一种DAB天线及电子设备的制作方法

一种dab天线及电子设备
技术领域
1.本发明涉及信号传输领域，特别是涉及一种dab天线及电子设备。


背景技术：

2.随着数字技术的发展，数字业务已经在大多数城市中得到了广泛的应用，而高质量的数字收发天线可以有效地利用发射机的功率并降低对接收设备的指标要求，因此，研究高性能的数字收发天线，以能够有效地促进数字业务的发展和提高移动数字网络的覆盖率是十分必要的。其中，dab(digital audio broadcasting，数字信号广播)相比于am(amplitude modulation，调幅)和fm(frequency modulation，调频)而言，性能较好。但现有的dab天线存在辐射范围窄和增益低的缺点。因此，研发一种dab天线以提高天线的辐射范围及增益是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种dab天线及电子设备，天线的体积较小，所有辐射贴片的电流相位相同，从而使本技术中的dab天线的方向图在水平面为全向辐射，具有较高的增益，且辐射范围较大。
4.为解决上述技术问题，本发明提供了一种dab天线，包括：
5.介质基板；
6.同轴馈线，设置于所述介质基板的中轴线处，所述同轴馈线的一端作为馈点；
7.2n个辐射贴片，其中，n个所述辐射贴片设置于所述介质基板的正面，且与所述同轴馈线的内芯连接，另外n个所述辐射贴片设置于所述介质基板的反面，且与所述同轴馈线的表皮连接，n为正整数；
8.微带传输线，所述微带传输线与所述辐射贴片沿所述同轴馈线方向交叉设置且所述辐射贴片和与其相邻的辐射贴片连接，所述微带传输线的长度满足使相邻两个所述辐射贴片的电流发生倒相。
9.优选地，所述微带传输线的长度为所述dab天线带宽的中心频点的波长的一半。
10.优选地，所述辐射贴片的宽度由所述同轴馈线的中部至两侧递减。
11.优选地，所述辐射贴片包括第一辐射贴片，所述第一辐射贴片包括矩形贴片部和梯形贴片部，所述梯形贴片部的长底边与所述矩形贴片部的一侧边连接，且二者长度相等，所述辐射贴片的对称轴沿所述同轴馈线方向设置。
12.优选地，所述辐射贴片还包括矩形结构的第二辐射贴片，且所述第二辐射贴片沿所述同轴馈线方向的长度与所述述第一辐射贴片沿所述同轴馈线方向的长度相等。
13.优选地，所述第一辐射贴片沿所述同轴馈线方向的长度在48mm-56mm之间，所述梯形贴片部沿所述同轴馈线方向的长度在19mm-21mm之间。
14.优选地，所述辐射贴片的宽度的最大值在28mm-35mm之间，所述辐射贴片的宽度的最小值在15mm-20mm之间。
15.优选地，所述微带传输线的长度在55mm-65mm之间。
16.优选地，所述介质基板正面的n个所述辐射贴片和所述微带传输线所形成的整体结构，绕所述介质基板的中心轴旋转180度后，与反面的n个所述辐射贴片和所述微带传输线所形成的整体结构重合；
17.其中，中心轴为垂直于所述同轴馈线的轴线。
18.为解决上述技术问题，本发明还提供了一种电子设备，包括上述所述的dab天线。
19.本技术提供了一种dab天线，应用于信号传输领域，主要用于信号的发送和接收。该天线包括介质基板和设置于介质基板上的同轴馈线、辐射贴片和微带传输线，本技术中的天线的辐射单元采用贴片的形式，由于贴片的体积较小，因此可以减小天线的体积。进一步的，由于位于介质基板两面的辐射贴片分别与同轴馈线的内芯和表皮连接，且微带传输线的长度可以使相邻两个辐射贴片上的电流发生倒相，因此，在信号传输过程中，所有辐射贴片的电流相位相同，从而使本技术中的dab天线的方向图在水平面为全向辐射，具有较高的增益，且辐射范围较大。
20.本技术还提供了一种电子设备，与上述描述的dab天线具有相同的有益效果。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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获得其他的附图。
22.图1为本发明提供的一种dab天线的示意图；
23.图2a为本发明提供的一种介质基板的正面具体实现示意图；
24.图2b为本发明提供的一种介质基板的反面具体实现示意图；
25.图3为本发明提供的一种dab天线在垂直面方向性图；
26.图4为本发明提供的一种dab天线的水平面方向性图；
27.图5为本发明提供的一种dab天线的仿真增益示意图；
28.图6为本发明提供的一种不同结构的辐射贴片下的水平面方向图的对比示意图；
29.图7为本发明提供的梯形贴片部沿所述同轴馈线方向的不同长度对应的增益的对比示意图；
30.图8为本发明提供的一种微带传输线的长度与天线输出阻抗之间的关系示意图；
