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    • 专利摘要:
    本实用新型提供了一种应用于5G和6G频段的小型化WiFi天线，包括介质基板，具有相向的第一侧面和第二侧面；第一辐射线路，设置在第一侧面上，包含顺次设置的一个第一辐射贴片、两个第二辐射贴片和三个第一辐射贴片，以及设在相邻辐射贴片间的馈电线；第二辐射线路，设置在第二侧面上，包含顺次设置的三个第一辐射贴片和两个第二辐射贴片，以及设在相邻辐射贴片间的馈电线；第一辐射贴片和第二辐射贴片与馈电线连接的部位设有突起部。该应用于5G和6G频段的小型化WiFi天线能同时覆盖5.15‑5.85GHz和5.925‑7.125GHz频段，且具备体积小、宽带宽、高增益和低不圆度的特性。
    公开号:CN214336916U
    申请号:CN202120361035.3U
    申请日:2021-02-07
    公开日:2021-10-01
    发明作者:梁胜；冯波涛；刘雅琦
    申请人:Shenzhen South Star Technology Co ltd；
    IPC主号:H01Q1-38
    专利说明:
    [n0001] 本实用新型涉及无线通信技术领域，具体的，涉及一种应用于5G和6G 频段的小型化WiFi天线。
    [n0002] 随着第五代(5G)无线通信系统的建设和终端设备已逐步定型并步入商用阶段。第六代(6G)移动通信系统已成为备受学术界和工业界瞩目的重要领域，前景广阔。毫米波和太赫兹(THz)技术在5G移动通信系统中不可或缺，而6G技术更需要往高频段发展。同时覆盖5G和6G频段的天线研究很有必要，如何在保证宽带宽的前提下明显提高增益，也是一个重要指标。因此研究一种适用于宽频带新型全向微带天线很有必要。
    [n0003] 目前已有不少对低频段例如2.75GHz-3.5GHz的WiFi天线的研究经验，但是对高频段WiFi天线的研究还不够成熟。有些采用串馈结构以提高增益，但是往往最大辐射方向不够稳定，会随着频率变化而偏移。而且许多从中心馈电的串联微带阵列具有随着单元个数的增多，带宽随之变窄的缺点。有些提出可灵活设计的毫米波阵列天线，但是结构往往较大而较为局限，不能满足高集成度的应用场景。
    [n0004] 本实用新型是为了解决上述技术问题而做出的，其目的是提供一种应用于5G和6G频段的小型化WiFi天线，能同时覆盖5.15-5.85GHz和 5.925-7.125GHz频段，且具备体积小、便于组装、宽带宽、高增益和低不圆度的特性。
    [n0005] 为了实现上述目的，本实用新型提供一种应用于5G和6G频段的小型化 WiFi天线，包括介质基板，具有相向的第一侧面和第二侧面；第一辐射线路，设置在所述介质基板的第一侧面上，包含顺次设置的一个第一辐射贴片、两个第二辐射贴片和三个第一辐射贴片，以及设在相邻两个辐射贴片间的馈电线；第二辐射线路，设置在所述介质基板的第二侧面上，包含顺次设置的三个第一辐射贴片和两个第二辐射贴片，以及设在相邻两个辐射贴片间的馈电线；所述第一侧面上的第一辐射贴片、第二辐射贴片与所述第二侧面上的第一辐射贴片、第二辐射贴片在横向上相互错位设置；所述第一辐射贴片和第二辐射贴片与所述馈电线连接的部位设有突起部。
    [n0006] 优选地，所述第一辐射贴片的两侧对称设有矩形缺口。
    [n0007] 优选地，所述第一辐射贴片的长宽为9.27mm*7.5mm，所述第二辐射贴片的长宽为9.27mm*4.5mm。
    [n0008] 优选地，所述矩形缺口的长宽为6mm*1mm，且所述矩形缺口与所述第一辐射贴片的一端的距离为1mm。
    [n0009] 优选地，所述介质基板为介电常数为4.4、厚度为1mm的FR4板。
    [n0010] 优选地，所述介质基板的长宽为128mm*7.5mm。
