CN104868232A - 一种结构紧凑的印刷式多频带WLAN/WiMAX天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种结构紧凑的印刷式多频带WLAN/WiMAX天线，包括上层微带结构、中间介质基板和金属地板三部分组成；上层微带结构包括50Ω微带线和切角的三角形贴片，三角形贴片为等腰直角三角形，50Ω微带线的一端与三角形贴片的斜边上的一端连接；金属地板由一个矩形地板、接地微带线与和微带结构连接而成。三角形贴片和两条接地的弯折枝节构成的辐射部分，三角形贴片负责高频段的辐射，接地的两条弯折枝节，由三角形贴片电磁耦合馈电，实现低频段的辐射。本发明的结构设计巧妙紧凑，天线适用于WLAN 2.4/5.2/5.8 GHz和WIMAX 3.5/5.5 GHz应用。

Description

一种结构紧凑的印刷式多频带WLAN/WiMAX天线

技术领域

本发明涉及一种移动通信天线，特别涉及一种应用于WLAN 2.4/5.2/5.8 GHz和WIMAX 3.5/5.5 GHz频段，结构紧凑的印刷式多频带WLAN/WiMAX天线。

背景技术

近二十年来，无线局域网（Wireless Local Area Networks，WLAN)和全球微波互联接入(Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX) 等无线通信技术得到了迅猛发展，广泛应用并深入我们生活的各个层面，极大地改变了我们办公和学习生活的方式。天线作为无线通信系统架构中不可或缺的一部分，对整个通信系统发挥着至关重要的作用。而随着无线终端设备朝着多功能一体化、小型化与集成化的方向发展，作为无线接收与发射的天线单元，有向小型化、内置化、多频段、智能化的发展要求。

常见的多频终端天线有微带天线、缝隙天线、单极子天线等等。其中单极子天线因为结构简单、制作容易、成本低以及易与微波电路集成等特点，得到了广泛的应用。单极子天线实现多频一般有两种方式：通过多个单极子以某种方式进行组合构成多频天线，不同的单极子辐射产生不同的工作频段，多个长度不同的单极子组合在一起就可以构成多频天线，例如E型、F型、G型等；通过改变单极子或馈线的形状从而激励起高次模谐振也可以实现多频。

发明内容

    为实现终端天线对于小型化和多功能应用的要求，本发明提供结构紧凑的印刷式多频带WLAN/WiMAX天线，通过一个三角形辐射贴片来实现高频的辐射，两条接地的弯折枝节通过三角形辐射贴片进行耦合馈电，获得低频段的谐振，同时其产生的高次模谐振配合三角形辐射贴片产生的谐振点，获得了很宽的阻抗带宽，覆盖频率从3.3~7.4 GHz。整个天线具有尺寸小、结构简单、易于加工等特点。

本发明采用如下技术方案：

一种基于电磁耦合馈电的平面印刷式单极子天线。天线由金属上层微带结构、中间介质基板和金属地板三部分组成。上层微带结构包括50Ω微带线和切角的三角形贴片，三角形贴片为等腰直角三角形，50Ω微带线的一端与三角形贴片的斜边上的一端连接；金属地板由一个矩形地板、接地微带线与和微带结构连接而成，微带结构由两条弯折枝节构成，第一弯折枝节包括顺次连接的第一微带线、第二微带线、第三微带线和第四微带线；第一微带线的一端与第二微带线的一端连接，第一微带线的另一端通过接地微带线与所述矩形地板连接；第二弯折枝节包括顺次连接的第五微带线、第六微带线和第七微带线，其中第五微带线的一端与第一微带线的一端相连。

天线的辐射主要来自三角形贴片和两条弯折枝节两部分。三角形贴片由50Ω微带线直接进行偏馈；两条弯折枝节由三角形贴片电磁耦合馈电。

所述三角形贴片来激励4.62 GHz频点的谐振，合理地调节地板与三角形贴片两者之间缝隙的距离，可以为呈感性的天线引入容性阻抗，优化天线的阻抗匹配，进而增加天线的有效带宽。

所述第一微带线、第二微带线、第三微带线和第四微带线次序连接成的一条弯折枝节负责2.4 GHz的谐振，所述弯折枝节的有效电长度大约为2.4 GHz的四分之一波长。

所述第五微带线、第六微带线和第七微带线次序连接成的一条弯折枝节来提供3.5 GHz的谐振，所述弯折枝节的有效电长度大约为3.5 GHz的四分之一波长。

所述天线由三角形贴片与两条弯折枝节提供的高次模谐振来实现WLAN 5.2/5.8 GHz 和WiMAX 5.5 GHz等频带的覆盖。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

（1）结构设计巧妙，采用偏馈馈电方式的三角形贴片，使得其能覆盖高频段的谐振并提供足够的带宽。

（2）在地板上延伸两条弯折枝节，通过电磁耦合馈电的方式，使得其能覆盖低频段的带宽并提供高次模谐振。

（3）天线具有结构紧凑、尺寸小和方向图全向性好等特点。

附图说明

图1a是印刷式多频带WLAN/WiMAX天线（单极子天线）的侧视图；

图1b是图1所示天线的俯视图；

图2是印刷式多频带WLAN/WiMAX天线的一种实施例图；

图3是实例中印刷式多频带WLAN/WiMAX天线的电磁仿真曲线。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1a、图1b所示，一种紧凑的印刷式多频带WLAN/WiMAX天线，由金属上层微带结构1、中间介质基板2和金属地板3三部分组成。上层微带结构包括50Ω微带线4和切角的三角形贴片5，三角形贴片5为等腰直角三角形，50Ω微带线4的一端与三角形贴片5的斜边上的一端连接；金属地板3由一个矩形地板6、接地微带线7与和微带结构连接而成，微带结构由两条弯折枝节构成，第一弯折枝节包括顺次连接的第一微带线801、第二微带线802、第三微带线803和第四微带线804；第一微带线801的一端与第二微带线802的一端连接，第一微带线801的另一端通过接地微带线7与所述矩形地板连接；第二弯折枝节包括顺次连接的第五微带线901、第六微带线902和第七微带线903。

