多层天线结构和天线

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多层天线结构和天线\n技术领域\n[0001] 本发明涉及天线领域，具体而言，涉及一种多层天线结构和天线。\n背景技术\n[0002] 在各种无线设备中，天线是非常重要的一个组成部分，其主要功能在于对无线信号的发射和接收。而随着天线技术的不断发展，对于天线本身的辐射性能、接收性能以及美观都有了更高的要求。\n[0003] 5GHz频段是国际通用的免许可频段，在该频段上存在大量的无线设备，而各类的无线设备由于其尺寸的限制，会需要对天线的尺寸进行进一步压缩，同时还需要保证很好的天线性能。但是，现有的天线在厚度较薄时，无法达到较好的天线性能(如相对带宽等)；\n在天线具有较高的性能时，其厚度往往会更厚。因此，现有的天线在满足厚度要求时无法满足天线性能的要求，在满足性能要求时又无法减薄厚度。\n[0004] 针对现有技术中的天线无法兼顾性能和厚度要求的问题，目前尚未提出有效的解决方案。\n发明内容\n[0005] 本发明实施例提供了一种多层天线结构和天线，以至少解决天线无法兼顾性能和厚度要求的技术问题。\n[0006] 根据本发明实施例的一个方面，提供了一种多层天线结构，包括依次设置的上层介质基板、中间层介质基板、下层介质基板和反射板，其中：所述上层介质基板的上表面设置有寄生贴片；所述中间层介质基板与所述上层介质基板间隔设置，在所述中间层介质基板的上表面设置有辐射贴片，下表面整体附着有第一金属接地层；所述下层介质基板的上表面与所述中间层介质基板的下表面紧贴设置，所述下层介质基板的下表面设置有馈电结构，上表面整体附着有第二金属接地层，其中，所述馈电结构和所述辐射贴片通过金属探针连接；以及所述反射板位于所述下层介质基板的下表面侧，与所述下层介质基板间隔有空气层。\n[0007] 进一步地，所述反射板和所述下层介质基板之间的空气层的厚度为2.0-2.1mm。\n[0008] 进一步地，所述辐射贴片的电尺寸为0.389286-0.475794。\n[0009] 进一步地，所述寄生贴片的电尺寸为0.3384225-0.4136275。\n[0010] 进一步地，所述上层介质基板和所述中间层介质基板之间设置有空气夹层。\n[0011] 进一步地，所述空气夹层的高度的电尺寸为0.023643027-0.028897033。\n[0012] 进一步地，所述中间层介质基板上设置有第一非金属化过孔，所述下层介质基板上设置有第二非金属化过孔，所述第一非金属化过孔和所述第二非金属化过孔的圆形重合，且第一非金属化过孔与所述第二非金属化过孔一一对应。\n[0013] 进一步地，所述多层天线还包括：金属探针，贯穿所述第一非金属化过孔和所述第二非金属化过孔，一端与所述辐射贴片焊接，另外一端与所述馈电结构焊接，其中，所述金属探针的长度等于所述中间层介质基板和所述下层介质基板的厚度之和。\n[0014] 进一步地，所述第一金属接地层上设置有第一圆形保护带，所述第一圆形保护带与所述中间层介质基板上的非金属化过孔的圆心重合，用于防止所述第一金属接地层短路；所述第二金属接地层上设置有第二圆形保护带，所述第二圆形保护带与所述下层介质基板上的非金属化过孔的圆心重合，用于防止所述第二金属接地层短路。\n[0015] 进一步地，所述辐射贴片和所述寄生贴片的中心对齐设置。\n[0016] 进一步地，所述上层介质基板、所述中间层介质基板、所述下层介质基板和所述反射板通过塑料螺母和螺杆相连接。\n[0017] 进一步地，所述反射板为铝板。\n[0018] 根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种多层天线，包括：上述任意一种多层天线结构，其特征在于，所述多层天线的厚度小于等于7mm。\n[0019] 进一步地，所述多层天线的相对带宽为12.5-13.5％。