CN102610906A - 一种面向多种体制移动通信应用的双频段领结形天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向多种体制移动通信应用的双频段领结形天线，包括介质基板，以及印刷于介质基板上、下表面的天线臂，所述上、下表面的天线臂相互不对称交叠成领结形，所述下表面的天线臂在交叠处的末端具有凹槽，所述上表面的天线臂与馈电单元连接，在馈电单元中设有同轴接口，上、下表面的天线臂通过同轴接口连接。本发明可以有效地控制天线的工作频段，使其覆盖2G、3G及WLAN低频段，也可作为2G、3G及WLAN移动通信基站或直放站单元天线使用。

Description

一种面向多种体制移动通信应用的双频段领结形天线

技术领域

本发明涉及一种面向多种体制移动通信应用的双频段天线，具体涉及一种可工作在2G频段、3G频段和WLAN的低频段，结构简单、生产装配方便的双频宽带天线，也可作为无线通信系统基站或直放站天线阵列的单元结构。

背景技术

移动通信和互联网是当今世界电信业发展最快、市场潜力最大、前景最诱人的两大业务。随着第三代移动通信系统（3G，包括WCDMA、TD-SCDMA和CDMA 2000系统）的启用，在未来相当长的时期内我国的移动通信市场将出现第二代移动通信系统（2G，包括GSM、CDMA系统）、第三代移动通信系统和无线局域网系统（WLAN，包括802.11a、802.11b、802.11g、）并存，GSM、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000等多种移动通信制式兼有的局面。

移动通信系统是有线与无线的综合体，它是移动网络在其覆盖范围内，通过空中接口（无线）将移动台与基站联系起来，进而与移动交换机相联系（有线）的复合体。在移动通信系统中，空间无线信号的发射和接收都是依靠移动天线来实现的。因此，天线对于移动通信网络来说，起着举足轻重的作用。天线的类型与位置的选择、天线参数的设置都将直接影响整个移动通信网络的运行质量，尤其在基站数量多、站距小、载频数量多的高话务量地区，天线的选择及参数的设置对移动通信网络的干扰、覆盖率、接通率及全网服务质量产生很大的影响。不同制式的移动通信系统、不同的收发频率、不同的服务要求需要选用不同类型、不同规格的天线，因此，通常情况下，在多种移动通信制式并存时，移动通信基站需要为本基站的每一种制式的收发信机配备一副移动天线，以接收和传送本通信制式本收发频率的空间信号。所以，在拥有多种移动通信制式的基站，需要数量众多的天线，为避免天线间的相互干扰，在每幅天线的水平与垂直方向都必须预留一定的空间。因此，放置天线的铁塔必须制作得足够大以便容纳这些天线，数量众多的天线和体积庞大的铁塔会增大移动通信系统网络的组建成本。

为减少多种制式通信系统需要天线的个数，出现了双频或多频天线，如中国专利CN2691084Y、CN2744003Y等所揭示的双频天线或多频天线，或者是GSM和CDMA系统双频天线，或者是GSM系统的900MHz和1800MHz的双频天线，或者是GSM系统的1800MHz和WLAN2.4GHz频段的双频天线，并且上述专利所揭示的双频或多频天线结构较为复杂、生产工序较多。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有的双频或多频天线结构复杂、生产工序多的缺点，提供了一种可用于移动通信基站和直放站，且可调整两个频段相对位置及工作频带宽度的领结形双频天线。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种双频段领结形天线，包括介质基板，以及印刷于介质基板上、下表面的天线臂，所述上、下表面的天线臂相互不对称交叠成领结形，所述下表面的天线臂在交叠处的末端具有凹槽，所述上表面的天线臂与馈电单元连接，在馈电单元中设有同轴接口，上、下表面的天线臂通过同轴接口连接。

进一步的，本发明的一种双频段领结形天线，所述馈电单元由两段宽度不同的传输线段构成，具有宽带阻抗变换功能。

进一步的，本发明的一种双频段领结形天线，所述同轴接口包括接地引脚、内导体、外导体；其中，所述接地引脚、外导体分别与下表面的天线臂连接，所述内导体以探针馈电形式接至馈电单元。

进一步的，本发明的一种双频段领结形天线，所述下表面的天线臂末端的凹槽的形状采用矩形、月形或三角形。

作为本发明的双频段领结形天线的进一步优化，所述介质基板采用空气介质。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明基于简单的领结形天线结构，给出了一种实现宽带、双频工作的设计方法，天线结构简洁，调试装配方便。

本发明在下表面的天线臂在交叠处的末端具有凹槽，不同的凹槽会产生不同的双频段特性，通过优化凹槽的深度，可以有效地调控天线的两个工作频段，使其低频段覆盖2G（GSM和CDMA）频段，高频段覆盖3G（WCDMA、TD-SCDMA和CDMA 2000）频段以及WLAN低频段（2450MHz频段），并可作为2G、3G、WLAN移动通信基站或直放站的阵列天线的单元。

