CN104953261B - 一种环形多频天线 - Google Patents
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Abstract
本发明针对现有技术的缺陷，提供一种易加工、小型化、指向性和增益较好的环形多频天线，包括介质板、金属辐射体、金属地板、短路钉、馈电接头和缝隙结构；其中，金属辐射体在介质板的一侧，金属地板在介质板的另一侧，短路钉穿过介质板，两端分别连接辐射体和金属地板，馈电接头的中心馈电针与短路钉连接，馈电接头的外导体与金属地板连接，缝隙结构位于金属辐射体上，所述金属辐射体、金属地板为平面结构紧贴介质板，馈电接头穿过介质板。本发明利用了环形天线的多模特性，不增加其他的谐振结构就可以获得较好多频特性。短路钉和缝隙结构，起到控制工作频点的偏移和缩小天线尺寸的作用。
Description
技术领域
本发明涉及无线电领域，更具体的，涉及一种环形多频天线。
背景技术
在无线通信应用中，因为一些通信标准的需要或该设备集成了多套通信系统等原因，通信设备往往需要同时工作在多个频段。于是，该设备就需要多个工作在一个特定频段的天线系统，或者一个能工作在多个频段的天线系统。
常用的实现多频天线的方法有：1）在一块单层天线上使用多个辐射单元，每一个单元对应一个工作频带；2）使用叠层天线结构，其中每一层天线对应一个工作频带；3）其它。
现有的多频天线多为多振子或者多层天线，该结构的多频天线一般构造比较复杂，尺寸较大，方向图指向性较差，增益不够好，天线的前后比也较小。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷，提供一种易加工、小型化、指向性和增益较好的环形多频天线。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种环形多频天线，包括介质板、金属辐射体、金属地板、短路钉、馈电接头和缝隙结构；其中，金属辐射体在介质板的一侧，金属地板在介质板的另一侧，短路钉穿过介质板，两端分别连接辐射体和金属地板，馈电接头的中心馈电针与金属辐射体连接，馈电接头的外导体与金属地板连接，缝隙结构位于金属辐射体上，所述金属辐射体、金属地板为平面结构紧贴介质板，馈电接头穿过介质板。
进一步地，所述介质板采用固体介质或为空气介质。
进一步地，所述金属辐射体，缝隙结构和短路钉的尺寸、数量根据天线的性能及阻抗匹配要求确定。
当天线需要工作在不同的频段时，可通过以下方式来改变频段：
1）改变金属辐射体的尺寸：减小金属辐射体的尺寸会提高工作频段；
2）改变短路钉的数量：短路钉越多，短路钉之间的间距越大(合理范围内)，工作频率越高；
3）改变缝隙的长度：缝隙越长，工作频率越小；
4）改变馈电点在金属辐射体上的位置，可以有效地使天线达到阻抗匹配。
进一步地，所述的金属辐射体形状为环形。
更进一步地，所述的缝隙结构也为环形。
与现有技术相比，有益效果是：本发明的尺寸小，辐射方向图指向性好，前后比大，增益高，结构简单，便于生产加工。
附图说明
图1是本发明的正面示意图。
图2是本发明的背面示意图。
图3是本发明的背面透视示意图。
图4是本发明的侧面示意图。
图5是本发明的正面透视示意图。
图6是本发明的天线的回波损耗曲线图。
图7是本发明的天线的辐射方向图，7（a）为E面方向图，7（b）为H面方向图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步地详细说明。
其中1-介质板、2-金属辐射体、3-金属地板、4-短路钉、5-馈电接头、6-缝隙结构。
如图1-5所示，一种环形多频天线，其特征在于，包括介质板1、金属辐射体2、金属地板3、短路钉4、馈电接头5和缝隙结构6；其中，金属辐射体2在介质板1的一侧，金属地板3在介质板2的另一侧，短路钉4穿过介质板1，两端分别连接辐射体2和金属地板3，馈电接头5的中心馈电针与金属辐射体2连接，馈电接头5的外导体与金属地板3连接，缝隙结构6位于金属辐射体2上，所述金属辐射体2、金属地板3为平面结构紧贴介质板2，馈电接头5穿过介质板1。在具体实施过程中，介质板1采用固体介质或为空气介质；所述金属辐射体2，缝隙结构6和短路钉4的尺寸、数量根据天线的性能及阻抗匹配要求确定。在本实施例中，金属辐射体2形状为环形状且缝隙结构6也为环形状。
本发明使用了环形贴片，利用了这种贴片的多模特性，产生多个频段；本发明还在环形贴片上增加了短路钉结构，减小了天线的几何尺寸，激发了环天线的低阶模式，同时通过短路钉数量上的变化可以调节天线的实际工作频段；最后本发明在贴片上增加了一个环形缝隙结构，一方面减小了天线尺寸，另一方面也可以调节天线的实际工作频段（比如，增加缝隙的长度就可以降低天线的工作频率）。
本发明利用了扇（圆）环形状天线的多模特性，以产生多个谐振频率。只用了一个辐射元，使得该多频天线尺寸缩小、易于制作。并且由于地板完整，天线的前后比高，增益理想，辐射方向图定向性好，适和用作室内吸顶天线。
图4，图5分别是天线工作于0.9GHz、1.8GHz和 2.4GHz 三频段的回波损耗曲线图和辐射方向图。由于环形天线的多模特性，天线不需要增加其他的谐振结构就可以获得多频特性。增加短路钉和改变缝隙结构，可以用来控制工作频点的偏移和天线尺寸的小型化。因此，该环形天线具有很好的多频特性，同时缩小了天线的尺寸，此外天线的辐射方向图、增益和前后比也很好。
以上所述仅为本发明的一个实例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (2)
1.一种环形多频天线，其特征在于，包括介质板（1）、金属辐射体（2）、金属地板（3）、短路钉（4）、馈电接头（5）和缝隙结构（6）；其中，金属辐射体（2）在介质板（1）的一侧，金属地板（3）在介质板（1）的另一侧，短路钉（4）穿过介质板（1），两端分别连接辐射体（2）和金属地板（3），馈电接头（5）的中心馈电针与金属辐射体（2）连接，馈电接头（5）的外导体与金属地板（3）连接，缝隙结构（6）位于金属辐射体（2）上，所述金属辐射体（2）、金属地板（3）为平面结构紧贴介质板（1），馈电接头（5）穿过介质板（1）；
所述的金属辐射体（2）为扇环形，所述的缝隙结构（6）为扇环形；
所述金属辐射体（2）的尺寸、形状以及短路钉（4）的尺寸、数量及形状根据天线的性能及阻抗匹配要求确定；
当天线需要工作在不同的频段时，通过以下方式来改变频段：
1）改变金属辐射体的尺寸：减小金属辐射体的尺寸会提高工作频段；
2）改变短路钉的数量：短路钉越多，在合理范围内，短路钉之间的间距越大，工作频率越高；
3）改变缝隙的长度：缝隙越长，工作频率越小；
4）改变馈电点在金属辐射体上的位置，有效地使天线达到阻抗匹配。
2.根据权利要求1所述的环形多频天线，其特征是，所述介质板（1）为固体介质或空气介质。
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