硬件介质板上的，即：微带天线是制作在所述硬件介质板上的，相比于现有技术，本实用新型实施例无需新增一个介质板来设置所述金属地板，因此能够使得微带天线与所述硬件介质板两者的组合结构更简单，并可以降低微带天线与所述硬件介质板的两者的组合结构的制作成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施方式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实用新型的一些实施方式，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是现有技术的一种微带天线的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种微带天线的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种微带天线的侧视图；

图4是图2示出的天线介质板与硬件介质板的叠层示意图；

图5是本实用新型实施例的微带天线的水平极化端口的回波损耗测试图；

图6是本实用新型实施例的微带天线的垂直极化端口的回波损耗测试图；

图7是水平极化端口与垂直极化端口两者的隔离度测试图；

图8是为本实用新型实施例的微带天线设定的球坐标系的phi方向与theta方向的示意图；

图9是本实用新型实施例的微带天线在phi＝0°的二维辐射方向图；

图10是本实用新型实施例的微带天线在phi＝90°的二维辐射方向图。

附图标记说明：

1.馈电网络；10.第一馈电线路；100.第一馈电段；101第二馈电段；102.第三馈电段；103.第一馈电端口；11.第二馈电线路；110.第四馈电段；111.第五馈电段；112.第六馈电段；113.第七馈电段；114.第八馈电段；115.第二馈电端口；

2.辐射单元；20.第一辐射片；21.第二辐射片；

3.金属地板；

4.探针组件；40.第一馈电探针；41.第二馈电探针；

5.天线介质板；

6.硬件介质板；60.第一介质层；61.第二介质层；62.第三介质层；63.第一信号走线层；64.第二信号走线层；65.接地层；

7.切角。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供了一种微带天线以及具有该微带天线的通信设备。其中，所述通信设备可以为智能手机、平板电脑或者是路由器等，在此不做具体限定。

请参见图2与图3，所述微带天线，包括馈电网络1、辐射单元2、金属地板3、探针组件4、天线介质板5及通信设备具有的用于设置通信电路的硬件介质板6。其中，所述天线介质板5与所述硬件介质板6相对且间隔设置，确保两者具有一定的隔离度。所述辐射单元2与所述馈电网络1均设置在所述天线介质板5上，具体地，所述辐射单元2与所述馈电网络1两者可以是在所述天线介质板5上蚀刻出来，或者是以贴片的形式贴设于所述天线介质板5上；所述金属地板3形成于所述硬件介质板6上，具体地，所述金属地板3可以是在所述硬件介质板6上蚀刻出来，或者可以是以贴片的形式贴设于所述硬件介质板6上等；所述探针组件4设置于所述天线介质板5与所述硬件介质板6之间。所述辐射单元2与所述馈电网络1连接，所述馈电网络1通过所述探针组件4与所述金属地板3连接，这样就可以实现对所述辐射单元2的馈电。

需要说明的是，所述天线介质板5与所述硬件介质板6优选为印刷电路板。

在本实施例中，优选地，请参见图2与图3，所述辐射单元2包括第一辐射片20及第二辐射片21，所述馈电网络1包括第一馈电线路10及第二馈电线路11，所述探针组件4包括第一馈电探针40及第二馈电探针41，即：本实施例的所述微带天线为双极化微带天线。具体地，所述第一辐射片20、所述第二辐射片21、所述第一馈电线路10及所述第二馈电线路11均设置于所述天线介质板5的同一面上。所述第一辐射片20与所述第二辐射片21相对且间隔设置，这样两者具有一定的隔离度，并且这两者通过所述第一馈电线路10与所述第二馈电线路11相互连接。所述第一馈电线路10通过所述第一馈电探针40与所述金属地板3连接，所述第二馈电线路11通过所述第二馈电探针41与所述金属地板3连接，这样就可以实现对所述第一辐射片20与所述第二辐射片21的馈电，从而使得所述微带天线在工作时可以实现双极化功能。需要说明的是，所述微带天线还可以为单极化微带天线，例如，所述辐射单元2只包括所述第一辐射片20，所述馈电网络1只包括所述第一馈电线路10，所述探针组件4只包括所述第一馈电探针40。

更优地，所述第一辐射片20与所述第二辐射片21的一对角均设有一切角，这样可以使得所述第一辐射片20与所述第二辐射片21能够与所述金属地板3产生更好的耦合效应，从而能够形成不同频率的谐振点，进而能够起到拓宽所述微带天线的工作带宽。

作为举例，所述第一辐射片20与所述第二辐射片21结构相同且均优选为矩形块结构，这两个辐射片的长宽尺寸均优选为45mm*45mm，这两个辐射片的间距优选为24mm。所述金属地板3优选为片状结构。

进一步地，所述第一馈电线路10和所述第二馈电线路11两者采用等幅同相馈电的连接方式与所述第一辐射片20和所述第二辐射片21连接，这样可以使得这两个辐射片构成的两路天线的辐射特性相近，并可以使得所述微带天线在工作频带内的一致性更良好。

示例性地，请参见图2与图3，所述第一馈电线路10连接于所述第一辐射片20的第一侧与所述第二辐射片21的第一侧之间，所述第二馈电线路11连接于所述第一辐射片20的第二侧与所述第二辐射片21的第二侧之间；其中，所述第一辐射片20的第一侧与所述第二辐射片21的第一侧两者相邻且朝向相同，所述第一辐射片20的第二侧朝向所述第二辐射片21，所述第二辐射片21的第二侧远离所述第一辐射片20。这样，可以使得所述微带天线能够更有效地实现正交极化。

