一种UHF小型化低剖面天线制造技术

本发明专利技术涉及一种UHF小型化低剖面天线，该天线由辐射PCB、射频连接器、金属支撑柱、射频电缆组件、底板和天线罩组成。辐射PCB为印刷有环状金属图形的微波介质板，射频连接器的内、外导体分别与辐射PCB上环状金属图形的首尾连接；底板作为天线的安装座，同时为天线的金属地，辐射PCB通过四周金属支撑柱固定在底板上；金属支撑柱位于辐射PCB和底板之间；天线罩安装在底板上保护整个天线结构；射频电缆组件的法兰安装在天线罩上，另一端与固定在辐射PCB上的射频连接器相连，将天线馈电端口引出到外形侧壁，便于与信号收发设备连接。天线设计新颖，具有小型化、宽波束、高增益的辐射性能。高增益的辐射性能。高增益的辐射性能。

【技术实现步骤摘要】
一种UHF小型化低剖面天线


[0001]本专利技术涉及天线
，特别是小型化、低剖面、宽波束、高增益的天线


技术介绍

[0002]随着物联网通信设备的发展，无源天线作为物联网通信系统的重要组成部分，越来越凸显其重要的作用。特别是工作于UHF频段的物联网通信天线，该频段天线波长较长，常规设计的天线尺寸很大，因此终端设备对天线提出了小型化、低剖面、宽波束、高增益、低成本等设计要求。因此，对于高性能低剖面UHF天线的研究越来越受到相关行业的重视。
[0003]以高介电常数材料为基板的微带天线形式是常见的UHF频段天线小型化，低剖面的手段。如专利“一种双馈电UHF_RFID圆极化阅读器天线”(申请号：CN202120056485.1)，天线实现形式为双馈点陶瓷微带天线。此类天线采用高介电常数的陶瓷作为微带天线的介质基板，缩小了天线尺寸。但陶瓷基材成本高、易碎，且这种实现方式天线工作带宽窄，陶瓷材料上的印刷图形不易调试，造成这类天线加工调试难度大，产品重量大等缺点，产品成品率极低，无法进行工业化生产。
[0004]另有印刷在PCB上的折弯振子形式的天线，如专利“一种矩形小型化FPCB印制物联网天线”(申请号：CN201821204472.9)，采用将1/4波长振子天线进行多次弯折的形式来缩小天线尺寸，可将天线尺寸缩小到(0.08λ0)，但缩小天线辐射长度的同时，造成天线辐射电阻的下降，此类天线辐射效率很低，增益一般小于
‑
5dB；振子天线辐射方向图为水平，经过多次折弯后，天线辐射方向图受安装环境影响大，仅适合近距离通信或测试使用。
[0005]还有采用法向模式螺旋天线来缩小天线尺寸，如专利“一种小型化天线”(申请号：CN201920868014.3)和专利“一种小型化折线型物联网天线”(申请号：CN201821205934.9)，分别采用金属螺旋绕线和PCB印刷螺旋绕线的天线形式。法向模螺旋天线可将天线长度缩小到0.02λ0，辐射方向图为水平全向，同样受安装环境影响大，同时小型化螺旋天线性能敏感，需要设计匹配网络来调试端口驻波比，加工调试难度大。
[0006]因此，为了进一步提升低剖面UHF天线辐射性能，需要在天线设计与工程实现方面开展工作。

