小型化矩形波束天线的制作方法

1.本实用新型涉及天线的技术领域，尤其涉及一种小型化矩形波束天线。


背景技术：

2.射频识别技术(radio frequency identification，rfid)，是自动识别技术的一种，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式对记录媒体(电子标签或射频卡)进行读写，从而达到识别目标和数据交换的目的。rfid天线是一种以电磁波形式把前端射频信号功率接收或辐射出去的装置。但现有的rfid天线的辐射强度较弱，辐射场的方向性较差；为此在市面上出现了一些矩形波束天线，这些矩形波束天线将多个振子呈矩形阵列排列，各振子均通过一电桥模块而与同轴电缆进行连接，以此实现增强辐射强度和改善辐射场的方向性，但这些矩形波束天线占用空间较大，无法适用于现场空间较小的应用场景，不能满足设备小型化的市场需求。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于，提供一种小型化矩形波束天线，辐射强度较强，辐射场的方向性较好，占用空间较小，适用于现场空间较小的应用场景，可满足设备小型化的市场需求。
4.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：小型化矩形波束天线，1.其中：
5.在底板的底面上形成有反射覆铜区域，在底板的顶面上通过覆铜方式设置有馈电网络；
6.4个振子机构呈行数为2个、列数为2个的矩形阵列布设在底板上，各振子机构均包括有安装板和2个导电柱，安装板的底面与底板的顶面之间通过若干隔离垫圈进行连接，以致安装板与底板之间形成有连接间隙；各振子机构的安装板的顶面上均形成有振子覆铜区域，振子覆铜区域是长度d1为100
±
5mm、宽度d2为100
±
5mm的矩形结构，在振子覆铜区域的四角上均形成有一倒角；两两相邻的振子机构的振子覆铜区域之间的间距d3在15mm～150mm的范围内，各振子机构的振子覆铜区域在底板底面上的正投影均处于反射覆铜区域内，各振子机构的振子覆铜区域上均形成有2个连通其安装板底面的过孔；
7.馈电网络包括有分路电路和4个馈电电路；分路电路由第一分路连接段、第二分路连接段、第三分路连接段和第四分路连接段构成；第一分路连接段的长度l1为80～215mm、宽度w1为3
±
0.1mm，第一分路连接段的一端是电缆连接端，第一分路连接段的另一端与第二分路连接段连接；第二分路连接段与第一分路连接段垂直，第二分路连接段的长度l2为10～145mm、宽度w2为0.8
±
0.1mm，第二分路连接段的一端与第三分路连接段连接，第二分路连接段的另一端与第四分路连接段连接；第三分路连接段、第四分路连接段均与第二分路连接段垂直，第三分路连接段与第一分路连接段之间的间距为d4，第四分路连接段与第一分路连接段之间的间距为d5，d4:d5在1.8:1～2.0:1的范围内，第三分路连接段、第四分路连接段的长度l3均为113～248mm、宽度w3均为1
±
0.1mm，第三分路连接段被第二分路连
接段分间形成有第一连接段和第二连接段，第一连接段的长度为d6，第二连接段的长度为d7，d6:d7在2.5:1～2.7:1的范围内，第四分路连接段被第二分路连接段分间形成有第三连接段和第四连接段，第三连接段的长度为d8，第四连接段的长度为d9，d8:d9在0.9:1～1:1的范围内，第一连接段与第三连接段均处于第二分路连接段的同一侧；第三分路连接段的两端分别与一馈电电路连接，第四分路连接段的两端也分别与一馈电电路连接；
8.各馈电电路上均设置有2个导电柱连接端，各馈电电路均由第一馈电连接段、第二馈电连接段、第三馈电连接段、第四馈电连接段、第五馈电连接段、第六馈电连接段、第七馈电连接段和第八馈电连接段构成；第一馈电连接段的长度l4为6.5
