CN103682646B - 一种采用多层结构的双频微带天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用多层结构的双频微带天线，其包括上层微带天线、下层微带天线、馈电金属微带线、馈电端口；下层微带天线包括公共金属接地面和下层微带天线基板；公共金属接地面上设置有一个尺寸相对较大的第一矩形缝隙和一个尺寸相对较小的第二矩形缝隙；馈电微带线位于下层微带天线基板的背面；上层微带天线层叠在所述公共金属接地面上，其通过所述公共金属接地面上尺寸相对较小的缝隙和所述馈电金属微带线进行耦合馈电，其辐射单元设置为在一对角位置成倒角的正方形金属片；21下层微带天线以所述尺寸较大的缝隙作为辐射单元，并通过馈电微带线直接馈电。本发明体积较小，结构简单，容易加工，易于与电路集成，可以同时用于GPS和WLAN中。
Description
技术领域
本发明属于双频微带天线技术领域，更具体地，涉及一种采用多层结构的双频微带天线。
背景技术
近年来，全球定位系统（GlobalPositioningSystem）和无线局域网技术（WirelessLocalAreaNetworks）在民用领域得到了迅猛发展，而无线技术的发展也让频谱资源变得越来越紧张。因此在现代无线通信中天线的双频、多频段应用倍受重视。
全球定位系统中的天线都要求具有近似半球的覆盖能力，且应具有圆极化的极化方式；无线局域网中的天线则要求具有近似全向的辐射特性。现有设计的采用单端口馈电的双频天线一般在两个工作频率处只能得到相似的辐射方向图特性，即天线在两个频率点处只能都在一个半空间产生辐射，或都在两个半空间辐射形成近似的全向辐射。因此现有采用单端口馈电结构的双频天线很难将GPS天线的特点和WLAN天线的特点集成在一起，而采用双端口馈电必会使整个天线结构变得复杂，尺寸加大，不易集成等。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种采用多层结构的双频微带天线，其目的在于只采用单端口馈电结构，却同时具有GPS天线（1.575GHz)的特点和WLAN天线(2.40~2.4835GHz)的特点，由此解决现有技术采用双端口馈电导致结构复杂的技术问题。
本发明提供了一种采用多层结构的双频微带天线，包括上层微带天线、下层微带天线、馈电金属微带线和馈电端口；所述上层微带天线包括上层微带天线基板和金属辐射片，所述下层微带天线包括下层微带天线基板以及位于所述下层微带天线基板正面的公共金属接地面；所述公共金属接地面上开设有第一矩形缝隙和第二矩形缝隙；所述第一矩形缝隙作为所述下层微带天线的辐射单元，所述第二矩形缝隙作为所述上层微带天线的辐射单元；所述上层微带天线基板层叠在所述公共金属接地面上，所述上层微带天线基板的正面设置有所述金属辐射片；所述馈电金属微带线位于所述下层微带天线基板的反面；所述馈电端口用于与同轴接头焊接。
其中，所述馈电金属微带线为T字形结构。
其中，第一矩形缝隙的尺寸比所述第二矩形缝隙的尺寸大；所述第二矩形缝隙位于上层微带天线基板下的正中央位置，所述第一矩形缝隙离上层微带天线基板一定距离。
其中，第一矩形缝隙的尺寸为工作频率的半波长。
其中，上层微带天线通过第二矩形缝隙和所述馈电金属微带线进行缝隙耦合馈电。
其中，金属辐射片为正方形且在正方形的一对角位置上倒角，所述金属辐射片的尺寸为工作频率处的半波长。
本发明提供的采用多层结构的双频微带天线结构简单，容易制作，易于与电路集成，能同时满足GPS天线和WLAN天线工作的特点。
附图说明
图1是本发明实施例提供的采用多层结构的双频微带天线的正反面结构示意图；
图2是本发明实施例提供的采用多层结构的双频微带天线的下层微带线的正反面结构示意图；
图3是本发明实施例提供的采用多层结构的双频微带天线的上层微带线的正反面结构示意图；
图4是本发明实施例提供的双频天线的馈电金属微带线为“T”字形结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提供了一种采用多层结构的双频微带天线，该天线在GPS工作频率处能实现圆极化且近似半球形辐射的辐射特性，在WLAN工作频率处具有线极化且近似全向辐射的辐射方向图；该天线尺寸较小，结构简单，制作容易，易于集成。
本发明提供的一种采用多层结构的双频微带天线包括上层微带天线、下层微带天线、馈电金属微带线、馈电端口，上层微带天线包括上层微带天线基板和金属辐射片，下层微带天线包括下层微带天线基板以及分别位于下层微带天线基板正面的公共金属接地面。公共金属接地面上开有一个尺寸相对较大的矩形缝隙和一个尺寸相对较小的缝隙。馈电金属微带线位于下层微带天线的公共金属接地面上，且设计为“T”字形结构。公共金属接地面上尺寸相对较小的矩形缝隙位于上层天线基板下的正中央位置，而尺寸相对较大的矩形缝隙离上层天线基片一定距离。上层微带天线的辐射金属片成正方形，尺寸为工作频率处的半波长，且在一对角位置上倒角。公共金属接地板上尺寸相对较大的矩形缝隙的尺寸设置为对应工作频率处的半波长。双频天线通过下层微带天线基板上的“T”字形金属微带线馈电，所述馈电端口与同轴接头焊接。上层微带天线对应GPS工作频率，下层微带天线对应WLAN工作频率。
