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CN109449573B - 微带天线和电视机 - Google Patents

微带天线和电视机 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种微带天线和电视机，其中，微带天线包括基板，所述基板包括相对设置的安装表面和接地表面，所述微带天线还包括激励层、接地层、馈电部以及耦合结构，所述激励层设于所述基板的安装表面，所述接地层设于所述基板的接地表面，所述馈电部设于所述接地层背向所述基板的一侧，所述馈电部贯穿所述基板与所述激励层电性连接，所述耦合结构设于激励层背向所述基板的安装表面的一侧，所述耦合结构包括耦合层和介质层，所述介质层位于所述激励层和耦合层之间，所述耦合层和激励层与所述接地层电连接。本发明技术方案旨在提供一种体积小、具有较高增益且能够增加带宽的微带天线。

Description

微带天线和电视机
技术领域
本发明涉及电线技术领域，特别涉及一种微带天线和电视机。
背景技术
随着无线通信技术的发展，针对家庭类通信产品的需求越来越多。其中，作为信号收发的核心部件，天线广泛应用于家庭类通信产品。而微带天线具有小型化、易集成、方向性好等优点，因此具有广阔的应用前景。
一般的微带天线在一个薄介质基片上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面用光刻腐蚀方法制成一定形状的金属贴片，利用微带线或同轴探针对贴片馈电构成的平面天线。微带天线是平面结构，易于与其他电路集成，但微带天线应用于智能电视领域目前主要存在辐射方向问题，使智能电视前向增益低，且带宽范围较小。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种微带天线，旨在提供一种小型化、具有较高增益且能够增加带宽的微带天线。
为实现上述目的，本发明提出的微带天线，包括：
基板，包括相对设置的安装表面和接地表面；
激励层，设于所述基板的安装表面；
接地层，设于所述基板的接地表面；
馈电部，设于所述接地层背向所述基板的一侧，所述馈电部贯穿所述基板与所述激励层电性连接；
耦合结构，设于激励层背向所述基板安装表面的一侧，耦合结构包括耦合层和介质层，所述介质层位于所述激励层和耦合层之间，所述耦合层和激励层与所述接地层电连接。
进一步地，所述基板设有金属化过孔，所述接地层对应所述金属化过孔开设有镂空孔，所述激励层通过所述金属化过孔和所述镂空孔与所述馈电部电连接。
进一步地，所述馈电部包括内导体，所述镂空孔内设有馈点，所述馈点对应所述金属化过孔设置，所述激励层通过所述金属化过孔和所述馈点与所述内导体电连接。
进一步地，所述基板设有与金属化过孔间隔设置的金属贯孔，所述介质层对应所述金属贯孔设有过孔，所述激励层通过所述金属贯孔与所述接地层电连接，所述耦合层通过所述金属贯孔和过孔与所述接地层电连接。
进一步地，所述金属贯孔和所述过孔均设有多个，且多个所述金属贯孔沿所述基板的边缘均匀间隔排布，多个所述过孔沿所述介质层的边缘均匀间隔排布。
进一步地，所述微带天线呈矩形。
进一步地，所述接地层与耦合层的长度和宽度相同，所述激励层的宽度比所述接地层和所述耦合层的宽度小。
进一步地，所述基板和介质层的材质为环氧树脂。
本发明还提出一种电视机，该电视机上安装有微带天线，所述微带天线为上述的微带天线。
本发明提出的技术方案中，通过设置接地层、激励层以及耦合层三层金属层，利用耦合层和激励层与接地层通过电连接实现短路设计，缩小了天线尺寸，并且制作工艺简单，成本较低；并且能够实现水平全向辐射，改善了辐射模式，有利于电视前向增益的提高。激励层与馈电部电连接，信号由此馈入微带天线，采用背馈的方式，减少馈电层，并且降低成本；在激励层基础上增加一层耦合层，通过激励层和耦合层实现双谐振，增加了带宽。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明微带天线一实施例的结构示意图；