±
1mm，第一馈电连接段的一端是与分路电路连接的，第一馈电连接段的另一端与第二馈电连接段的中部位置连接，第一馈电连接段与第二馈电连接段垂直；第二馈电连接段的长度l5为6
±
1mm，第二馈电连接段的一端与第三馈电连接段的一端连接，第二馈电连接段的另一端与第四馈电连接段的一端连接；第三馈电连接段、第四馈电连接段均与第二馈电连接段垂直，第三馈电连接段、第四馈电连接段的长度l6均为45
±
1mm，第一馈电连接段、第二馈电连接段、第三馈电连接段、第四馈电连接段的宽度w4均为2
±
0.1mm，以致第三馈电连接段与第四馈电连接段之间的间距d10为2
±
0.1mm；第三馈电连接段的另一端与第五馈电连接段的一端连接，第四馈电连接段的另一端与第六馈电连接段的一端连接；第五馈电连接段与第三馈电连接段垂直，第五馈电连接段的长度l7为5
±
1mm，第五馈电连接段的另一端是一导电柱连接端，第五馈电连接段的导电柱连接端沿远离第四馈电连接段的方向设置；第六馈电连接段与第四馈电连接段垂直，第六馈电连接段的长度l8为21
±
1mm，第六馈电连接段的另一端沿远离第三馈电连接段的方向设置且与第七馈电连接段的一端连接；第七馈电连接段与第六馈电连接段垂直，第七馈电连接段的长度l9为23
±
1mm，第七馈电连接段的另一端与第八馈电连接段的一端连接；第八馈电连接段与第七馈电连接段垂直，第八馈电连接段的长度l10为8
±
1mm，第八馈电连接段的另一端也是一导电柱连接端；第五馈电连接段、第六馈电连接段、第七馈电连接段、第八馈电连接段的宽度w5均为3
±
0.5mm；
9.一馈电电路与一振子机构对应，一导电柱与一导电柱连接端、一过孔对应，振子机构的导电柱的一端从其安装板的顶面穿过过孔后与馈电电路的导电柱连接端电性连接，振子机构的导电柱的另一端与其安装板上的振子覆铜区域馈电连接，导电柱与反射覆铜区域之间绝缘；所述同轴电缆的内导体与分路电路的电缆连接端电性连接，同轴电缆的外导体与反射覆铜区域电性连接。
10.本实用新型的工作原理：
11.由于4个振子机构呈矩形阵列布设在底板上，通过各振子机构的振子覆铜区域各自产生的电磁波之间相互叠加的作用，进而使本实用新型的辐射强度较强，辐射场的方向性较好；由于各振子机构的振子覆铜区域均是与其导电柱馈电连接的，各导电柱与馈电电路的导电柱连接端连接，同轴电缆的内导体与与分路电路的电缆连接端连接，并且各馈电电路均与分路电路连接，进而使同轴电缆的内导体可通过馈电网络而同时与各振子覆铜区域进行馈电连接，这样的设计可各振子覆铜区域与同轴电缆之间无需通过电桥模块进行连接，使本实用新型的线路连接和安装更为方便，并可减少本实用新型的占用空间，从而使本实用新型可适用于现场空间较小的应用的场景，以满足设备小型化的市场需求；此外由于分路电路的第二分路连接段、第三分路连接段、第四分路连接段可起到功率分配的作用，以
及馈电电路的第二馈电连接段、第三馈电连接段、第四馈电连接段也可起到功率分配的作用，从而使各导电柱的功率分配更为合理，使本实用新型的性能更为稳定；通过将特定形状结构的振子覆铜区域呈矩形阵列布设，并通过特定形状和尺寸结构的馈电网络而使各振子覆铜区域与同轴电缆的内导体馈电连接，使本实用新型具有以下电气指标：频率范围：902～928mhz、增益：7dbi、极化方式：圆极化、半功率角：hor:60
°
ver:60
°
、驻波比：≤1.5、阻抗：50ω、轴比：≤2db、最大功率：50w。
12.进一步地，如前所述的小型化矩形波束天线，各振子机构的若干隔离垫圈环绕其安装板的中心布设，且各隔离垫圈均靠近其安装板的外边缘设置。
