CN102270781A - 槽孔天线 - Google Patents

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Abstract

一种槽孔天线，设置于基板上，所述基板包括第一表面与第二表面，所述槽孔天线包括馈入部及辐射部。馈入部设置于所述基板的第一表面，用于馈入电磁波信号。辐射部由设置于所述基板第二表面的金属层形成，所述金属层设有扇形槽孔、第一矩形槽孔、第二矩形槽孔以及第三矩形槽孔，其中，所述第一矩形槽孔、所述第二矩形槽孔以及所述第三矩形槽孔的一端均重合于所述扇形槽孔的圆心，另一端均向远离所述扇形槽孔的开口方向延伸，且所述第二矩形槽孔与所述第三矩形槽孔以所述扇形槽孔的对称轴对称，其中，所述馈入部在所述基板第二表面的投影与所述第一矩形槽孔部分重叠。上述槽孔天线可以覆盖无线通信标准之频段范围中的多个频段。

Description

槽孔天线
技术领域
本发明涉及天线，尤其涉及一种槽孔天线。
背景技术
无线通信领域针对不同标准应用有不同的频段范围，其中，微波存取全球互通(World Interoperability for Microwave Access，WiMAX)标准所覆盖的频段有2.3GHz～2.4GHz，2.496GHz～2.690GHz及3.4GHz～3.8GHz，无线宽带(Wireless Fidelity，Wi-Fi)标准所覆盖的频段有2.412GHz～2.472GHz及5.170GHz～5.825GHz。在现有技术中一种结构的天线辐射出的频率往往只能够覆盖单一频段，如果要实现多频段覆盖，就必须使用多种结构不同的天线来覆盖多个频段，这样在无线通信设备中天线的占有面积就势必增大，不符合当今无线通信设备小型化的发展趋势，同时也给用户带来增加成本的压力。所以，在满足无线通信标准之频段范围下，如何以较小的面积以及低成本来实现一种能够覆盖多个频段的天线是一大挑战。
发明内容
有鉴于此，需要提供一种槽孔天线，可覆盖无线通信标准之频段范围中的多个频段。
本发明实施方式所提供的槽孔天线，设置于基板上，所述基板包括第一表面与第二表面，所述槽孔天线包括馈入部及辐射部。馈入部设置于所述基板的第一表面，用于馈入电磁波信号。辐射部由设置于所述基板第二表面的金属层形成，所述金属层设有扇形槽孔、第一矩形槽孔、第二矩形槽孔以及第三矩形槽孔，其中，所述第一矩形槽孔、所述第二矩形槽孔以及所述第三矩形槽孔的一端均重合于所述扇形槽孔的圆心，另一端均向远离所述扇形槽孔的开口方向延伸，且所述第二矩形槽孔与所述第三矩形槽孔以所述扇形槽孔的对称轴对称，其中，所述馈入部在所述基板第二表面的投影与所述第一矩形槽孔部分重叠。
上述槽孔天线采用扇形槽孔与矩形槽孔相结合的方式，可以覆盖无线通信标准之频段范围中的多个频段，且还能大大降低其回波损耗。
附图说明
图1与图2为本发明实施方式中槽孔天线之正面及反面示意图。
图3为本发明实施方式中槽孔天线之尺寸图。
图4为本发明实施方式中槽孔天线的回波损耗测试图。
图5至图7是实际测试本发明实施方式中槽孔天线工作于3.5GHz所得的辐射场型图。
图8至图10是实际测试本发明实施方式中槽孔天线工作于5.8GHz所得的辐射场型图。
主要元件符号说明
槽孔天线            10
馈入部              101
馈入点              101a
第一表面            102
辐射部              103
扇形槽孔            1031
第一矩形槽孔        1032
第二矩形槽孔        1033
第三矩形槽孔        1034
第二表面            104
具体实施方式
请参阅图1与图2，所示为本发明实施方式中槽孔天线10之正面及反面示意图。在本实施方式中，槽孔天线10设置于基板上，该基板包括第一表面102及第二表面104。槽孔天线10包括馈入部101及辐射部103。
在本实施方式中，馈入部101是设置于基板的第一表面102上的导电金属层，呈长条形，包括设置于基板边缘的馈入点101a，用于馈入电磁波信号。
在本实施方式中，辐射部103由设置于基板的第二表面104的金属层形成，用于辐射电磁波信号，同时兼具接地功能，其中，金属层设有扇形槽孔1031、第一矩形槽孔1032、第二矩形槽孔1033以及第三矩形槽孔1034，且，第一矩形槽孔1032、第二矩形槽孔1033以及第三矩形槽孔1034的一端均重合于扇形槽孔1031的圆心，另一端均向远离扇形槽孔1031的开口方向延伸。馈入部101与辐射部103相互耦合以辐射电磁波信号。
在本实施方式中，扇形槽孔1031的对称轴与第一矩形槽孔1032的一条对称轴位于同一条直线，第二矩形槽孔1033与第三矩形槽孔1034以扇形槽孔1031的对称轴对称，其中，第一矩形槽孔1032、第二矩形槽孔1033以及第三矩形槽孔1034共同组成“个”字形，而且，第二矩形槽孔1033和第三矩形槽孔1034分别与扇形槽孔1031的两个径向边平行。在本实施方式中，馈入部101垂直于扇形槽孔1031的对称轴，同时馈入部101在基板的第二表面104上的投影与第一矩形槽孔1032部分重叠，且与第一矩形槽孔1032垂直。
请参阅图3，所示为本发明实施方式中槽孔天线10之尺寸图。在本实施方式中，若槽孔天线10所要覆盖的低频段对应的波长为λ1，则设计扇形槽孔1031以及第一矩形槽孔1032的总周长约等于2λ1。若槽孔天线10所要覆盖的高频段对应的波长为λ2，则设计第二矩形槽孔1033(或第三矩形槽孔1034)之长度等于λ2的四分之一。
在本实施方式中，基板为环氧玻璃布层压板(FR-4)电路板，长度与宽度均约为60mm。馈入部101的长度约为35.8mm，宽度约为3mm。扇形槽孔1031的半径R为
Figure GDA0000022090810000031
扇形槽孔1031的中心角约等于90度，第二矩形槽孔1033与第三矩形槽孔1034的长度与宽度分别约为6.4mm和3.5mm，第一矩形槽孔1032的长度与宽度分别约为20.5mm和5mm。在其他实施方式中，基板若为其他类型电路板，根据上述设计理论，基板的尺寸以及辐射部103的尺寸可以有所不同。
请参阅图4，所示为本发明实施方式中槽孔天线10的回波损耗测试图。如图所示，当槽孔天线10的尺寸如图3所示时，其回波损耗在小于-10dB所覆盖的频段包括3.35GHz～4.14GHz以及5.76GHz～6.04GHz，能覆盖到WiMAX标准以及Wi-Fi标准中的频段，从而可以满足用户对不同频段的灵活性需求。在其他实施方式中，还可以通过调整扇形槽孔1031的半径与中心角大小，或者调整第一矩形槽孔1032(或第三矩形槽孔1034)与矩形槽孔第二矩形槽孔1033之间的夹角等技术手段来达到覆盖无线通信标准之频段范围中的多个频段的效果，以满足用户的需求。
请参阅图5至图7，所示为实际测试本发明实施方式中槽孔天线10工作于3.5GHz所得的辐射场型图。在本实施方式中，图5至图7分别为实际测得槽孔天线10工作于3.5GHz时的X-Z平面、Y-Z平面以及X-Y平面辐射场型图，可以明显看出，槽孔天线10工作于3.5GHz时辐射性能佳，可以满足用户需求。
请参阅图8至图10，所示为实际测试本发明实施方式中槽孔天线10工作于5.8GHz所得的辐射场型图。在本实施方式中，图8至图10分别为实际测得槽孔天线10工作于5.8GHz时的X-Z平面、X-Y平面以及Y-Z平面辐射场型图，可以明显看出，槽孔天线10工作于5.8GHz时辐射性能佳，可以满足用户需求。
本发明实施方式中通过在基板之辐射部103上设置扇形槽孔1031，第一矩形槽孔1032、第二矩形槽孔1033以及第三矩形槽孔1034，并通过馈入部101与辐射部103的相互耦合以辐射电磁波信号，不仅可以实现利用一种结构的天线覆盖多个频段，而且还可以大大降低其回波损耗，满足不同用户的需求。

