一种天线及微波移动传感器的制作方法

1.本技术属于无线通信技术领域，特别涉及一种天线及微波移动传感器。


背景技术：

2.微波移动传感器主要用于照明、安防、家电以及自动门感应器等产品上，通过其上的发射天线发射微波和接收天线接收反射波，来感应移动物体，使上述产品能够实现自动工作，具有检测灵敏度高、抗干扰能力强等优点。
3.微波移动传感器上设置的天线一般为微带天线，其具有低剖面、重量轻、尺寸小、易加工等特点。但是微带天线的最大辐射强度方向为贴片的法向方向，周边辐射强度比较弱，导致微波移动传感器的微波信号覆盖范围较小，使微波移动传感器即使在某个近距离方向，也可能出现感应盲区，降低了该类微波移动传感器的工作可靠性。
4.相关技术中，通过组合微带天线和单极子天线来增加天线辐射方向图的覆盖范围，但是上述实现方式只是把两种独立的天线通过安装板拼接在一起，这样会使天线具有多个馈电点，在与接收机或者发射机连接时，还需要额外的结构将多个馈电点组合起来，结构较复杂，不利于安装。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种无线及微波移动传感器，能够简化结构，方便安装，并能够增加天线辐射方向图的覆盖范围，提升微波移动传感器的工作可靠性。
6.第一方面，本技术实施例提供了一种天线，包括介质基片；辐射贴片，贴合于所述介质基片的一面且形成微带传输线；接地金属层，贴合于所述介质基片的另一面；直立振子，直立于所述辐射贴片的上方；馈电点，设于所述介质基片上，并且与所述辐射贴片和所述直立振子电连接。
7.在一种可能的设计中，馈电点为金属化过孔，所述金属化过孔与所述辐射贴片以及所述接地金属层电连接。
8.在一种可能的设计中，所述直立振子进行弯折设置，并且对所述金属化过孔的开设位置进行选取，以使所述天线的输入阻抗与特性阻抗相互匹配。通过以上设置，能够将发射机发出的信号功率尽可能多的传送到天线的输入端，或将天线接收到的信号功率尽可能多的传送到接收机的输入端，以减少信号功率损耗。
9.在一种可能的设计中，所述特性阻抗为50欧姆。通过将特性阻抗设置在50欧姆，能够兼顾传输功率和传输损耗。
10.在一种可能的设计中，所述直立振子呈l形结构。通过将直立振子弯折成l形，不仅能够改变天线的输入阻抗，使其与特性阻抗相匹配，还能够降低天线在介质基片法向方向上的高度，减小天线的体积，有利于天线小型化，方便安装天线。
11.在一种可能的设计中，所述天线的工作频段为5.725ghz～5.875ghz。将工作频段设置在5.725ghz～5.875ghz范围内时，天线的抗干扰能力更强。
12.在一种可能的设计中，所述介质基片呈板状结构，长边的取值范围为20mm～40mm，短边的取值范围为8mm～12mm，厚度的取值范围为1.2mm～1.6mm。介质基片的厚度影响天线的带宽，随着介质基片厚度的增加，天线的带宽相应增加。
13.在一种可能的设计中，所述介质基片由fr4等级绝缘材料或者微波介质材料构成。
14.在一种可能的设计中，所述辐射贴片呈矩形、圆形、椭圆形、多边形或者三角形中的任意一种结构。
15.第二方面，本技术实施例提供了一种微波移动传感器，包括前述任一种可能设计提供的天线。
16.本技术实施例提供的天线，通过在一个馈电点连接辐射贴片和直立振子，一方面能够减少馈电点，简化天线的结构，以方便天线接入接收机或者发射机，另一方面能够使辐射贴片和直立振子在介质基片的法向方向上重合设置，减少天线的体积，有利于天线小型化，方便安装，另外，将辐射贴片和直立振子组合设置，还能够将辐射贴片和直立振子的辐射方向图组合在一起，增加天线的辐射方向图的覆盖范围。
附图说明
17.图1是本技术一实施例提供的天线的主视结构示意图；
18.图2是本技术一实施例提供的天线的俯视结构示意图。
19.附图标记：
20.10、介质基片；20、辐射贴片；30、接地金属层；40、直立振子；50、馈电点。
具体实施方式
21.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
22.在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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技术中的具体含义。
23.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