图2为图1中微带天线的另一视角的结构示意图；
图3为图1中微带天线的爆炸结构示意图；
图4为图1中微带天线的另一视角的爆炸结构示意图；
图5为图1中微带天线的S参数曲线图
图6为图1中微带天线的仿真3D辐射方向图；
图7为图1中微带天线的仿真3D辐射方向图的截面图。
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
100 微带天线 32 金属贯孔
1 耦合结构 33 安装表面
11 耦合层 34 接地表面
12 介质层 4 接地层
121 过孔 41 镂空孔
2 激励层 5 馈电部
3 基板 51 内导体
31 金属化过孔 6 馈点
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种微带天线100。
请参照图1至图4，本发明一实施例的微带天线100包括基板3，基板3包括相对设置的安装表面33和接地表面34，微带天线100还包括激励层2、接地层4、馈电部5以及耦合结构1。激励层2设于基板3的安装表面33；接地层4设于基板3的接地表面34；馈电部5设于接地层4背向基板3的一侧，且馈电部5贯穿基板3与激励层2电性连接；耦合结构1设于激励层2背向基板3安装表面33的一侧，耦合结构1包括耦合层11和介质层12，介质层12位于激励层2和耦合层11之间，耦合层11和激励层2与接地层4电连接。
具体地，基板3为双面PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)，双层电路板不仅有利于微带天线100的阻抗匹配，还有利于馈电结构的设计。此外，基板3的选材会影响微带天线100的性能，例如，微带天线100的增益和体积等，并且基板3的厚度也会影响微带天线100的体积和重量。在本实施例中，基板3和介质层12优选为FR4环氧树脂，不仅成本低，而且可保证在不同的工作频率中保持良好的天线工作特性。进一步地，基板3的厚度为1.6mm，介质层的厚度为0.4mm。
本发明提出的技术方案中，设置接地层4、激励层2以及耦合层11三层金属层，耦合层11和激励层2与接地层4通过电连接实现短路设计，缩小了天线尺寸，并且制作工艺简单，成本较低；并且能够实现水平全向辐射，改善了辐射模式，有利于电视前向增益的提高。激励层2与馈电部5电连接，信号由此馈入微带天线100，采用背馈的方式，减少馈电层，降低成本；在激励层2基础上增加一层耦合层11，通过激励层2和耦合层11实现双谐振，增加了带宽。
进一步地，微带天线100的形状会影响阻抗匹配及方向性函数等，从而会影响微带天线100的辐射效率。在本实施例中，微带天线100呈矩形设置。此外，微带天线100的长宽会直接影响天线的体积。在本实施例中，微带天线100的长度为27.9mm，宽度为16.1mm，体积小，节省空间，便于电视机的装配。
请参照图3和图4，基板3设有金属化过孔31，接地层4对应金属化过孔31开设有镂空孔41，述激励层2通过金属化过孔31和镂空孔41与馈电部5电连接。
金属化过孔是指通孔内部固化有金属，从而使得通孔实现导电。可以在基板3上钻孔，再向孔内注入液态金属(如铜)并凝固，以形成金属化过孔。在本实施例中，激励层通过金属化过孔31和镂空孔41与馈电部5电连接，实现信号的传输。
请继续参照图3，馈电部5包括内导体51，镂空孔41内设有馈点6，馈点6对应金属化过孔31设置，激励层2通过金属化过孔31和馈点6与内导体51电连接。
天线馈电就是给天线频率信号。在本实施例中，采用同轴线馈电，同轴线一般包括内导体51、外导体(未图示)以及内导体51和外导体之间填充的的绝缘物(未图示)。在本实施例中，馈电部5通过馈点6和金属化过孔31与激励层2电连接，以此实现信号的传输。
请参照图3和图4，基板3设有与金属化过孔31间隔设置的金属贯孔32，介质层12对应金属贯孔32设有过孔121，激励层2通过金属贯孔32与接地层4电连接，耦合层11通过金属贯孔32和过孔121与接地层4电连接。