31.图9为本发明提供的一种微带传输线的宽度和天线输出阻抗之间的关系示意图。
具体实施方式
32.本发明的核心是提供一种dab天线及电子设备，天线的体积较小，所有辐射贴片的电流相位相同，从而使本技术中的dab天线的方向图在水平面为全向辐射，具有较高的增益，且辐射范围较大。
33.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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
在没有做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。
34.请参照图1，图1为本发明提供的一种dab天线的示意图，该天线包括：
35.介质基板101；
36.同轴馈线102，设置于介质基板101的中轴线处，同轴馈线102的一端作为馈点；
37.2n个辐射贴片103，其中，n个辐射贴片103设置于介质基板101的正面，且与同轴馈线102的内芯连接，另外n个辐射贴片103设置于介质基板101的反面，且与同轴馈线102的表皮连接，n为正整数；
38.微带传输线104，微带传输线104与辐射贴片103沿同轴馈线102方向交叉设置且辐射贴片103和与其相邻的辐射贴片103连接，微带传输线104的长度满足使相邻两个辐射贴片103的电流发生倒相。
39.具体地，本技术中dab天线包括介质基板101、同轴馈线102、辐射贴片103及微带传输线104，其工作原理为：
40.本技术中天线中的辐射单元采用贴片的结构，以对电磁信号进行发射或接收，相比于现有技术中使用金属筒的方式而言，本技术中的天线的体积和尺寸均较小。
41.进一步的，本技术中的将每n个辐射贴片103分别设置于所述介质基板101的两面，然后每面中的辐射贴片103通过微带传输线104串联而成，也即是，辐射贴片103与微带传输线104交叉设置，以使相邻的两个辐射贴片103连接。此时，介质基板101的一面(正面或反面)作为辐射面，那么另一面作为参考地。正面和反面中的任意一个均可作为辐射面或参考地，也即，正面和反面均可以辐射射频能量。
42.进一步的，由于本技术中正面的辐射贴片103与同轴馈线102的内芯连接，反面的辐射贴片103与同轴馈线102的表皮连接，因此正面的辐射贴片103与反面的辐射贴片103之间存在180度的相位差。因此，本技术中在对微带天线的长度进行设置时，应使其满足能将相邻两个辐射贴片103上的电流发生导向的功能。此时，所有辐射贴片103上的电流流向相同，对应的电磁信号的方向也相同，电场在远区是相互叠加的，电磁信号的波束指向边射方向，使得本技术中的天线的增益较大，提高本技术中的天线向某一方面发射信号的能力。
43.需要说明的是，本技术中的同轴馈线102中作为馈电的一端与辐射贴片103和/或的微带传输线104连接，另一端不连接。此外，同轴馈线102馈电时采用sma射频接头。
44.进一步的，本实施例在此提供一组介质基板101的优选尺寸，如图2a，其中，介质基板101的长度l
sub
＝798mm，介质基板101的宽度w
sub
＝50mm，介质基板101的厚度h＝1.5mm。当然，具体尺寸不限于上述举例。
45.此外，本技术中所使用的dab的抗干扰能力较强、发射功率较小、音质较好(为cd级音质)、频谱利用较高。因此，将其应用于天线时，可以增强天线的抗干扰能力、减小天线的发射功率t、提高信号质量及拓宽天线的频谱。
46.综上，本技术中的天线由于采用贴片的结构，因此天线的体积较小，且所有辐射贴片103的电流相位相同，从而使本技术中的dab天线的方向图在水平面为全向辐射，具有较高的增益，且辐射范围较大。
47.在上述实施例的基础上：
48.作为一种优选的实施例，介质基板101正面的n个辐射贴片103和微带传输线104所形成的整体结构，绕介质基板101的中心轴旋转180度后，与反面的n个辐射贴片103和微带
传输线104所形成的整体结构重合；
49.其中，中心轴为垂直于同轴馈线102的轴线。
50.本实施例旨在对介质基板101正面和反面上设置的辐射贴片103和微带传输线104的结构进行限定。具体的，请参照图2a和图2b，图2a为本发明提供的一种介质基板的正面具体实现示意图，图2b为本发明提供的一种介质基板的反面具体实现示意图。图2a和图2b中均包括7个辐射贴片103和7个微带传输天线。其中，正面的7个辐射贴片103和7个微带传输天线形成的整体结构和反面的7个辐射贴片103和7个微带传输天线形成的整体结构完全相同，且正面的整体结构沿垂直于同轴馈线102的对称轴旋转180度后，与反面的整体结构完全重合。