    [n0011] 根据上面的描述和实践可知，本实用新型所述的应用于5G和6G频段的小型化WiFi天线仅采用线性阵列天线串联馈电的方式实现较高增益，该结构既满足了高增益宽带宽的特点，同时实现了结构上的简单紧凑和E面上波束的集中性以及H面上的全向性。
    [n0012] 此外，通过将第一辐射线路和第二辐射线路交叉阵列设置，可以利用两种线路相位的相互补偿，实现较为平滑的相位变化，克服频率偏移问题，保持高增益在5G和6G频段内的稳定性。
    [n0013] 另外，本实用新型中第一辐射线路设置六个辐射贴片，第二辐射线路设置五个辐射贴片，其方向图中主波束较窄，副瓣尾瓣较小，在覆盖 5.15-5.85GHz和5.925-7.125GHz频段的同时保持了较高的增益指标。
    [n0014] 此外，在第一辐射贴片上设置矩形缺口，通过调整该矩形缺口的位置和尺寸可以弥补要求指标的微小变动，使得天线结构灵活可调，满足一定范围内的频率变动。
    [n0015] 图1为本实用新型的应用于5G和6G频段的小型化WiFi天线的第一侧面的结构示意图。
    [n0016] 图2为本实用新型的应用于5G和6G频段的小型化WiFi天线的第二侧面的结构示意图。
    [n0017] 图3为图1中A部的放大图。
    [n0018] 图4为本实用新型的应用于5G和6G频段的小型化WiFi天线的驻波比图。
    [n0019] 图5为本实用新型的应用于5G和6G频段的小型化WiFi天线的辐射效率图。
    [n0020] 图6为本实用新型的应用于5G和6G频段的小型化WiFi天线的增益图。
    [n0021] 图7为本实用新型的应用于5G和6G频段的小型化WiFi天线在5.2GHz 频率下的方向图。
    [n0022] 图8为本实用新型的应用于5G和6G频段的小型化WiFi天线在6GHz频率下的方向图。
    [n0023] 图9为本实用新型的应用于5G和6G频段的小型化WiFi天线在7.1GHz 频率下的方向图。
    [n0024] 图10为本实用新型中的第一辐射贴片端部不设突起部时的电压分布图。
    [n0025] 图11为本实用新型中的第二辐射贴片端部设置突起部后的电压分布图。
    [n0026] 图中的附图标记为：
    [n0027] 1、介质基板，2、第一辐射线路，3、第一辐射贴片，4、第二辐射贴片， 5、第二辐射线路，6、突起部，7、矩形缺口，8、馈电线。
    [n0028] 现在将参考附图更全面地描述示例性实施方式。然而，示例性实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例性实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
    [n0029] 此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。需要说明的是，本公开中，用语“包括”、“配置有”、“设置于”用以表示开放式的包括在内的意思，并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象数量或次序的限制；术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
    [n0030] 除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
    [n0031] 图1为本实用新型的应用于5G和6G频段的小型化WiFi天线的第一侧面的结构示意图。图2为本实用新型的应用于5G和6G频段的小型化WiFi天线的第二侧面的结构示意图。图3为图1中A部的放大图。
    [n0032] 请参考图1至图3，所述应用于5G和6G频段的小型化WiFi天线包含有一介质基板1，介质基板1在该实施例中为介电常数为4.4、长度为128mm、宽度为7.5mm、厚度为1mm的FR4板，在一定程度上能够降低天线的制作成本，其具有相向设置的第一侧面和第二侧面，图1示出了第一侧面上的结构，图2 示出了第二侧面上的结构。