24.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“上”、“底”、“前”、“后”等指示的方位或者位置关系(若有的话)为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者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技术的限制。
25.第一方面，本技术实施例提供了一种天线，通过一个馈电点连接辐射贴片和直立振子，避免了将两种天线组合在一起时具有多个馈电点的情况发生，方便天线接入接收机或者发射机，而且将辐射贴片和直立振子组合在一起能够增加天线的辐射方向图的辐射范围。
26.图1是本技术一实施例提供的天线的主视结构示意图。图2是本技术一实施例提供的天线的俯视结构示意图。如图1-2所示，本技术实施例提供的天线包括介质基片10、辐射贴片20、接地金属层30以及直立振子40。
27.其中，辐射贴片20贴合于介质基片10的一面且形成微带传输线，接地金属层30覆盖并贴合于介质基片10的另一面，直立振子40直立设于辐射贴片20的上方，馈电点50设于介质基片10上，并且与辐射贴片20和直立振子40电连接。
28.具体地，如图1-2所示，在本技术实施例中，馈电点50为贯穿辐射贴片20、介质基片10与接地金属层30的金属化过孔，金属化过孔与辐射贴片20以及接地金属层30电连接，馈电点50与馈线连接，以将天线接入到接收机或者发射机。
29.在这里，辐射贴片20和直立振子40是谐振天线，功能是将馈线输送的发射机末级回路产生的高频振荡电流转化为电磁波并辐射出去，或者将接收的电磁波转化为高频振荡电流输入馈线，再经馈线将高频振荡电流送到接收机输入回路。接地金属层30是构成天线的必要结构，与辐射贴片20和直立振子40形成谐振腔，使电磁波的辐射和接收指向辐射贴片20的上半空间(辐射贴片20远离接地金属层30的一侧)。
30.本技术实施例提供的天线，通过在一个馈电点50连接辐射贴片20和直立振子40，一方面能够减少馈电点50，简化天线的结构，以方便天线接入接收机或者发射机，另一方面能够使辐射贴片20和直立振子40在介质基片10的法向方向上重合设置，减少天线的体积，有利于天线小型化，方便安装，另外，将辐射贴片20和直立振子40组合设置，还能够将辐射贴片20和直立振子40的辐射方向图组合在一起，增加天线的辐射方向图的覆盖范围。
31.进一步地，在本技术实施例中，直立振子40进行弯折设置，并且对金属化过孔的开设位置进行选取，使天线的输入阻抗与馈线的特性阻抗相互匹配。通过以上设置，能够将发射机发出的信号功率尽可能多的传送到天线的输入端，或将天线接收到的信号功率尽可能多的传送到接收机的输入端，以减少信号功率的损耗。
32.具体地，在本技术实施例中，特性阻抗为50欧姆。通过将特性阻抗设置在50欧姆，能够兼顾传输功率和传输损耗，即在增大传输功率的同时能够最大程度的减少传输损耗。
33.示例性地，通过弯折直立振子40和调整馈电点50位置的方式，改变天线的输入阻抗，使直立振子40和辐射贴片20并联设置后，天线的输入阻抗接近50欧姆，以达到良好的匹配。
34.可选地，在本技术实施例中，天线的馈电方式为同轴线探针直接馈电。
35.具体地，在本技术实施例中，同轴线探针馈电时，同轴线的内导体穿过接地金属层30和介质基片10与辐射贴片20相连。采用同轴线探针直接馈电，无馈线辐射损耗，调整馈电点50的位置，可以使馈线的特性阻抗与天线的输入阻抗相互匹配。
36.可选地，在其他实施例中，天线的馈电方式为微带线馈电或者电磁耦合馈电，采用微带线馈电时，馈线与辐射贴片20共面，可以一次腐蚀加工制作，改变微带线的宽度或增加
一些支节或匹配段，很容易实现天线与馈线的阻抗匹配，但是馈线有可能引起辐射，干扰天线的辐射方向图；采用电磁耦合馈电时，馈线与辐射贴片20不接触，能够消除辐射贴片20与馈电网络的相互干扰，电磁耦合馈电有利于展宽阻抗带宽，但是会使天线具有较大的后瓣。
37.本技术实施例对直立振子40的弯折的形状不做任何限定，只要能够改变天线的输入阻抗，使其与馈线的特性阻抗相互匹配即可。
38.可选地，如图1所示，在本技术实施例中，直立振子40呈l形结构。通过将直立振子40弯折成l形，不仅能够改变天线的输入阻抗，使其与特性阻抗相匹配，还能够降低天线在介质基片10法向方向上的高度，以减小天线的体积，有利于天线小型化，方便安装天线。
