CN103762419B - 一种用于泛在无线通信节点的双频宽带天线 - Google Patents

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本发明公开了一种用于泛在无线通信节点的双频宽带天线，在介质基板上蚀刻多边形辐射贴片，引入具有一定高度且与接地底板相连接的非全封闭折叠金属反射板，使天线具有定向辐射特性。振子的高度、宽度，扇形环的内外径大小，振子的切角，反射板的高度、宽度、反射板之间的夹角，以及底板的形状，均影响着天线的性能，通过改变这些结构参数可以得到性能较好的宽带定向天线。

Description

一种用于泛在无线通信节点的双频宽带天线
技术领域
本发明涉及一种用于泛在无线通信节点的双频宽带天线，属于微波技术领域。
背景技术
近年来，随着泛在通信网络的不断发展，宽带通信技术备受重视。泛在通信网络的基本节点之一就是无线通信节点，定向宽带天线就是实现通信传输的关键节点之一。一般认为，具有相对较宽带宽的天线属于宽带天线，并且在其工作频带内，天线的特性如输入阻抗、效率、波瓣指向、波瓣宽度、增益、极化等要在允许的范围之内。随着无线通信的快速发展，为了定向传输的需要，定向天线得到了越来越广泛的应用。然而现存的定向传输覆盖系统中的定向天线结构复杂、成本较高，带宽有限，不能覆盖多种制式无线通信系统的频段；针对宽带通信而言，不仅要求宽带天线在其工作频带内，具有良好的阻抗匹配特性、稳定的辐射方向性、相对平坦的增益特性和极化特性，而且希望天线体积足够小、成本低廉、便于加工与安装。。无论对宽带无线通信，还是现存的各种无线通信系统而言，宽带定向天线的研究都具有重要的实际价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是设计定向宽带双频天线，提高其定向辐射性能的问题。通过采用辐射天线与底部和侧面金属反射板进行组合，提出一种结构简单、工作频带宽、定向性、便于制作实现和集成的一种宽带定向双频天线。
本发明为解决以上技术问题采用如下技术方案：
一种用于泛在无线通信节点的双频宽带天线，包括：八边形金属反射底板，以及分别与金属反射底板中的三个相邻边垂直连接的第一至第三金属反射板，其中第一金属反射板、第三金属反射板分别与第二金属反射板成45°连接；还包括垂直固定在金属反射底板上的介质基板；在介质基板上蚀刻有小型宽带振子-环组合式天线，所述天线包括扇形圆环辐射单元、垂直振子、微带线、不规则多边形振子，其中扇形圆环辐射单元与垂直振子通过不规则多边形振子相连；扇形圆环辐射单元的底部与介质基板的底边平行且与金属反射底板相连；微带线的一端与垂直振子相连，另一端通过同轴连接器与金属反射底板相连进行馈电。
作为本发明的用于泛在无线通信节点的双频宽带天线进一步优化方案，在所述天线上还设置有与垂直振子相连接的寄生振子。
作为本发明的用于泛在无线通信节点的双频宽带天线进一步优化方案，所述垂直振子顶部为梯形结构，所述梯形结构具有底部倾角；其中所述底部倾角的范围分别为：40°到60°、50°到80°。
作为本发明的用于泛在无线通信节点的双频宽带天线进一步优化方案，所述垂直振子顶部梯形结构的顶边的宽度在2.5mm到3.5mm之间。
作为本发明的用于泛在无线通信节点的双频宽带天线进一步优化方案，所述扇形圆环辐射单元中靠近介质基板的边沿一侧的圆环底部为直角边，其高度范围为5mm到6mm；所述扇形圆环辐射单元中与金属反射底板相连的底边的长度范围为9mm到10mm。
作为本发明的用于泛在无线通信节点的双频宽带天线进一步优化方案，所述金属反射底板的介电常数为2至20。
作为本发明的用于泛在无线通信节点的双频宽带天线进一步优化方案，所述第一至第三金属反射板的高度范围在25mm到27mm。
作为本发明的用于泛在无线通信节点的双频宽带天线进一步优化方案，所述垂直振子的高度范围在7.6mm到7.8mm，宽度在2.1mm到3.5mm；扇形圆环辐射单元的内外径分别为25mm-30mm，35mm-40mm。
作为本发明的用于泛在无线通信节点的双频宽带天线进一步优化方案，所述八边形金属反射底板为在平面内关于x轴和y轴对称的对称八边形，其平行于y轴的两边长为40mm，平行于x轴的两边长为21.21mm，另外四边长均为30mm，其中心距原点10mm。
作为本发明的用于泛在无线通信节点的双频宽带天线进一步优化方案，所述介质基板靠近第二金属反射板的一侧与第二金属反射板相距7mm。