    [n0033] 在介质基板1的第一侧面上设置有第一辐射线路2，该第一辐射线路2包括：自下至上顺次设置的一个第一辐射贴片3、两个第二辐射贴片4和三个第一辐射贴片3。在相邻的第一辐射贴片3与第二辐射贴片4之间、第一辐射贴片3与第一辐射贴片3之间、第二辐射贴片4与第二辐射贴片4之间设有馈电线8，从而将相邻的辐射贴片连接在一起，形成第一辐射线路2。在第一侧面下端的第一辐射贴片3的下端部设有馈电点，用于与天线馈线相连，从而向第一辐射线路2内馈入电信号。
    [n0034] 在介质基板1的第二侧面上设置有第二辐射线路5，该第二辐射线路5包括：自下至上顺次设置的三个第一辐射贴片3和两个第二辐射贴片4。在相邻的第一辐射贴片3与第二辐射贴片4之间、第一辐射贴片3与第一辐射贴片3 之间、第二辐射贴片4与第二辐射贴片4之间设有馈电线8，从而将相邻的辐射贴片连接在一起，形成第二辐射线路5。另外在下端的第一辐射贴片3和上端的第二辐射贴片4的端部分别设有一条馈电线8，其中下端的馈电线8的端部设有馈电点用于和天线馈线连接，上端的馈电线8作为辐射线路的一部分辐射信号。
    [n0035] 需要注意的是，第一侧面上的第一辐射贴片3、第二辐射贴片4与第二侧面上的第一辐射贴片3、第二辐射贴片4在横向上相互错位设置，避免两个侧面上的辐射贴片重叠，而造成信号干扰，降低辐射效率。
    [n0036] 此外，如图3所示，在第一辐射贴片3和第二辐射贴片4与馈电线8连接的部位设置有突起部6，即馈电线8与第一辐射贴片3侧边之间夹角呈钝角，馈电线8与第二辐射贴片4侧边之间夹角呈钝角，而传统的馈电线与辐射贴片均为垂直连接。如图10和图11所示，分别示出了第一辐射贴片端部不设突起部时的电压分布图和第二辐射贴片端部设置突起部后的电压分布图，图 10中的电压存在畸变且电流连续性差，影响天线的带宽，而图11中的电压不存在畸变且电流连续性良好。参考该两图可以看出本实用新型中的辐射贴片设置突起部后可解决电流不连续性和电压畸变的问题，有助于拓宽天线的带宽。
    [n0037] 在该实施例中，第一辐射贴片3的两侧对称设有矩形缺口7，通过对该矩形缺口7进行位置移动和尺寸变化可以弥补要求指标(例如驻波比、不圆度等)的微小变化。具体地说，第一辐射贴片3的长宽为9.27mm*7.5mm，矩形缺口7的长宽为6mm*1mm，且所述矩形缺口7与所述第一辐射贴片3的一端的距离为1mm。第二辐射贴片4的长宽为9.27mm*4.5mm。
    [n0038] 图4为本实用新型的应用于5G和6G频段的小型化WiFi天线的驻波比图。该图中示出了上述应用于5G和6G频段的小型化WiFi天线在5.0GHz-7.5GHz 频段内的驻波比曲线图，从图中可知悉在WiFi5GHz频段(5.15GHz-5.85GHz) 和WiFi6GHz频段(5.925GHz-7.125GHz)内的驻波比均小于2，确保小型化 WiFi天线可应用于WiFi5GHz和6GHz频段内，具有一定的实用价值。
    [n0039] 图5为本实用新型的应用于5G和6G频段的小型化WiFi天线的辐射效率图。该图中示出了上述应用于5G和6G频段的小型化WiFi天线在 5.0GHz-7.5GHz频段内的辐射效率曲线图，从图中可知悉在WiFi5GHz频段 (5.15GHz-5.85GHz)和WiFi6GHz频段(5.925GHz-7.125GHz)内的辐射效率均大于0.65，确保小型化WiFi天线在应用于WiFi5GHz和6GHz频段时，具有较高的辐射效率。
    [n0040] 图6为本实用新型的应用于5G和6G频段的小型化WiFi天线的增益图。该图中示出了上述应用于5G和6G频段的小型化WiFi天线在5.0GHz-7.5GHz 频段内的增益曲线图，从图中可知悉在WiFi5GHz频段(5.15GHz-5.85GHz) 和WiFi6GHz频段(5.925GHz-7.125GHz)内的增益均在5dBi以上，并且保持较为稳定。
