CN102074794A

CN102074794A - 一种双频特性折叠缝隙天线

Info

Publication number: CN102074794A
Application number: CN2010105540436A
Authority: CN
Inventors: 吕文俊; 程勇; 朱洪波; 徐东伟; 陈云
Original assignee: Nanjing Post and Telecommunication University
Current assignee: Nanjing Post and Telecommunication University; Nanjing University of Posts and Telecommunications
Priority date: 2010-11-23
Filing date: 2010-11-23
Publication date: 2011-05-25

Abstract

本发明提供一种双频特性折叠缝隙天线，属于微波天线技术领域。本发明包括介质基板（1）、顶层缝隙（2）、底层缝隙（3）、顶层调谐枝节（4）和底层调谐枝节（5）、顶层馈线（7）和底层馈线（8）；在介质基板（1）的表面还设置有N个穿透介质基板（1）两侧的金属化过孔（6），顶层缝隙（2）、底层缝隙（3）、顶层调谐枝节（4）和底层调谐枝节（5）、顶层馈线（7）和底层馈线（8）之间分别通过金属化过孔（6）连接。本发明能实现双频带工作特性，每个频带的工作带宽均大于40%，而且体积比同样工作频段上的缝隙天线缩小一半，无需附加馈电部件；同时制作工艺简单；成本低廉。

Description

一种双频特性折叠缝隙天线

技术领域：

本发明涉及一种双频特性折叠缝隙天线及其制作方法，属于微波天线技术领域。

背景技术：

随着无线通信技术的发展，宽带与超宽带天线已经成为现代无线通信系统中的关键部件之一。一般意义上认为，具有超过25%相对带宽的天线属于超宽带天线，在其频带内，天线应具有良好的阻抗匹配特性、稳定的辐射方向性和相对平坦的增益特性和基本稳定的极化特性。对于小型设备（如手持机、便携式计算机等）而言，还要求天线具有体积小、成本低廉、便于加工与安装等特点。另一方面，考虑到新制式无线通信系统的出现，往往要求天线能覆盖尽可能多的频带，因此开发具有多个工作频带、且每个工作频带均为宽带特性的小型天线，成为一项极有挑战性的工作。

发明内容

本发明的所要解决的技术问题是克服常规缝隙天线体积较大的问题，提出一种结构简单、工作频带宽、便于制作实现和集成的折叠缝隙天线。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

一种双频特性折叠缝隙天线，包括介质基板、顶层缝隙、底层缝隙、顶层调谐枝节和底层调谐枝节、顶层馈线和底层馈线；在介质基板的表面还设置有N个穿透介质基板两侧的金属化过孔，N为自然数；

其中顶层缝隙和底层缝隙、顶层调谐枝节和底层调谐枝节、顶层馈线和底层馈线分别对称设置在介质基板的两侧；

顶层馈线与顶层调谐枝节相连接、底层馈线与底层调谐枝节相连接，构成天线的馈电调谐结构；

顶层缝隙和底层缝隙之间、顶层调谐枝节和底层调谐枝节之间、顶层馈线和底层馈线之间分别通过金属化过孔连接。

进一步的，本发明的双频特性折叠缝隙天线，顶层缝隙和底层缝隙、顶层调谐枝节和底层调谐枝节、顶层馈线和底层馈线的形状分别相同。

进一步的，本发明的双频特性折叠缝隙天线，缝隙、调谐枝节的形状为矩形、圆形、椭圆形或其它多边形的组合形状。

进一步的，本发明的双频特性折叠缝隙天线，金属化过孔的数量不小于3个。

进一步的，本发明的双频特性折叠缝隙天线，金属化过孔的半径范围为0.25-0.80毫米。

进一步的，本发明的双频特性折叠缝隙天线，介质基板的介电常数范围为2-20。

双频特性折叠缝隙天线的制作方法：

利用印刷电路板工艺，在介质基板的顶层和底层设计缝隙、调谐枝节和馈线，采用金属化过孔，连接介质基板顶层和底层的缝隙、调谐枝节和馈线，构成完整的折叠缝隙天线。通过上述手段，获得双频工作特性，同时有效缩减天线的体积。

本发明采用上述技术方案具有以下技术效果：

本发明通过引入完全对称的天线、馈线、构成折叠缝隙结构，可获得两个相对带宽超过40%的工作频带，并能把常规缝隙天线的体积缩小一倍。天线体积有效缩减为常规缝隙天线的一半，结构简单，无需附加馈电部件；制作工艺简单且成本低廉。该天线的设计思想可以有效缩小印刷缝隙天线的体积，实现这类天线的宽带化和小型化设计。