51.通过上述描述的辐射贴片103与微带传输线104交叉设置，且正面和反面的辐射贴片103也是交叉设置的方式，具体地，假设图2a中的右侧和图2b中的右侧为同轴馈线102中作为馈电的一端，则正面中辐射贴片103和微带传输线104的连接方式可以依次为辐射贴片103-微带传输线104-辐射贴片103
‑……
辐射贴片103-微带传输线104，反面中辐射贴片103和微带传输线104的连接方式可以依次为微带传输线104-辐射贴片103-微带传输线104
……
微带传输线104-辐射贴片103，也即正面和反面中的辐射贴片103也是交叉设置，保证在同轴馈线102馈电时，各个辐射贴片103上的电流的相位相同。
52.需要说明的是，本技术中的正面的整体结构沿垂直于同轴馈线102的对称轴旋转180度与反面的整体结构完全重合，因此，本技术中的对称轴为垂直于同轴馈线102且与介质基板101的正面和反面平行的对称轴线，并不是垂直于同轴馈线102且与介质基板101的正面和的反面垂直的对称轴线。
53.作为一种优选的实施例，辐射贴片103的宽度由同轴馈线102的中部至两侧递减。
54.本实施例旨在对多个辐射贴片103的宽度尺寸进行限定，具体地，辐射贴片103的宽度由同轴馈线102的中部至两侧递减，通俗来说，最中央的辐射贴片103的宽度最大，然后越靠边侧的辐射贴片103的宽度越小，最靠近介质基板101边侧的辐射贴片103的面积最小。具体可参照图2a和图2b，可见，在7个辐射贴片103中，第四个辐射贴片103的宽度最大，且由第四个至左侧的第三个、第二个、第一个的宽度逐渐减小，由第四个至右侧的第五个、第六个、第七个的宽度逐渐减小。
55.本实施例中对辐射贴片103的具体形状或结构不做特别的限定，只要满足辐射贴片103的宽度由同轴馈线102的中部至两侧递减即可。
56.此时，由于本技术中天线中的辐射贴片103的宽度依次递减，因此，本技术中的天线可以对各个辐射源进行不等幅的馈电，可以有效的控制各个单元的辐射强度，避免在偏离中心频率时，副瓣电平过高，降低损耗，提高主瓣电平，提高增益。
57.具体可参照图3、图4和图5，图3为本发明提供的一种dab天线在垂直面方向性图，图4为本发明提供的一种dab天线的水平面方向性图，图5为本发明提供的一种dab天线的仿真增益示意图。可见，图3中90度和270度方向的主瓣较大，其余方向的副瓣较小。图4中水平面方向性图的不圆度较好。图5中，天线在1.468ghz处的增益较大。也即，经实验证明，本技术中辐射贴片103的宽度由同轴馈线102的中部至两侧递减结构可以增大天线的增益，增大主瓣电平，减小副瓣电平，降低功耗，提高天线在某一方向传输信号的能力和质量。
58.作为一种优选的实施例，辐射贴片103包括第一辐射贴片103，第一辐射贴片103包
括矩形贴片部和梯形贴片部，梯形贴片部的长底边与矩形贴片部的一侧边连接，且二者长度相等，辐射贴片103的对称轴沿同轴馈线102方向设置。
59.本实施例旨在提供一种辐射贴片103的具体结构，其中，可以但不限于包括矩形贴片部和梯形贴片部组合而成的第一辐射贴片103。此时，在上述实施例的基础上，不仅辐射贴片103的宽度自同轴馈线102的中部至两侧递减，进一步的，第一辐射贴片103自身的结构的宽度也自同轴馈线102的中部至两侧递减(具体地，靠近同轴馈线102中部的为矩形贴片部的宽度，宽度较宽，靠近同轴馈线102两侧的为梯形贴片部的短底边，宽度较窄)。
60.具体可参照图2a和图2b，如图2a和图2b中自左侧至右侧的第二个、第三个、第五个及第六个辐射贴片103，均为上述描述的第一辐射贴片103的结构，且第三个辐射贴片103的矩形的宽度小于等于第四个辐射贴片103的矩形的宽度，第二个辐射贴片103的矩形的宽度小于等于第三个辐射贴片103中梯形贴片部的短底边的宽度，第一辐射贴片103的宽度小于等于第二个辐射贴片103中梯形贴片部的短底边的宽度。同样的，第五个辐射贴片103的矩形的宽度小于等于第四个辐射贴片103的矩形的宽度，第六个辐射贴片103的矩形的宽度小于等于第五个辐射贴片103中梯形贴片部的短底边的宽度，第七辐射贴片103的宽度小于等于第六个辐射贴片103中梯形贴片部的短底边的宽度。
61.本实施例中的结构可以降低副瓣天平，从而获得较好的不圆度，展宽天线带宽，提高天线增益，有效的改善了天线主波束的偏移。
62.作为一种优选的实施例，辐射贴片103还包括矩形结构的第二辐射贴片103，且第二辐射贴片103沿同轴馈线102方向的长度与述第一辐射贴片103沿同轴馈线102方向的长度相等。
63.本实施例旨在提供另一种辐射贴片103的具体结构，辐射贴片103除了包括上述描述的包括矩形贴片部和梯形贴片部的第一辐射贴片103之外，还包括为矩形结构的第二辐射贴片103，也即是，辐射贴片103可以包括两种结构。