39.具体地，在本技术实施例中，直立振子40呈鞭状结构，直立振子40的长度为天线的工作频率的四分之一波长。在这里，l形的直立振子40垂直于介质基片10的长度加上l形的直立振子40平行于介质基片10的长度为天线的工作频率的四分之一波长。
40.l形的直立振子40垂直于介质基片10的长度的取值范围为1mm～天线的工作频率的四分之一波长。垂直于介质基片10的长度越小，天线在介质基片10法向方向上的高度越低，有利于天线小型化，垂直于介质基片10的长度越高，天线在介质基片10水平方向上的覆盖范围越大。
41.例如，天线的工作频率为5.8ghz，直立振子40垂直于介质基片10的长度为5mm，直立振子40平行于介质基片10的长度为9.3mm。
42.天线的工作频段可以为任意范围，例如，天线的工作频段可以为2.412ghz～2.472ghz，也可以为5.725ghz～5.875ghz等，在本技术实施例中不做任何限定。
43.具体地，在本技术实施例中，天线的工作频段为5.725ghz～5.875ghz。将工作频段设置在5.725ghz～5.875ghz范围内时，天线的抗干扰能力更强。
44.在本技术实施例中，介质基片10的材料可以是fr4等级绝缘材料或者低损耗的微波介质材料，fr-4是一种耐燃材料等级的代号，所代表的意思是树脂材料经过燃烧状态必须能够自行熄灭的一种材料规格，它不是一种材料名称，而是一种材料等级，目前一般介质基片10所用的fr-4等级材料有非常多的种类，但是多数都是四功能(tera-function)的环氧树脂加上填充剂(filler)以及玻璃纤维所做出的复合材料。
45.例如，介质基片10的材料为聚四氟乙烯树脂、微波介质陶瓷等。
46.具体地，在本技术实施例中，介质基片10的材料为fr4等级绝缘材料，fr4等级绝缘材料具有良好的强度重量比，不吸收水，在干燥或潮湿的环境中保持较高的机械负载和良好的绝缘能力，还经济实惠。其介电常数的取值范围为4.2f/m～4.7f/m。
47.如图1-2所示，在本技术实施例中，介质基片10呈板状结构，长边的取值范围为20mm～40mm，短边的取值范围为8mm～12mm，厚度的取值范围为1.2mm～1.6mm。介质基片10的体积取决于天线的安装空间，即根据安装的位置来决定介质基片10的体积，介质基片10的厚度影响天线的带宽，随着介质基片10厚度的增加，天线的带宽相应增加。
48.具体地，在本技术实施例中，介质基片10的厚度为1.6mm，长边为40mm，短边为8mm。
49.在本技术实施例中，辐射贴片20可以为任意形状的封闭图形，例如，辐射贴片20可以为矩形、圆形、椭圆形、多边形或者三角形中的任意一种图形结构。辐射贴片20的形状不同，天线的辐射方向图会有所不同。
50.具体地，如图1-2所示，在本技术实施例中，辐射贴片20呈矩形，辐射方向图的最大
辐射方向为辐射贴片20的法向方向(辐射贴片20与介质基片10贴合面的垂直方向)。
51.在本技术实施例中，可以根据天线的工作频率，介质基片10的介电常数以及介质基片10的厚度确定矩形辐射贴片20的尺寸。辐射贴片20的尺寸与天线的工作频率成反比，即辐射贴片20的尺寸越大，天线的工作频率越小，辐射贴片20的尺寸越小，天线的工作频率越大。
52.可选地，在本技术实施例中，矩形的辐射贴片20的四个角切去四个扇形或者方形或者其他形状部分。切角后，天线的工作频率会略微升高，通过相应的加长方形的边长可以把频率调整到工作频率，边长加长后，天线的增益会略微增加。
53.可选地，在本技术实施例中，辐射贴片20呈矩形，辐射贴片20的长边为11.5mm，短边为7mm。
54.第二方面，本技术实施例提供了一种微波移动传感器，包括前述任一实施例提供的天线。
55.本技术实施例提供的微波移动传感器，具有前述任一实施例提供的天线，该天线组合了辐射贴片20和直立振子40的辐射方向图，使天线的辐射方向图具有更广的覆盖范围，从而使微波移动传感器的感应范围更大，提升了微波移动传感器工作的可靠性和稳定性。
56.例如，用于智能灯的微波移动传感器挂高放置后，具有本技术实施例提供的微波移动传感器的智能灯的感应范围会更广，不仅能够感应到移动到智能灯正下方的人体，还能够感应到移动到智能灯一定范围内的人体，使移动的人体到达智能灯的一定范围后，智能灯就会自动打开，避免了移动的人体到达智能灯的正下方位置智能灯才打开的情况，提升了用户的使用体验。
57.由于微波移动传感器包括了前述任一实施例提供的天线，因此使得微波移动传感器也具有与前述天线相应的技术效果，在此不再赘述。
58.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。