本发明的天线的介质基板采用空气介质结构，便于进一步降低成本，和安装调试。

附图说明

图1是本发明双面印刷领结形天线的示意图； 

图2是上表面天线臂馈电及下表面天线臂交叠端凹槽结构示意图；其中图2（a）是上表面天线臂馈电结构示意图，图2（b）是下表面天线臂交叠端凹槽结构示意图。

图3是天线的两臂之间交叠深度变化对回波损耗影响示意图；

图4是天线下表面天线臂端凹槽深度对对回波损耗的影响；

图5是天线在2G、3G及WLAN频段内三个典型频率上的方向图。

图中标号说明：1-上表面天线臂，2-下表面天线臂，3-馈电单元，4-同轴接口，5-介质基板，6-上表面天线臂的边长，7-下表面天线臂，8-第一馈电单元传输线段，9-第二馈电单元传输线段，10-同轴接口的接地引脚，11-内导体，12-凹槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

参看图1，本发明的领结型天线由上表面天线臂1和下表面天线臂2构成。上表面天线臂1和下表面天线臂2形成一定的交叠。其中，上表面天线臂通过馈电单元3由同轴接口4进行馈电，下表面天线臂2与同轴接口4的外导体相接，同轴接口4的内导体11以探针馈电形式，接至馈电单元3。

参看图2，结合图（a）、（b）所示，该天线的上表面天线臂1、下表面天线臂2分别印刷于介质基片5的上下面。上表面天线臂1的长度可以通过调节边长6控制，下表面天线臂2的长度可以根据需要，通过调节边长7控制。 馈电单元3由宽度不同的传输线段8、9两段构成，具有宽带阻抗变换功能。同轴接口4的接地引脚10与内导体11分别接至下表面天线臂2和馈电单元3的传输线段9的中心。 

在下表面天线臂的交叠端，有凹槽12。凹槽12的形状可以采用矩形、月形或三角形，槽的深度由设计优化确定。不同的凹槽会产生不同的双频段特性，通过优化凹槽的深度，可以有效地调控天线的两个工作频段，使其低频段覆盖2G（GSM和CDMA）频段，高频段覆盖3G（WCDMA、TD-SCDMA和CDMA 2000）频段以及WLAN低频段（2450MHz频段）。

参看图3所示的两臂交叠深度对工作频段回波损耗的影响，图中以两臂之间距离表示交叠情况，距离为负，表示形成交叠。当两臂之间的距离从-7mm开始逐渐增大时，回波损耗曲线中一个谐振点逐渐变成两个谐振点，并渐渐相互远离，低频谐振点缓慢地向低频端偏移，高频谐振点则快速向高频端移动。表明：通过改变领结形天线两臂之间的距离，可以调整天线的两个工作频段的相对位置。

参看图4所示的天线下表面天线臂端凹槽深度对对回波损耗的影响。可以看出，凹槽12取不同深度时，对天线工作频段回波损耗的产生不同的影响。说明选择适当的凹槽深度，可以进一步控制双频段的位置和频段宽度。有利于双频段覆盖2G、3G和WLAN低频段。

参看图5，所示为天线在2G、3G及WLAN频段内三个典型频率上的方向图。三个典型频率f=0.88GHz、f=2.00GHz和f=2.455GHz分别处于2G频段、3G频段和WLAN 2.45GHz频段内。其中图5（a）、（b）所给出的分别是f=0.88GHz时的E-面和H-面方向图，图5（c）、（d）所给出的分别是f=2.00GHz时的E-面和H-面方向图，图5（e）、（f）所给出的分别是f=2.455GHz时的E-面和H-面方向图。从图中看出，本发明可以满足移动通信系统的需要，或便于本设计天线作为基站或直放站阵列单元使用。

Claims (5)

1.一种双频段领结形天线，包括介质基板，以及印刷于介质基板上、下表面的天线臂，其特征在于：所述上、下表面的天线臂相互不对称交叠成领结形，所述下表面的天线臂在交叠处的末端具有凹槽，所述上表面的天线臂与馈电单元连接，在馈电单元中设有同轴接口，上、下表面的天线臂通过同轴接口连接。

2.根据权利要求1所述的一种双频段领结形天线，其特征在于：所述馈电单元由两段宽度不同的传输线段构成，具有宽带阻抗变换功能。

3.根据权利要求1所述的一种双频段领结形天线，其特征在于：所述同轴接口包括接地引脚、内导体、外导体；其中，所述接地引脚、外导体分别与下表面的天线臂连接，所述内导体以探针馈电形式接至馈电单元。

4.根据权利要求1所述的一种双频段领结形天线，其特征在于：所述下表面的天线臂末端的凹槽的形状采用矩形、月形或三角形。

5.根据权利要求1所述的一种双频段领结形天线，其特征在于：所述介质基板采用空气介质。

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