天线的辐射主要来自三角形贴片5和两条弯折枝节两部分。三角形贴片5由50Ω微带线4直接进行偏馈；两条弯折枝节由三角形贴片5电磁耦合馈电。由三角形贴片5来激励4.62 GHz频点的谐振，合理地调节地板3与三角形贴片5两者之间缝隙的距离，可以为呈感性的天线引入容性阻抗，优化天线的阻抗匹配，进而增加天线的有效带宽。由微带线801、微带线802、微带线803、微带线804次序连接成的一条弯折枝节负责2.4 GHz的谐振，所述弯折枝节的有效电长度大约为2.4 GHz的四分之一波长。由微带线901、微带线902和微带线903次序连接成的一条弯折枝节来提供3.5 GHz的谐振，所述弯折枝节的有效电长度大约为3.5 GHz的四分之一波长。由三角形贴片5与两条弯折枝节提供的高次模谐振来实现WLAN 5.2/5.8 GHz 和WiMAX 5.5 GHz等频带的覆盖。

作为举例，如图2，实施例中的天线各参数的尺寸为：

矩形地板6的长度L1=19 mm；接地微带线7的长度和宽度分别为L2=2.5 mm和W1=1 mm；接地微带线7与第二微带线802之间的距离L3=4 mm；第三微带线803的长度为L4=2 mm；三角形贴片5与矩形地板6之间的距离L5=2 mm；第五微带线901的长度L6=1 mm；第六微带线902的长度L7=7 mm；第七微带线903的长度和宽度分别为L8=1 mm和W8=9 mm；50Ω微带线4的宽度为W3=1.6 mm；三角形贴片4位于50Ω微带线4右侧的部分的宽度为W4=5.8 mm；三角形贴片4与第五微带线901的距离为W5=0.3 mm；第二微带线802的宽度为W6=5 mm；第四微带线804的宽度为W7=7.5 mm；第七微带线903的末端拒矩形地板的距离为W9=1 mm。

图3位实例中印刷式多频带WLAN/WiMAX天线的电磁仿真曲线，可见本发明巧妙地设计一个采用偏馈馈电方式的三角形贴片（5），使得其能覆盖高频段的谐振并提供足够的带宽；在地板上延伸两条弯折枝节，通过电磁耦合馈电的方式，使得其能覆盖低频段的带宽并提供高次模谐振；天线具有结构紧凑、尺寸小和方向图全向性好等特点

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种结构紧凑的印刷式多频带WLAN/WiMAX天线，其特征在于，包括金属上层微带结构（1）、中间介质基板（2）和金属地板（3）三部分组成；上层微带结构包括50Ω微带线（4）和切角的三角形贴片（5），三角形贴片（5）为等腰直角三角形，50Ω微带线（4）的一端与三角形贴片（5）的斜边上的一端连接；金属地板（3）由一个矩形地板（6）、接地微带线（7）与和微带结构连接而成，金属地板（3）的微带结构包括第一弯折枝节和第二弯折枝节，第一弯折枝节包括顺次连接的第一微带线（801）、第二微带线（802）、第三微带线（803）和第四微带线（804）；第一微带线（801）的一端与第二微带线（802）的一端连接，第一微带线（801）的另一端通过接地微带线（7）与所述矩形地板连接；第二弯折枝节包括顺次连接的第五微带线（901）、第六微带线（902）和第七微带线（903），其中第五微带线（901）的一端与第六微带线（902）连接，另一端与第一微带线（801）的一端相连。

2.根据权利要求1所述的一种结构紧凑的印刷式多频带WLAN/WiMAX天线，其特征在于所述三角形贴片（5）负责高频段的辐射；所述两条弯折枝节由三角形贴片（5）电磁耦合馈电，实现低频段的辐射，天线所覆盖的频率范围为2.39~2.49 GHz和3.3~7.4 GHz，适用于WLAN 2.4/5.2/5.8 GHz和WIMAX 3.5/5.5 GHz应用。

3.根据权利要求1所述的一种结构紧凑的印刷式多频带WLAN/WiMAX天线，其特征在于，由一个三角形贴片（5）来激励4.62 GHz频点的谐振。

4.根据权利要求1所述的一种结构紧凑的印刷式多频带WLAN/WiMAX天线，其特征在于，所述第一弯折枝节负责2.4 GHz的谐振，所述弯折枝节的有效电长度大为2.4 GHz的四分之一波长。

5.根据权利要求1所述的一种结构紧凑的印刷式多频带WLAN/WiMAX天线，其特征在于，所述第二弯折枝节提供3.5 GHz的谐振，所述弯折枝节的有效电长度大为3.5 GHz的四分之一波长。

6.根据权利要求1所述的种结构紧凑的印刷式多频带WLAN/WiMAX天线，其特征在于，由三角形贴片（5）与两条弯折枝节提供的高次模谐振来实现WLAN 5.2/5.8 GHz 和WiMAX 5.5 GHz等频带的覆盖。