13.进一步地，如前所述的小型化矩形波束天线，各振子机构的安装板均通过若干连接件固定在底板上，振子机构的安装板固定在底板上的结构是：在安装板上形成有若干第一连接孔，处于安装板与底板之间的各隔离垫圈上均形成有中心孔，在底板上形成有若干第二连接孔，一连接件与一第一连接孔、一中心孔、一第二连接孔对应，连接件的一端依次穿过第一连接孔、中心孔后与第二连接孔连接。
14.进一步地，如前所述的小型化矩形波束天线，所述底板上形成有若干安装孔。
15.进一步地，如前所述的小型化矩形波束天线，各安装板均呈矩形结构，各安装板的四角上均形成有一让位槽。
16.进一步地，如前所述的小型化矩形波束天线，所述安装板、底板均是pcb板。
17.实现本实用新型的技术方案，具有以下的有益效果：通过将特定形状结构的振子覆铜区域呈矩形阵列布设，并通过特定形状和尺寸结构的馈电网络而使各振子覆铜区域与同轴电缆的内导体馈电连接，使本实用新型具有以下电气指标：频率范围：902～928mhz、增益：7dbi、极化方式：圆极化、半功率角：hor:60
°
ver:60
°
、驻波比：≤1.5、阻抗：50ω、轴比：≤2db、最大功率：50w；本实用新型的辐射强度较强，辐射场的方向性较好，占用空间较小，适用于现场空间较小的应用场景，可满足设备小型化的市场需求。
附图说明
18.图1为实施例的主视图；
19.图2为实施例的底板的主视图；
20.图3为实施例的底板与振子机构的装配爆炸图；
21.图4为实施例在工作时的辐射方向状态图；
22.附图标记说明：
23.1-底板；11-第二连接孔；12-安装孔；2-振子机构；21-安装板；211-第一连接孔；212-过孔；213-让位槽；22-振子覆铜区域；221-倒角；23-导电柱；24-隔离垫圈；241-中心孔；3-馈电网络；31-分路电路；311-第一分路连接段；312-第二分路连接段；313-第三分路连接段；314-第四分路连接段；315-电缆连接端；32-馈电电路；321-第一馈电连接段；322-第二馈电连接段；323-第三馈电连接段；324-第四馈电连接段；325-第五馈电连接段；326-第六馈电连接段；327-第七馈电连接段；328-第八馈电连接段；329-导电柱连接端；4-连接件；5-同轴电缆。
具体实施方式
24.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
25.如图1至图3所示为实施例的一种小型化矩形波束天线，包括有底板1、4个振子机构2和同轴电缆5；其中：
26.在底板1的底面上形成有反射覆铜区域，在底板1的顶面上通过覆铜方式设置有馈电网络3；
27.4个振子机构2呈行数为2个、列数为2个的矩形阵列布设在底板1上，各振子机构2均包括有安装板21和2个导电柱23，安装板21的底面与底板1的顶面之间通过若干隔离垫圈24进行连接，以致安装板21与底板1之间形成有连接间隙；各振子机构2的安装板21的顶面上均形成有振子覆铜区域22，振子覆铜区域22是长度d1为100mm、宽度d2为100mm的矩形结构，在振子覆铜区域22的四角上均形成有一倒角221；两两相邻的振子机构2的振子覆铜区域22之间的间距d3为21mm，各振子机构2的振子覆铜区域22在底板1底面上的正投影均处于反射覆铜区域内，各振子机构2的振子覆铜区域22上均形成有2个连通其安装板21底面的过孔212；