Claims (8)

1.一种槽孔天线，设置于基板上，所述基板包括第一表面与第二表面，其特征在于，所述槽孔天线包括：
馈入部，设置于所述基板的第一表面，用于馈入电磁波信号；及
辐射部，由设置于所述基板第二表面的金属层形成，所述金属层设有扇形槽孔、第一矩形槽孔、第二矩形槽孔以及第三矩形槽孔，其中，所述第一矩形槽孔、所述第二矩形槽孔以及所述第三矩形槽孔的一端均重合于所述扇形槽孔的圆心，另一端均向远离所述扇形槽孔的开口方向延伸，且所述第二矩形槽孔与所述第三矩形槽孔以所述扇形槽孔的对称轴对称；
其中，所述馈入部在所述基板第二表面的投影与所述第一矩形槽孔部分重叠。
2.如权利要求1所述的槽孔天线，其特征在于，所述扇形槽孔的对称轴与所述第一矩形槽孔的对称轴位于同一条直线。
3.如权利要求1所述的槽孔天线，其特征在于，所述馈入部垂直于所述扇形槽孔的对称轴。
4.如权利要求1所述的槽孔天线，其特征在于，所述第一矩形槽孔、所述第二矩形槽孔以及所述第三矩形槽孔共同组成“个”字形。
5.如权利要求1所述的槽孔天线，其特征在于，所述第二矩形槽孔和所述第三矩形槽孔分别与所述扇形槽孔的两个径向边平行。
6.如权利要求5所述的槽孔天线，其特征在于，所述扇形槽孔的中心角等于90度。
7.如权利要求1所述的槽孔天线，其特征在于，所述扇形槽孔以及所述第一矩形槽孔的总周长等于所述槽孔天线所要覆盖的低频段对应的波长的两倍。
8.如权利要求1所述的槽孔天线，其特征在于，所述第二矩形槽孔的长度等于所述槽孔天线所要覆盖的高频段的波长的四分之一。
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