技术实现思路

[0007]要解决的技术问题
[0008]为了克服现有UHF小型化低剖面天线工作带宽窄，辐射增益低的技术的不足，本专利技术提供一种设计新颖、简单，具有低剖面、宽波束、高增益的辐射性能的UHF频段天线。
[0009]技术方案
[0010]一种UHF小型化低剖面天线，其特征在于包括辐射PCB、射频连接器、金属支撑柱、射频电缆组件、底板和天线罩；所述辐射PCB为印刷有环状金属图形的微波介质板，射频连接器的内、外导体分别与辐射PCB上环状金属图形的首尾连接，构成天线的辐射部分；所述
射频连接器为辐射PCB上环状金属图形的馈电装置；所述金属支撑柱将辐射PCB支撑并悬置于底板之上；所述底板作为天线的安装座，同时为天线的金属地，辐射PCB通过四周金属支撑柱固定在底板上；金属支撑柱与辐射PCB上的环状金属图形通过特定的安装距离，在天线辐射PCB与底板之间形成等效的分布电容，有效降低天线谐振频率，从而降低了天线的剖面高度；所述天线罩安装在底板上保护整个天线结构；所述射频电缆组件的法兰安装在天线罩上，另一端与固定在辐射PCB上的射频连接器相连，将天线馈电端口引出到外形侧壁，便于与信号收发设备连接。
[0011]优选地：所述辐射PCB为玻璃纤维微波介质板。
[0012]优选地：所述辐射PCB上印刷环状金属图形总长度为0.4λ0～0.6λ0，λ0为对应频率的空气波长。
[0013]优选地：所述辐射PCB印刷的环状金属图形辐射结构为半波折合振子结构，显著增加了天线的辐射电阻，提高了天线的辐射效率。
[0014]优选地：所述辐射PCB的印刷环状金属图形设有调试枝节，通过改变调试枝节的长度与宽度，可以使天线谐振频率f0在一定范围内任意调试，保证天线在各种安装环境下具有较好的端口驻波。
[0015]优选地：所述的一定范围为f0±
40MHz。
[0016]优选地：所述金属支撑柱为N个对称安装的金属柱形结构，其作用是将所述辐射PCB安装并悬置于所述底版之上。
[0017]优选地：N≥4。
[0018]优选地：所述金属支撑柱与所述底板通过螺钉短路连接，与所述辐射PCB上印刷的环状金属图形的间距为0.001λ0～0.002λ0，使天线的环状金属图形辐射结构对底板(5)形成分布电容加载，降低天线谐振频率，从而降低了天线的剖面高度。
[0019]优选地：所述天线罩为具有高透波率的保护罩。
[0020]有益效果
[0021]本专利技术提出的一种UHF小型化低剖面天线，天线设计新颖，具有小型化、宽波束、高增益的辐射性能。天线整体尺寸≤0.3λ0×
0.15λ0×
0.05λ0(λ0为对应频率的空气波长)，最大增益＞6dB，水平面3dB波束宽度＞86
°
，垂直面3dB波束宽度＞90
°
。天线结构形式简单、可靠，具备良好的工程特性，适用于不同工作平台。与现有技术相比的优点在于：
[0022](1)本专利技术中天线辐射主体为将λ0/2长度的金属线进行弯折形成环状结构，增加天线的辐射电阻，提高了天线的辐射效率；
[0023](2)本专利技术中天线增加安装底座，使天线具备覆盖半空域的宽波束、高增益的辐射性能；
[0024](3)本专利技术中通过布置多个金属支撑柱，金属支撑柱与辐射PCB上的环状金属图形之间形成分布电容加载，使整体剖面高度降低到0.05λ0以下；
[0025](4)本专利技术中金属支撑柱与辐射PCB上的环状金属图形之间形成分布电容加载，可通过改变金属支撑柱的高度，以及金属支撑柱与辐射PCB上的环状金属图形之间的距离，对天线谐振频率进行调试；
[0026](5)本专利技术中辐射PCB上的环状金属图形部分设计有特定形状的调试枝节，通过改变调试枝节的长度与宽度，可以使天线谐振频率f0在一定范围内(f0±
40MHz)任意调试。
附图说明
[0027]为了更清楚的说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一个实施例，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获得其他的附图。
[0028]图1为本专利技术的天线整体结构示意图，天线外形尺寸≤0.3λ0×
0.15λ0×
0.05λ0；
[0029]图2为本专利技术的天线的端口驻波比图，VSWR≤2工作带宽为1.8％；
[0030]图3为本专利技术的天线的水平面辐射方向图，3dB波束宽度86
°
；
[0031]图4为本专利技术的天线的垂直面辐射方向图，3dB波束宽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种UHF小型化低剖面天线，其特征在于包括辐射PCB(1)、射频连接器(2)、金属支撑柱(3)、射频电缆组件(4)、底板(5)和天线罩(6)；所述辐射PCB(1)为印刷有环状金属图形的微波介质板，射频连接器(2)的内、外导体分别与辐射PCB(1)上环状金属图形的首尾连接，构成天线的辐射部分；所述射频连接器(2)为辐射PCB(1)上环状金属图形的馈电装置；所述金属支撑柱(3)将辐射PCB(1)支撑并悬置于底板(5)之上；所述底板(5)作为天线的安装座，同时为天线的金属地，辐射PCB(1)通过四周金属支撑柱(3)固定在底板(5)上；金属支撑柱(3)与辐射PCB(1)上的环状金属图形通过特定的安装距离，在天线辐射PCB(1)与底板(5)之间形成等效的分布电容，有效降低天线谐振频率，从而降低了天线的剖面高度；所述天线罩(6)安装在底板(5)上保护整个天线结构；所述射频电缆组件(4)的法兰安装在天线罩(6)上，另一端与固定在辐射PCB(1)上的射频连接器(2)相连，将天线馈电端口引出到外形侧壁，便于与信号收发设备连接。2.根据权利要求1所述的一种UHF小型化低剖面天线，其特征在于所述辐射PCB(1)为玻璃纤维微波介质板。3.根据权利要求1所述的一种UHF小型化低剖面天线，其特征在于所述辐射PCB(1)上印刷环状金属图形总长度为0.4λ0～0.6λ0，λ0为对应频率的空气波...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱瑞龙，曹诞，张文，张怡萍，贾朝锋，
申请(专利权)人：西安矩阵无线科技有限公司，
类型：发明
国别省市：