28.馈电网络3包括有分路电路31和4个馈电电路32；分路电路31由第一分路连接段311、第二分路连接段312、第三分路连接段313和第四分路连接段314构成；第一分路连接段311的长度l1为87.4mm、宽度w1为3mm，第一分路连接段311的一端是电缆连接端315，第一分路连接段311的另一端与第二分路连接段312连接；第二分路连接段312与第一分路连接段311垂直，第二分路连接段312的长度l2为16mm、宽度w2为0.8mm，第二分路连接段312的一端与第三分路连接段313连接，第二分路连接段312的另一端与第四分路连接段314连接；第三分路连接段313、第四分路连接段314均与第二分路连接段312垂直，第三分路连接段313与第一分路连接段311之间的间距为d4，第四分路连接段314与第一分路连接段311之间的间距为d5，d4:d5为1.93:1，对应地，d4为8.7mm，d5为4.5mm，第三分路连接段313、第四分路连接段314的长度l3均为119mm、宽度w3均为1mm，第三分路连接段313被第二分路连接段312分间形成有第一连接段和第二连接段，第一连接段的长度为d6，第二连接段的长度为d7，d6:d7为2.68:1，对应地，d6为86.1mm，d7为32.1mm，第四分路连接段314被第二分路连接段312分间形成有第三连接段和第四连接段，第三连接段的长度为d8，第四连接段的长度为d9，d8:d9为0.97:1，对应地d8为58.1mm，d9为60.1mm，第一连接段与第三连接段均处于第二分路连接段312的同一侧；第三分路连接段313的两端分别与一馈电电路32连接，第四分路连接段314的两端也分别与一馈电电路32连接；
29.各馈电电路32上均设置有2个导电柱连接端329，各馈电电路32均由第一馈电连接段321、第二馈电连接段322、第三馈电连接段323、第四馈电连接段324、第五馈电连接段325、第六馈电连接段326、第七馈电连接段327和第八馈电连接段328构成；第一馈电连接段321的长度l4为6.4mm，第一馈电连接段321的一端是与分路电路31连接的，第一馈电连接段321的另一端与第二馈电连接段322的中部位置连接，第一馈电连接段321与第二馈电连接段322垂直；第二馈电连接段322的长度l5为6mm，第二馈电连接段322的一端与第三馈电连接段323的一端连接，第二馈电连接段322的另一端与第四馈电连接段324的一端连接；第三馈电连接段323、第四馈电连接段324均与第二馈电连接段322垂直，第三馈电连接段323、第
四馈电连接段324的长度l6均为45mm，第一馈电连接段321、第二馈电连接段322、第三馈电连接段323、第四馈电连接段324的宽度w4均为2mm，以致第三馈电连接段323与第四馈电连接段324之间的间距d10为2mm；第三馈电连接段323的另一端与第五馈电连接段325的一端连接，第四馈电连接段324的另一端与第六馈电连接段326的一端连接；第五馈电连接段325与第三馈电连接段323垂直，第五馈电连接段325的长度l7为5mm，第五馈电连接段325的另一端是一导电柱连接端329，第五馈电连接段325的导电柱连接端329沿远离第四馈电连接段324的方向设置；第六馈电连接段326与第四馈电连接段324垂直，第六馈电连接段326的长度l8为21.8mm，第六馈电连接段326的另一端沿远离第三馈电连接段323的方向设置且与第七馈电连接段327的一端连接；第七馈电连接段327与第六馈电连接段326垂直，第七馈电连接段327的长度l9为23.8mm，第七馈电连接段327的另一端与第八馈电连接段328的一端连接；第八馈电连接段328与第七馈电连接段327垂直，第八馈电连接段328的长度l10为8.8mm，第八馈电连接段328的另一端也是一导电柱连接端329；第五馈电连接段325、第六馈电连接段326、第七馈电连接段327、第八馈电连接段328的宽度w5均为3.8mm；