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：
本发明提出的一种用于泛在无线通信节点的双频宽带天线，在介质基板上蚀刻多边形辐射贴片，引入具有一定高度且与接地底板相连接的非全封闭折叠金属反射板，使天线具有定向辐射特性。振子的高度、宽度，扇形圆环辐射单元的内外径大小，振子的切角，反射板的高度、宽度、反射板之间的夹角，以及底板的形状，均影响着天线的性能，通过改变这些结构参数可以得到性能较好的宽带定向天线；本发明能够实现宽带﹑定向辐射的工作特性，并且尺寸小，制作工艺简单，制作成本低廉。
附图说明
图1（a）是本发明天线的平面结构示意图。
图1（b）是本发明天线的剖面结构示意图。
图1（c）是介质基板与天线主视图。
图2是利用HFSS软件计算的本发明天线结构反射系数频率特性图。
图3是利用HFSS软件计算的本发明天线的方向图。
图4是本发明天线的工作频段与平均增益关系图。
图中标号：1是底部金属反射板，21、22、23是侧面金属反射板，3是介质基板，4是辐射天线。
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：
如图1(a)~图1(c)所示，本发明提出的一种用于泛在无线通信节点的双频宽带天线的结构是：底部反射板1为对称八边形，此形状有利于带宽的展宽，其平行于y轴的两边长为40mm，平行于x轴的两边长为21.21mm，另外四边长均为30mm，其关于x轴和y轴对称，其中心距原点10mm；天线制作在介质基板3，介质基板3在yz面上，侧面反射板21﹑22﹑23高度为26mm，整体关于yz面对称，21与22、23与22之间成45°夹角，通过将垂直反射板设计成折叠形状，从而在不增加体积的情况下增大了反射板的面积，加强了定向辐射特性；介质基板3最左侧边与侧面多边形反射板22相距7mm，使得被垂直反射板向右反射回去的电磁波与天线产生的向右的电磁波波程差为半个波长的整数倍，从而增加定向性；天线通过微带线43和同轴内芯相连构成馈电结构。
从左到右的结构层次依次为侧面反射板22,23,24和蚀刻有天线4的介质基板3，天线4的4个部分41﹑42﹑44、45均为辐射体，这样设计的优点是在增加带宽的同时改善了天线的定向辐射性能。
通过对天线4的圆环部分41处的7,8的长度进行调整，从而改变了扇形环的形状，进而调整了阻抗带宽。
本发明的定向宽带特性的用于泛在无线通信节点的双频宽带天线，其辐射天线的形状为矩形、环形或其它多边形的组合形状。其中，环形的内外径控制在一定的范围内（分别为25mm-30mm，35mm-40mm），以达到宽带特性的要求；天线与侧面反射板的相对位置可用于调控定向性。
对照附图2，附图2给出了介质基板3按照相对介电常数为3.38、厚为0.254毫米实施，天线的圆环形部分51按照内外径分别为28毫米、38毫米实施，其外侧边与底部金属板相接处的直边长度按5.7毫米实施，圆环底部与底部反射板相接边的长度范围按9.6毫米实施，振子42顶端切边下倾角5、6角度按59度、63度实施，天线的振子42的顶端边长8按照3毫米实施。定向宽带特性的振子-环组合天线各部分轮廓与附图1(a)~图1(c)一致时，利用HFSS软件仿真计算得到的天线反射系数频率特性。根据图2的结果可见，小型对称环-振子组合定向宽带天线的工作频带为2.37GHz到2.74GHz、3.36GHz到6.12GHz，具有宽带工作特性。
对照附图3，其中(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)分别给出了工作频率为2.5GHz、3.5GHz、5.8GHz时，定向宽带特性的用于泛在无线通信节点的双频宽带天线的zx、xy平面方向图，图中的实线为同极化分量，虚线为交叉极化分量。从图(a)可见，主波束内的交叉极化电平低于主极化20dB以上，从图(a)可见，主波束内的交叉极化电平低于主极化10dB以上，故可以认为该天线的方向图带宽与阻抗带宽是基本一致的。
对照附图4，可见在工作频段范围内，平均增益均在5.0dB左右。
用于泛在无线通信节点的双频宽带天线克服了传统宽带定向天线带宽小、体积大的缺点，使其具有较好的宽带特性。增加垂直金属反射板使天线具有定向性，而且此天线结构简单、易于制作、成本低廉。按照前述实施方式制作的用于泛在无线通信节点的双频宽带天线可将其用作WLAN-2400/LTE/WIMAX/WLAN-5G/RFID等移动通信系统的室内分布定向天线，或者用作泛在无线网络的节点天线，具有广泛的应用前景。