在本实施例中，激励层2通过金属贯孔32与接地层4短路，耦合层11通过金属贯孔32和过孔121与接地层4短路，通过短路结构实现缝隙辐射，不仅缩小了约一半天线尺寸，更重要的是改善了辐射模式，有利于电视前向增益的提高。
请继续参照图3和图4，金属贯孔32和过孔121均设有多个，且多个金属贯孔32沿基板3的边缘均匀间隔排布，多个过孔121沿介质层12的边缘边缘均匀间隔排布。
接地用金属化过孔的数目会影响微带天线100的辐射效率，一般来说，接地用金属化数目越多，微带天线100的辐射效率越高。在本实施例中，金属贯孔32和过孔121均匀间隔设置，通过合理密度的金属化过孔作为短路，实现天线的小型化设计，且射频能量全部从缝隙辐射，提高辐射效率。
具体地，金属贯孔32和过孔121均设有27个，金属贯孔32和过孔121均为圆形，便于加工，且二者的直径均为0.15mm，且圆心离基体和介质层12的边界0.5mm。
进一步地，接地层4与耦合层11的长度和宽度相同，激励层2的宽度比接地层4和耦合层11的宽度小。
接地层4、耦合层11以及激励层2的大小会影响整个微带天线100的体积。在本实施例中，接地层4与耦合层11的长度和宽度相同，激励层2的宽度比接地层4和耦合层11的宽度小，如此设置，便于信号的耦合，实现双谐振，以此拓展微带天线100的带宽。具体地，接地层4、耦合层11的长度为26.8mm，宽度为15.3mm，激励层2的宽度比接地层4和耦合层11的宽度小0.7mm。
请参见图5、图6和图7，本实施例的微带天线100的谐振频率天线覆盖了2.39～2.50GHz的频率范围，驻波比(VSWR)小于2，空间全向性辐射。此外，由于此微带天线100垂直极化突出，可应用于对垂直极化要求较高的场景，比如wifi和蓝牙。
本发明还提出一种电视机(未图示)，该电机安装有微带天线100，该微带天线100的具体结构参照上述实施例，由于本主题二采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种微带天线，其特征在于，包括：
基板，包括相对设置的安装表面和接地表面；
激励层，设于所述基板的安装表面；
接地层，设于所述基板的接地表面；
馈电部，设于所述接地层背向所述基板的一侧，所述馈电部贯穿所述基板与所述激励层电性连接；
耦合结构，设于激励层背向所述基板安装表面的一侧，耦合结构包括耦合层和介质层，所述介质层位于所述激励层和耦合层之间，所述耦合层和激励层与所述接地层电连接；
其中，所述基板的一端开设有多个金属贯孔，所述介质层的一端对应多个所述金属贯孔设有多个过孔，所述激励层通过多个所述金属贯孔与所述接地层电连接，所述耦合层通过多个所述金属贯孔和多个所述过孔与所述接地层电连接。
2.如权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述基板设有金属化过孔，所述接地层对应所述金属化过孔开设有镂空孔，所述激励层通过所述金属化过孔和所述镂空孔与所述馈电部电连接。
3.如权利要求2所述的微带天线，其特征在于，所述馈电部包括内导体，所述镂空孔内设有馈点，所述馈点对应所述金属化过孔设置，所述激励层通过所述金属化过孔和馈点与所述内导体电连接。
4.如权利要求1所述的微带天线，其特征在于，多个所述金属贯孔沿所述基板的边缘均匀间隔排布，多个所述过孔沿所述介质层的边缘均匀间隔排布。
5.如权利要求1至4中任一项所述的微带天线，其特征在于，所述微带天线呈矩形。
6.如权利要求5所述的微带天线，其特征在于，所述接地层与耦合层的长度和宽度相同，所述激励层的宽度小于所述接地层和所述耦合层的宽度。
7.如权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述基板和介质层的材质为环氧树脂。
8.一种电视机，其特征在于，所述电视机上安装有如权利要求1至7中任一所述的微带天线。
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