在上述实施例中，具体地，请参见图2与图3，第一馈电线路10包括第一馈电段100、第二馈电段101及第三馈电段102；所述第一馈电段100的一端与所述第一辐射片20连接，所述第三馈电段102的一端与所述第二辐射片21连接，所述第二馈电段101连接于所述第一馈电段100的另一端与所述第三馈电段102的另一端之间；所述第二馈电段101的中间设有第一馈电端口103(优选为水平极化端口)，所述第一馈电端口103通过所述第一馈电探针40与所述金属地板3连接。所述第二馈电线路11包括第四馈电段110、第五馈电段111、第六馈电段112、第七馈电段113及第八馈电段114；所述第四馈电段的一端与所述第一辐射片连接，所述第八馈电段的一端与所述第二辐射片连接，所述第五馈电段、第六馈电段、第七馈电段依次连接于所述第四馈电段的另一端与所述第八馈电段的另一端之间；所述第六馈电段112的中间设有第二馈电端口115(优选为垂直极化端口)，所述第二馈电端口115通过所述第二馈电探针41与所述金属地板3连接。这样，所述第一馈电线路10与所述第二馈电线路11形成的所述馈电网络1为威尔金森功分器(Wilkinson Divider)。

为了实现天线的阻抗匹配，进一步地，所述第一馈电线路10与所述第二馈电线路11的各段的宽度不等，具体地，所述第二馈电段101的宽度大于所述第一馈电段100与所述第三馈电段102的宽度；所述第四馈电段110、第六馈电段112及第八馈电段114三者的宽度均大于第五馈电段111和第七馈电段113两者的宽度。

优选地，所述第一馈电段100、所述第三馈电段102、所述第四馈电段110及所述第八馈电段114四者均为弯折结构，且所述四者的弯折处的外侧角部进行倒角处理，这样可以避免产生不必要的辐射。

在上述实施例中，优选地，所述天线介质板5与所述硬件介质板6之间支撑有至少一绝缘垫片(图未示)，以确保所述天线介质板5与所述硬件介质板6之间留有一定厚度的空气介质层，并使得这两者能够更有效地连接固定。其中，所述绝缘垫片优选为由铁氟龙材料制成。

在上述实施例中，示例性地，请参见图4，所述硬件介质板6的叠层结构为：包括第一介质层60、第二介质层61、第三介质层62、第一信号走线层63、第二信号走线层64及接地层65。所述第一介质层60朝向并靠近所述天线介质板5，所述第一介质层60的外侧面形成有所述金属地板3，所述第一介质层60的内侧面与所述第二介质层61之间设置有所述第二信号走线层64，所述第二介质层61与所述第三介质层62的内侧面之间设置有所述接地层65(接地层65作为参考层)，所述第三介质层62的外侧面设置有所述第一信号走线层63。其中，优选地，所述第一信号走线层63所处的电路板层为所述硬件介质板6的top层，所述金属地板3所处的电路板层为所述硬件介质板6的Bottom层。

更优地，所述第一介质层60的厚度大于所述第二介质层61与所述第三介质层62的厚度，这样会使得所述第一信号走线层63与所述第二信号走线层64比较靠近所述接地层65，从而增强信号的完整性，并会使得所述金属地板3距离所述第二信号走线层64较远，从而减小所述辐射单元2对所述第二信号走线层64与所述第一信号走线层63的信号干扰。

此外，由于所述辐射单元2及所述馈电网络1与所述金属地板3之间的介质层可以看做是：空气层+金属地板3所处的第一介质层60，这样可以减小介质损耗、提升天线辐射效率。

示例性地，所述第一介质层60、所述第二介质层61及所述第三介质层62均由FR-4材料制成。其中，上述的空气层的厚度为4mm(即天线介质板5与金属地板3的间距H为4mm)，所述第一介质层60的厚度为44.8mil，所述第二介质层61与所述第三介质层62的厚度均为4.8mil。

对上述实施例综合地来说，所述微带天线的天线性能参数请参考以下内容：

请参见图5、图6与图7，这些图示出了所述微带天线的工作频段性能。其中，图5中S11表示为水平极化端口100的回波损耗，图6中S22表示为垂直极化端口110的回波损耗，图7中S21表示为这两个端口之间的隔离度。按照回波损耗<-10dB的标准，由图5可以看出：水平极化端口100工作频段为2370MHz～2520MHz，带宽为150MHz带内增益为9.6dBi；由图6可以看出：垂直极化端口110工作频段为2390MHz～2610MHz，带宽为220MHz，带内增益为7.8dBi。由此可见，所述微带天线的增益比较高。此外，由图7可以看出：在2390MHz～2520MHz工作频段内，两个端口之间的隔离度能达到-23dB以下。

请参见图9与图10，分别为微带天线在phi＝0°和phi＝90°的二维辐射方向图。其中，不带有横线的曲线表示为水平极化端口100，带有横线的曲线表示为垂直极化端口110。可见，所述微带天线的整个频带内的方向图的一致性良好。

综上所述，在上述实施例中，由于整个微带天线包括所述馈电网络1、所述辐射单元2、所述金属地板3、所述探针组件4、所述天线介质板5及所述硬件介质板6，且所述金属地板3是形成于所述硬件介质板6上的，即：微带天线是制作在所述硬件介质板6上的，相比于现有技术，本实用新型实施例无需新增一个介质板来设置所述金属地板3，因此能够使得微带天线与所述硬件介质板6两者的组合结构更简单，并可以降低微带天线与所述硬件介质板6的两者的组合结构的制作成本。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本实用新型公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。