Claims (8)

1.一种用于泛在无线通信节点的双频宽带天线，其特征在于，包括：八边形金属反射底板（1），以及分别与金属反射底板（1）中的三个相邻边垂直连接的第一至第三金属反射板，其中第一金属反射板（21）、第三金属反射板（23）分别与第二金属反射板（22）成45°连接；还包括垂直固定在金属反射底板（1）上的介质基板（3）；在介质基板（3）上蚀刻有小型宽带振子-环组合式天线（4），所述天线（4）包括扇形圆环辐射单元（41）、垂直振子（42）、微带线（43）、不规则多边形振子（45），其中扇形圆环辐射单元（41）与垂直振子（42）通过不规则多边形振子（45）相连；扇形圆环辐射单元（41）的底部与介质基板（3）的底边平行且与金属反射底板（1）相连；微带线（43）的一端与垂直振子（42）相连，另一端通过同轴连接器与金属反射底板（1）相连进行馈电；在所述天线（4）上还设置有与垂直振子（42）相连接的寄生振子（44），所述垂直振子（42）顶部为梯形结构，所述梯形结构具有底部倾角（（5）、（6））；其中两个所述底部倾角（（5）、（6））的范围分别为：40°到60°、50°到80°。
2.根据权利要求1所述的用于泛在无线通信节点的双频宽带天线，其特征在于：所述垂直振子（42）顶部梯形结构的顶边的宽度在2.5mm到3.5mm之间。
3.根据权利要求1所述的用于泛在无线通信节点的双频宽带天线，其特征在于：所述扇形圆环辐射单元（41）中靠近介质基板（3）的边沿一侧的圆环底部为直角边（7），其高度范围为5mm到6mm；所述扇形圆环辐射单元（41）中与金属反射底板（1）相连的底边的长度范围为9mm到10mm。
4.根据权利要求1所述的用于泛在无线通信节点的双频宽带天线，其特征在于：所述金属反射底板（1）的介电常数为2至20。
5.根据权利要求1所述的用于泛在无线通信节点的双频宽带天线，其特征在于：所述第一至第三金属反射板的高度范围在25mm到27mm。
6.根据权利要求1所述的用于泛在无线通信节点的双频宽带天线，其特征在于：所述垂直振子（42）的高度范围在7.6mm到7.8mm，宽度在2.1mm到3.5mm；扇形圆环辐射单元的内外径分别为25mm-30mm，35mm-40mm。
7.根据权利要求1所述的用于泛在无线通信节点的双频宽带天线，其特征在于：所述八边形金属反射底板（1）为在平面内关于x轴和y轴对称的对称八边形，其平行于y轴的两边长为40mm，平行于x轴的两边长为21.21mm，另外四边长均为30mm，其中心距原点10mm。
8.根据权利要求1所述的用于泛在无线通信节点的双频宽带天线，其特征在于：所述介质基板（3）靠近第二金属反射板（22）的一侧与第二金属反射板（22）相距7mm。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105609968A (zh) * 2015-12-31 2016-05-25 中国人民解放军国防科学技术大学 一种宽频带宽波束的介质谐振天线
US10996451B2 (en) * 2017-10-17 2021-05-04 Lumileds Llc Nanostructured meta-materials and meta-surfaces to collimate light emissions from LEDs

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2561108Y (zh) * 2002-08-12 2003-07-16 西安海天天线科技股份有限公司 宽频带垂直安装全向天线
JP3785056B2 (ja) * 2001-04-26 2006-06-14 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ アンテナ装置
CN201332141Y (zh) * 2009-01-23 2009-10-21 南京智达康无线通信科技有限公司 智能多振子微波平板天线

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201048163Y (zh) * 2006-09-05 2008-04-16 启碁科技股份有限公司 薄型化天线
CN201523082U (zh) * 2009-09-16 2010-07-07 广州杰赛科技股份有限公司 一种宽频定向吸顶天线
CN201812930U (zh) * 2010-05-25 2011-04-27 佛山市领先通信设备有限公司 双宽频全向吸顶天线
CN102110878B (zh) * 2011-01-06 2013-06-26 西安电子科技大学 宽频多频单极子天线
CN203166092U (zh) * 2013-03-28 2013-08-28 深圳光启创新技术有限公司 定向天线

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3785056B2 (ja) * 2001-04-26 2006-06-14 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ アンテナ装置
CN2561108Y (zh) * 2002-08-12 2003-07-16 西安海天天线科技股份有限公司 宽频带垂直安装全向天线
CN201332141Y (zh) * 2009-01-23 2009-10-21 南京智达康无线通信科技有限公司 智能多振子微波平板天线

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