    [n0041] 图7为本实用新型的应用于5G和6G频段的小型化WiFi天线在5.2GHz 频率下的方向图。图中示出了上述WiFi全向天线在5.2GHz频率下H面(平行于第一侧面的平面)和E面(垂直于介质基板长向的平面)的主极化曲线图和交叉极化曲线图，从图中可以知悉H面在5.2GHz频率下主极化的最小增益到最大增益的变化范围不超过2dBi，即不圆度小于2dBi，且交叉极化也均在-25dBi以下，控制在了理想的范围内。
    [n0042] 图8为本实用新型的应用于5G和6G频段的小型化WiFi天线在6GHz频率下的方向图。图中示出了上述WiFi全向天线在6GHz频率下H面(平行于第一侧面的平面)和E面(垂直于介质基板长向的平面)的主极化曲线图和交叉极化曲线图，从图中可以知悉H面在6GHz频率下主极化的最小增益到最大增益的变化范围不超过2dBi，即不圆度小于2dBi，且交叉极化也均在-30dBi 以下，控制在了理想的范围内。
    [n0043] 图9为本实用新型的应用于5G和6G频段的小型化WiFi天线在7.1GHz 频率下的方向图。图中示出了上述WiFi全向天线在7.1GHz频率下H面(平行于第一侧面的平面)和E面(垂直于介质基板长向的平面)的主极化曲线图和交叉极化曲线图，从图中可以知悉H面在7.1GHz频率下主极化的最小增益到最大增益的变化范围不超过2dBi，即不圆度小于2dBi，且交叉极化也均在-20dBi以下，控制在了理想的范围内。
    [n0044] 综上，该WiFi全向天线在整个目标频段内的三个频点(5.2GHz、6GHz和 7.1GHz)上呈现了H面不圆度小(小于2dBi)，交叉极化低(-20dBi以下)，具有较好的全向辐射性能。
    [n0045] 对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
    权利要求:
    Claims (6)
    [0001] 1.一种应用于5G和6G频段的小型化WiFi天线，其特征在于，包括：
    介质基板，具有相向的第一侧面和第二侧面；
    第一辐射线路，设置在所述介质基板的第一侧面上，包含顺次设置的一个第一辐射贴片、两个第二辐射贴片和三个第一辐射贴片，以及设在相邻两个辐射贴片间的馈电线；
    第二辐射线路，设置在所述介质基板的第二侧面上，包含顺次设置的三个第一辐射贴片和两个第二辐射贴片，以及设在相邻两个辐射贴片间的馈电线；
    所述第一侧面上的第一辐射贴片、第二辐射贴片与所述第二侧面上的第一辐射贴片、第二辐射贴片在横向上相互错位设置；
    所述第一辐射贴片和第二辐射贴片与所述馈电线连接的部位设有突起部。
    [0002] 2.如权利要求1所述的应用于5G和6G频段的小型化WiFi天线，其特征在于，所述第一辐射贴片的两侧对称设有矩形缺口。
    [0003] 3.如权利要求2所述的应用于5G和6G频段的小型化WiFi天线，其特征在于，所述第一辐射贴片的长宽为9.27mm*7.5mm，所述第二辐射贴片的长宽为9.27mm*4.5mm。
    [0004] 4.如权利要求2所述的应用于5G和6G频段的小型化WiFi天线，其特征在于，所述矩形缺口的长宽为6mm*1mm，且所述矩形缺口与所述第一辐射贴片的一端的距离为1mm。
    [0005] 5.如权利要求1至4中任一项所述的应用于5G和6G频段的小型化WiFi天线，其特征在于，所述介质基板为介电常数为4.4、厚度为1mm的FR4板。
    [0006] 6.如权利要求5所述的应用于5G和6G频段的小型化WiFi天线，其特征在于，所述介质基板的长宽为128mm*7.5mm。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
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    2021-10-01| GR01| Patent grant|
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