\n[0020] 在本发明实施例中，采用依次设置的上层介质基板、中间层介质基板、下层介质基板和反射板，其中：上层介质基板的上表面设置有寄生贴片；中间层介质基板与上层介质基板间隔设置，在中间层介质基板的上表面设置有辐射贴片，下表面整体附着有第一金属接地层；下层介质基板的上表面与中间层介质基板的下表面紧贴设置，下层介质基板的下表面设置有馈电结构，上表面整体附着有第二金属接地层，其中，馈电结构和辐射贴片通过金属探针连接；以及反射板位于下层介质基板的下表面侧，与下层介质基板间隔有空气层，通过将辐射贴片和馈电结构分别设置在相邻的两个介质基板上，可以降低馈电结构对辐射贴片的影响，从而改善了天线的交叉极化性能。同时，在馈电结构的下方设置有反射板，使得天线获得更好的前后比，并且上层介质基板和中间层介质基板之间的间隔小于现有技术的间隔，也就减少了多层天线的整体厚度，从而实现了兼顾性能和厚度的技术效果，进而解决了天线无法兼顾性能和厚度要求的技术问题。\n附图说明\n[0021] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：\n[0022] 图1是根据本发明实施例的多层天线结构的爆炸图；\n[0023] 图2是根据本发明实施例的多层天线的俯视图；\n[0024] 图3是根据本发明实施例的多层天线的仰视图；\n[0025] 图4是根据本发明实施例的多层天线的短边侧视图；以及\n[0026] 图5是根据本发明实施例的多层天线的长边侧视图的示意图。\n具体实施方式\n[0027] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。\n[0028] 需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。\n[0029] 本发明实施例提供了一种多层天线。该多层天线的厚度小于等于7mm，在5125MHz-\n5850MHz的范围内相对带宽为13％，而现有技术在天线厚度小于等于7mm时，相对带宽仅有\n5％；在达到相对带宽13％时，厚度会大于12mm。可见，本发明实施例提供的多层天线能够同时满足较薄的天线厚度和较大的相对带宽，在保证了天线的方向性辐射性能高增益的前提下，尽可能的降低了天线的厚度，实现了内置天线轻薄，高性能的需求。\n[0030] 本实施例的多层天线包括下述多层天线结构，图1示出了本实施例的多层天线结构的爆炸图。如图1所示，该多层天线结构包括依次设置的上层介质基板10、中间层介质基板30、下层介质基板50和反射板70。上层介质基板10的上表面设置有寄生贴片102；中间层介质基板30与上层介质基板10间隔设置，在中间层介质基板30的上表面设置有辐射贴片\n302，下表面整体附着有第一金属接地层；下层介质基板50的上表面与中间层介质基板30的下表面紧贴设置，下层介质基板50的下表面设置有馈电结构，上表面整体附着有第二金属接地层，其中，馈电结构(图中未示出)和辐射贴片302通过金属探针40连接；以及反射板70位于下层介质基板50的下表面侧，与下层介质基板50间隔有空气层60。在中间层介质基板\n30和下层介质基板50上设置有多个非金属化过孔，其中，中间层介质基板30上设置的第一非金属化过孔和下层介质基板50上设置的第二非金属化过孔圆孔重合，且第一非金属化过孔与第二非金属化过孔一一对应。金属探针40可以穿过中间层介质基板30的第一非金属化过孔和下层介质基板50的第二非金属化过孔，并且金属探针40的一端与中间层介质基板30上的辐射贴片焊接，另外一端与下层介质基板50上的馈电结构焊接，形成馈电辐射通路。其中，金属探针40的长度等于中间层介质基板30和下层介质基板50的厚度之和，中间层介质基板30下表面附着的第一金属接地层和下层机制基板50上表面附着的第二金属接地层紧贴。