64.可参照图2a和图2b，在一具体实施例中，第一个辐射贴片103、第四个辐射贴片103和第七个辐射贴片103可以选用矩形结构，其余选用上述描述的渐变的半梯形结构(也即是第一辐射贴片103的结构)。此时对应的天线的水平面方向图的不圆度较好。
65.请参照图6，图6为本发明提供的一种不同结构的辐射贴片下的水平面方向图的对比示意图。具体地，图6为辐射贴片103分别为梯形、矩形和渐变的半梯形结构在1.468ghz处的水平面方向图对比图，可见，渐变的半梯形结构的不圆度最好。
66.综上，本技术中的结构可以使天线获得较好的不圆度。
67.作为一种优选的实施例，第一辐射贴片103沿同轴馈线102方向的长度在48mm-56mm之间，梯形贴片部沿同轴馈线102方向的长度在19mm-21mm之间。
68.具体地，本实施例旨在限定第一辐射贴片103的尺寸，其中，第一辐射贴片103的长度可以在48mm-56mm之间，优选51mm(表示为图2a中的l
patch
)；梯形贴片部沿同轴馈线102方向的长度在19mm-21mm之间，优选为20mm(表示为图2a中的c1)。具体可参照图7，图7为本发明提供的梯形贴片部沿所述同轴馈线方向的不同长度对应的增益的对比示意图，当梯形部分长度c1＝20mm、c1＝30mm和c1＝40mm时，天线的增益s
11
值均在-25db以下，中心频率在1.46～1.47ghz频带范围内；当c1＝25mm、c1＝35mm时，天线增益s
11
值均在-20db左右，中心频率在1.485～1.49ghz频带范围内。由图7中可以看出，c1＝20mm时，天线的中心频率为
1.468ghz，增益s
11
值最优。
69.作为一种优选的实施例，辐射贴片103的宽度的最大值在28mm-35mm之间，辐射贴片103的宽度的最小值在15mm-20mm之间。
70.具体地，本实施例旨在限定辐射贴片103的尺寸，其中，辐射贴片103的宽度最大值可以在28mm-35mm之间，优选30mm(表示为图2b中的w
patchmax
)；宽度的最小值在15mm-20mm之间，优选为15mm(表示为图2a中的w
patchmin
)。
71.作为一种优选的实施例，微带传输线104的长度为dab天线带宽的中心频点的波长的一半。
72.具体地，在一具体实施例中，微带传输线104的长度为dab天线带宽的中心频点的波长的一半，假设中心频点的波长为λg，则微带传输线104的长度为1/2λg。
73.作为一种优选的实施例，微带传输线104的长度在55mm-65mm之间。
74.本实施例旨在提供微带传输线104的长度的具体实现范围，其中，可以但不限于在55mm至65mm之间。
75.但对应微带传输线104的优选实施例，具体可参照图8，图8为本发明提供的一种微带传输线的长度与天线输出阻抗之间的关系示意图。图8中，l
feed
为微带传输线104的长度，为保证各个辐射贴片103的电流流向相同，理论上长度l
feed
应为半个介质波长(与上述中心频率的波长的一般相同)，由图8可以看出，在l
feed-63mm时，长度接近半个介质波长，此时天线匹配最好，因此，微带传输线104的长度优选63mm。
76.作为一种优选的实施例，微带传输线104的宽度在7mm-13,mm之间。
77.具体地，请参照图9，图9为本发明提供的一种微带传输线的宽度和天线输出阻抗之间的关系示意图。图9中，w
feed
表示微带传输线104的宽度，可见，在微带传输线104的宽度从10mm增加到20mm时，中心频率向左偏移，天线匹配越来越差，所以微带传输先的宽度不宜过宽。经过细微优化，在一具体实施例中，w
feed
＝9mm时，dab天线的匹配最优。
78.需要说明的是，在微带传输线104是均匀结构时，微带传输线104的辐射非常小，可以忽略，即传输模可以认为不存在。辐射模是存在于介质基板101内外表面，由各辐射单元交替处的电压源激励起的辐射电流引起的模式，是最主要的辐射模式。
79.一种电子设备，包括上述的dab天线。
80.为解决上述技术问题，本发明还提供了一种电子设备，对于电子设备的介绍请参照上述实施例，本技术在此不再赘述。
81.需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
82.专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些
功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
83.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。