30.一馈电电路32与一振子机构2对应，一导电柱23与一导电柱连接端329、一过孔212对应，振子机构2的导电柱23的一端从其安装板21的顶面穿过过孔212后与馈电电路32的导电柱连接端329电性连接，振子机构2的导电柱23的另一端与其安装板21上的振子覆铜区域22馈电连接，导电柱23与反射覆铜区域之间绝缘；所述同轴电缆5的内导体与分路电路31的电缆连接端315电性连接，同轴电缆5的外导体与反射覆铜区域电性连接。
31.本实用新型的工作原理：
32.由于4个振子机构2呈矩形阵列布设在底板1上，通过各振子机构2的振子覆铜区域22各自产生的电磁波之间相互叠加的作用，进而使本实用新型的辐射强度较强，辐射场的方向性较好；由于各振子机构2的振子覆铜区域22均是与其导电柱23馈电连接的，各导电柱23与馈电电路32的导电柱连接端329连接，同轴电缆5的内导体与与分路电路31的电缆连接端315连接，并且各馈电电路32均与分路电路31连接，进而使同轴电缆5的内导体可通过馈电网络3而同时与各振子覆铜区域22进行馈电连接，这样的设计可各振子覆铜区域22与同轴电缆5之间无需通过电桥模块进行连接，使本实用新型的线路连接和安装更为方便，并可减少本实用新型的占用空间，从而使本实用新型可适用于现场空间较小的应用的场景，以满足设备小型化的市场需求；此外由于分路电路31的第二分路连接段312、第三分路连接段313、第四分路连接段314可起到功率分配的作用，以及馈电电路32的第二馈电连接段322、第三馈电连接段323、第四馈电连接段324也可起到功率分配的作用，从而可使各导电柱23的功率分配更为合理，使本实用新型的性能更为稳定；通过将特定形状结构的振子覆铜区域22呈矩形阵列布设，并通过特定形状和尺寸结构的馈电网络3而使各振子覆铜区域22与同轴电缆5的内导体馈电连接，使本实用新型具有以下电气指标：频率范围：902～928mhz、增益：7dbi、极化方式：圆极化、半功率角：hor:60
°
ver:60
°
、驻波比：≤1.5、阻抗：50ω、轴比：≤2db、最大功率：50w。
33.通过上述设计，使本小型化矩形波束天线在工作时可得到如图4所示的辐射方向状态图。
34.如图3所示，各振子机构2的若干隔离垫圈24环绕其安装板21的中心布设，且各隔离垫圈24均靠近其安装板21的外边缘设置。这样的设计可使安装板21的受力更均匀，使安
装板21的安装更稳固。
35.如图1和图3所示，各振子机构2的安装板21均通过若干连接件4固定在底板1上，振子机构2的安装板21固定在底板1上的结构是：在安装板21上形成有若干第一连接孔211，处于安装板21与底板1之间的各隔离垫圈24上均形成有中心孔241，在底板1上形成有若干第二连接孔11，一连接件4与一第一连接孔211、一中心孔241、一第二连接孔11对应，连接件4的一端依次穿过第一连接孔211、中心孔241后与第二连接孔11连接。这样的设计可使安装板21的安装更为方便。
36.如图1至图3所示，所述底板1上形成有若干安装孔12。这样的设计可使底板1的安装更为方便，在安装时可通过将螺栓的一端穿过一安装孔12后锁入外壳或墙体上。
37.如图1和图3所示，各安装板21均呈矩形结构，各安装板21的四角上均形成有一让位槽213。让位槽213为底板1的安装孔12提供让位空间，可便于安装板21的安装和拆卸。
38.所述安装板21、底板1均是pcb板。pcb板的加工工艺较为简单，且pcb板可方便地在其表面覆铜，降低生产难度和制作成本；并且pcb板的重量也较轻，可减少本小型化矩形波束天线的重量，安装更为方便。
39.以上所述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、组合和变化。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权利要求范围之内。