为了防止金属探针与第一金属接地层和第二金属接地层短接，在第一金属接地层和第二金属接地层上设置圆形保护带，隔离金属探针和金属接地层，使得金属探针在穿过第一非金属化过孔和第二非金属化过孔时避免与第一金属接地层和第二金属接地层短路。\n[0031] 由于辐射贴片302和馈电结构分别设置在相邻的两个介质基板上，可以降低馈电结构对辐射贴片的影响，从而改善了天线的交叉极化性能。同时，在馈电结构的下方设置有反射板70，该反射板70可以是铝板，反射板70与下层介质基板50之间具有空气层，反射板70与下层介质基板之间的空气层的厚度为2.0-2.1mm，使得天线获得更好的前后比。现有技术该空气层的厚度通常为波长的四分之一，在5GHz频段内的尺寸为9.5mm,可见本发明减少了多层天线的整体厚度。\n[0032] 可选地，上层介质基板10、中间层介质基板30、下层介质基板50和反射板70通过塑料螺母和螺杆相连接。上层介质基板10和中间层介质基板30之间设置有空气夹层20，可选地，该空气夹层的厚度的电尺寸范围为0.023643027-0.028897033。优选地，该空气夹层的厚度的电尺寸为0.02627003。\n[0033] 可选地，在上层介质基板10上设置有一个或多个寄生贴片102，寄生贴片102为正方形；在中间层介质基板30上设置有一个或多个辐射贴片302，辐射贴片302也为正方形，寄生贴片102和辐射贴片302一一对应设置，并且辐射贴片302和寄生贴片102的中心对齐设置。\n[0034] 可选地，辐射贴片的电尺寸为0.389286-0.475794。优选地，辐射贴片302的电尺寸为0.43254。\n[0035] 可选地，寄生贴片的电尺寸为0.3384225-0.4136275。优选地，寄生贴片102的电尺寸为0.376025。\n[0036] 图2是根据本发明实施例的多层天线的俯视图。图2示出了本发明实施例的多层天线的塑料螺杆80、寄生贴片102和反射板70。处于反射板70上的安装孔(图2所示白色圆孔)可以将该多层天线与安装此天线的外罩固定。\n[0037] 图3是根据本发明实施例的多层天线的仰视图。在该反射板70上设置有接线孔90，该接线孔90的一端与馈电结构连接，另外一端可以连接其他设备。\n[0038] 图4是根据本发明实施例的多层天线的短边侧视图。该测试图为具有仰角的测试图，示出了图1所示的四个寄生贴片102，辐射贴片302。辐射贴片302的电尺寸略大于寄生贴片102的电尺寸，并且辐射贴片302与寄生贴片102的中心对齐。在上层介质基板10和中间层介质基板30之间有空气夹层20，在下层介质基板50和反射板70之间设置有空气层60，有塑料螺杆80将多个介质基板和反射板固定连接，形成多层天线结构。同时，在中间层介质基板\n30的下表面和下层介质基板50上的上表面的整个内均附着有金属接地层40，通过金属探针(图4未示出)将中间层介质基板30和下层介质基板50连接起来，使得两个介质基板上的金属基底层紧贴，并且通过金属探针连接中间层介质基板上30的辐射贴片302和下层介质基板50上的馈电结构，构成馈电辐射通路。在上层介质基板10上设置的寄生贴片102与天线罩(图中未示出)的距离可以缩小到1mm，能够减小安装该多层天线的设备的体积。\n[0039] 图5是根据本发明实施例的多层天线的长边侧视图的示意图。图5是与图1对应的多层天线的侧视图的示意图，为了清晰显示多层天线的长边侧视图，图5仅示意性的示出两个寄生贴片的结构。需要说明的是，本实施例中的多层天线可以包括一个或者多个寄生贴片，相应的，该多层天线可以包括一个或多个辐射贴片。\n[0040] 本发明实施例的天线实现了低剖面特性，在5GHz频段内获得12.5-13.5％的工作频带的同时，交叉极化鉴别率为>32dB，大于一般工程要求15dB；端口隔离度小于-35dB，通常工程要求为-30dB；本实施例天线的前后比大于16dB，并且增益为13dB。\n[0041] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。