为了在保证缝隙天线宽带特性的基础上，实现天线体积的有效缩减，本发明引入了折叠结构，通过同时折叠天线的缝隙（辐射单元）、馈线和调谐枝节，实现天线体积的缩减，同时获得两个频段的宽带工作特性。

附图说明：

图1是天线的结构平面示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是利用8720ET矢量网络分析仪测得的天线回波损耗频率特性图。

图4 是利用IE3D软件计算的天线方向图（zx平面和xy平面）。

图中标号：1-介质基板，2-顶层缝隙，3-底层缝隙，4-顶层调谐枝节，5-底层调谐枝节，6-金属化过孔，7-顶层馈线，8-底层馈线。

具体实施方案:

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述：

对照附图1、图2，本发明的结构是：天线制作在介质基板1上，顶层缝隙2和底层缝隙3，顶层调谐枝节4和底层调谐枝节5，顶层馈线7和底层馈线8的结构、尺寸完全相同；顶层馈线7和底层馈线8分别与顶层调谐枝节4和底层调谐枝节5直接相连，构成天线的激发调谐结构；顶层缝隙2和底层缝隙3、顶层调谐枝节4和底层调谐枝节5、顶层馈线7与底层馈线8分别通过金属化过孔6（数量不小于3个，半径根据介质基板的介电常数与工作频段的不同，范围为0.25-0.8毫米）连接起来。

本发明的双频特性折叠缝隙天线，其调谐枝节形状不仅限于矩形，也可以是圆形、椭圆形或其它多边形的组合形状，其缝隙结构也可以是任意形状。

对照附图3，附图3给出了介质基板1按照相对介电常数为2.65、厚度为2毫米实施、天线各部分轮廓与附图1一致时，利用安捷伦8720ET矢量网络分析仪测量的天线回波损耗频率特性。根据图3的结果可见，折叠缝隙天线具有两个工作频段（按工作频带内回波损耗不低于-10dB计），分别为0.787-1.330GHz和1.620-2.530GHz，每个频带的相对工作带宽分别约为51%和43%，均具有超宽带工作特性。

对照附图4，附图4(a)-(b)给出了工作频率为2.22GHz时，天线的zx平面方向图和xy平面方向图，图中的实线为主极化分量，虚线为交叉极化分量。从附图4可见，天线具有较好的极化纯度和近似全向的辐射特性。

双频特性折叠缝隙天线具有体积小巧、双频宽带工作特性、结构简单、易于制作、成本低廉的特点。这种天线的体积较常规印刷缝隙天线显著缩小（体积约为同样频段上常规缝隙天线的一半），但保持了缝隙天线的宽带特性。按照前述实施方式制作的双频特性折叠缝隙天线可覆盖CDMA800、GSM900、DCS1800、IMT-2000、ISM2400等波段，因此是一种通用性强、性能好的小体积室内全向基站天线。因此，本发明在陆地移动通信有着广泛的应用前景。

Claims

1.一种双频特性折叠缝隙天线，其特征在于：包括介质基板（1）、顶层缝隙（2）、底层缝隙（3）、顶层调谐枝节（4）和底层调谐枝节（5）、顶层馈线（7）和底层馈线（8）；在介质基板（1）的表面还设置有N个穿透介质基板（1）两侧的金属化过孔（6），N为自然数；

其中顶层缝隙（2）和底层缝隙（3）、顶层调谐枝节（4）和底层调谐枝节（5）、顶层馈线（7）和底层馈线（8）分别对称设置在介质基板（1）的两侧；

顶层馈线（7）与顶层调谐枝节（4）相连接、底层馈线（8）与底层调谐枝节（5）相连接，构成天线的馈电调谐结构；

顶层缝隙（2）和底层缝隙（3）之间、顶层调谐枝节（4）和底层调谐枝节（5）之间、顶层馈线（7）和底层馈线（8）之间分别通过金属化过孔（6）连接。

2.根据权利要求1所述的双频特性折叠缝隙天线，其特征在于：所述顶层缝隙（2）和底层缝隙（3）、顶层调谐枝节（4）和底层调谐枝节（5）、顶层馈线（7）和底层馈线（8）的形状分别相同。

3.根据权利要求1所述的双频特性折叠缝隙天线，其特征在于：所述缝隙、调谐枝节的形状为矩形、圆形、椭圆形或其它多边形的组合形状。

4.根据权利要求1所述的双频特性折叠缝隙天线，其特征在于：所述金属化过孔（6）的数量不小于3个。

5.根据权利要求1所述的双频特性折叠缝隙天线，其特征在于：所述金属化过孔（6）的半径范围为0.25-0.80毫米。

6.根据权利要求1至4任一项所述的双频特性折叠缝隙天线，其特征在于：所述介质基板（1）的介电常数范围为2-20。