本发明相对于现有技术提供一种采用多层结构的双频微带天线，该天线结构简单，容易制作，易于与电路集成，能同时满足GPS天线和WLAN天线工作的特点。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供的一种采用多层结构的双频微带天线包括下层微带天线2、上层微带天线1、馈电金属微带线5、馈电端口8；所述下层微带天线2包括下层微带天线基板10，该基板正面设置有公共金属接地面11；所述的上层微带天线1包括上层微带天线基板3，该基板层叠在下层微带天线的公共金属接地面11上，且正面设置有金属辐射片7。所述馈电金属微带线5位于下层微带天线基板10的反面。所述馈电端口8与同轴接头焊接。
在本发明实施例中，所述上层微带天线1对应GPS工作的频率，并实现GPS天线要求的辐射特性；所述的所述下层微带天线2对应WLAN工作的频率，并实现WLAN天线要求的辐射特性。所述上层微带天线1设置为层叠在下层微带天线的公共金属接地面11上，以公共金属接地面11作为上层微带天线1的反射板，实现上层微带天线1的近似半空间辐射；所述的上层微带天线辐射金属片7设置为正方形，尺寸设置为工作频率的半波长，且在一对角位置9成倒角形式，以实现上层微带天线的圆极化辐射；所述下层微带天线基板10正面的公共金属接地面上11切开有一个尺寸相对较大的缝隙4，作为下层微带天线2的辐射单元，尺寸为工作频率的半波长，该缝隙下面没有设置反射板，可以实现近似全向辐射。
在本发明实施例中，所述的公共金属接地面11上，离所述尺寸相对较大的缝隙4的一定距离上开有一个尺寸相对较小的缝隙6；所述上层微带天线1通过公共金属接地面11上尺寸相对较小的缝隙6及馈电金属微带线5进行缝隙耦合馈电。所述下层微带天线2通过馈电金属微带线5直接馈电。所述馈电金属微带线5阻抗设置为50Ω，成“T”字形，满足天线阻抗带宽的要求。
在本发明实施例中，上层微带天线基板3的尺寸设置小于下层微带天线10的尺寸，介电常数则设置为高于下层微带天线基板10的介电常数。
如图2所示，是图1所述双频天线的下层微带天线，图中10为天线基板，11为公共金属接地板，4为公共金属接地板上尺寸相对较大的缝隙，6为金属接地板上尺寸相对较小的缝隙。
如图3所示，是图1所述双频天线的上层微带天线，3为上层微带天线基板，7为上层微带天线的金属辐射片，9为金属辐射片上的倒角位置。
如图4所示，是图1所述双频天线的馈电金属微带线5，结构为“T”字形，位于下层微带天线基板10的反面。
本发明实施例中，上层微带天线基板的尺寸小于下层微带天线基板的尺寸，且叠加在下层微带天线上的公共金属接地面上，上层微带天线基板的介电常数要高于下层天线基板上。上层微带天线与下层微带天线共用一个金属接地面，且金属接地面上开有两个尺寸不同的矩形缝隙。金属公共接地面上的尺寸相对较小的矩形缝隙位于上层天线基板下的正中央位置，尺寸相对较大的缝隙与上层天线基板不重叠，且离有一定的距离。上层微带天线与下层微带天线具有相同的馈电端口，都通过位于下层天线基板上的馈电金属微带线进行馈电。上层微带天线的辐射单元与下层微带天线的辐射单元不共面，且上层微带天线采用的辐射单元是有倒角形式的正方形金属片，下层微带天线采用的辐射单元是在公共接地面开有的尺寸较大的缝隙。上层微带天线的工作频率对应于GPS工作的频率，下层微带天线对应WLAN工作的频率。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的思想和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。任何人将本发明各元素的形状，型号，组合方式在本发明原理基础上做出的轻易改变，均落入了本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种采用多层结构的双频微带天线，其特征在于，包括上层微带天线（1）、下层微带天线（2）、馈电金属微带线（5）和馈电端口（8）；
所述上层微带天线（1）包括上层微带天线基板（3）和金属辐射片（7），所述下层微带天线（2）包括下层微带天线基板（10）以及位于所述下层微带天线基板（10）正面的公共金属接地面（11）；
所述公共金属接地面（11）上开设有第一矩形缝隙（4）和第二矩形缝隙（6）；所述第一矩形缝隙（4）作为所述下层微带天线（2）的辐射单元，所述第二矩形缝隙（6）作为所述上层微带天线（1）的辐射单元；
所述上层微带天线基板（3）层叠在所述公共金属接地面（11）上，所述上层微带天线基板（3）的正面设置有所述金属辐射片（7）；所述馈电金属微带线（5）位于所述下层微带天线基板（10）的反面；所述馈电端口（8）用于与同轴接头焊接。
2.如权利要求1所述的双频微带天线，其特征在于，所述馈电金属微带线（5）为T字形结构。
3.如权利要求1所述的双频微带天线，其特征在于，所述第一矩形缝隙（4）的尺寸比所述第二矩形缝隙（6）的尺寸大；所述第二矩形缝隙（6）位于上层微带天线基板（3）下的正中央位置，所述第一矩形缝隙（4）离上层微带天线基板（3）一定距离。
4.如权利要求1-3任一项所述的双频微带天线，其特征在于，所述第一矩形缝隙（4）的长度为工作频率的半波长。
5.如权利要求1-3任一项所述的双频微带天线，其特征在于，所述上层微带天线（1）通过第二矩形缝隙（6）和所述馈电金属微带线（5）进行缝隙耦合馈电。
6.如权利要求1所述的双频微带天线，其特征在于，所述金属辐射片（7）为正方形且在正方形的一对角位置上倒角，所述金属辐射片（7）的长度为工作频率处的半波长。
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