CN105071029A - 一种多波段磁单极子天线 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多波段磁单极子天线，包括单极子天线和共面波导；单极子天线和共面波导印制在同一基板上，单极子天线包括共面波导的馈点补丁结构、一长条辐射单元和一循环短路辐射单元；所述长条辐射单元和循环短路辐射单元连接在共面波导的馈点补丁结构的两侧；单极子天线还包括一短条辐射单元，该短条辐射单元与共面波导的馈点补丁结构连接并与长条辐射单元同侧，该短条辐射单元处在长条辐射单元下方；循环短路辐射单元未与共面波导的馈点补丁结构连接的末端与共面波导一体连接；共面波导上对应于共面波导的馈点补丁结构设置有凹槽，共面波导的馈点补丁结构非接触的放置在凹槽内。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信天线领域，更具体地，涉及一种多波段磁单极子天线。
背景技术
随着无线通信技术的快速发展，低剖面、轻重量、多频段以及优越性能的无线通信设备被消费者所期待。然而，这些要求给天线设计师带来了巨大的挑战，尤其是在小尺寸下设计多频段的内置手机天线且具有良好的辐射特性。为了适应现代移动通信系统的需求，本发明采用CPW(共面波导)结构，提供的多频段CPW结构能够在集成电路中易于集成并且有很宽的频段。本发明在电路板的一面易于印刷，使得天线成本低容易制作。现有的手机天线结构紧凑合理，有一个相当全方位的辐射模式，较好的效率并且结构简单，却有阻抗带宽不足的缺点，另一些设计中，已获得的带宽不能够覆盖在2500MHz频段。所以，本发明在手机天线中是实用的，具有一定的工程价值。
发明内容
本发明提供一种多波段磁单极子天线，达到结构简单，频带宽，良好的阻抗匹配，适用于现代超薄手机的目的。
为了达到上述技术目的，本发明的技术方案如下：
一种多波段磁单极子天线，包括单极子天线和共面波导；单极子天线和共面波导印制在同一基板上，单极子天线包括共面波导的馈点补丁结构、一长条辐射单元和一循环短路辐射单元；所述长条辐射单元和循环短路辐射单元连接在共面波导的馈点补丁结构的两侧；单极子天线还包括一短条辐射单元，该短条辐射单元与共面波导的馈点补丁结构连接并与长条辐射单元同侧，该短条辐射单元处在长条辐射单元下方；循环短路辐射单元未与共面波导的馈点补丁结构连接的末端与共面波导一体连接；共面波导上对应于共面波导的馈点补丁结构设置有凹槽，共面波导的馈点补丁结构非接触的放置在凹槽内。
优选地，所述共面波导的馈点补丁结构是等腰的倒梯形结构。
进一步地，共面波导上设置有一地面扰动装置。
优选地，所述长条辐射单元未与共面波导的馈点补丁结构连接的末端向共面波导的馈点补丁结构方向折叠延伸。
优选地，所述循环短路辐射单元是蜿蜒排布的。
优选地，所述短条辐射单元是矩形。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明采用面波导形式的馈点补丁结构实现良好的阻抗匹配，通过改变长条辐射单元未与共面波导的馈点补丁结构连接的末端和短条辐射单元的长度来调整天线覆盖的频段，整个天线建构简单非常适合于现代的超薄手机中。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明各部分的尺寸标注图；
图3为本发明的测量和模拟S11；
图4所示(a)为天线s11的仿真结果图，如图(b)所示，该天线结构有一个简单的短路条(Ref1)，一个循环短路条(Ref2)；
图5所示为倒梯形共面波导贴片的s11(回波损耗)的仿真结果，将倒梯形馈电贴片的底部w作为变量而其它参数不变如图1.
图6所示为在不同的s的长度下，s11(回波损耗)的仿真结果。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图1所示，一种多波段磁单极子天线，包括单极子天线1和共面波导2；单极子天线1和共面波导2印制在同一基板上，单极子天线1包括共面波导的馈点补丁结构3、一长条辐射单元4(GH段)和一循环短路辐射单元5(GI段)；所述长条辐射单元4(GH段)和循环短路辐射单元5(GI段)连接在共面波导的馈点补丁结构3的两侧；单极子天线1还包括一短条辐射单元6(EF段)，该短条辐射单元6(EF段)与共面波导的馈点补丁结构3连接并与长条辐射单元4(GH段)同侧，该短条辐射单元6(EF段)处在长条辐射单元4(GH段)下方；循环短路辐射单元5(GI段)未与共面波导的馈点补丁结构3连接的末端与共面波导2一体连接；共面波导2上对应于共面波导的馈点补丁结构3设置有凹槽7，共面波导的馈点补丁结构3非接触的放置在凹槽7内。
本实施例中，共面波导的馈点补丁结构3是等腰的倒梯形结构(ABCD部分)；共面波导2上设置有一地面扰动装置8。
本实施例中，所述长条辐射单元4(GH段)未与共面波导的馈点补丁结构3连接的末端(LH部分)向共面波导的馈点补丁结构3方向折叠延伸；所述循环短路辐射单元5是蜿蜒排布的；所述短条辐射单元6(EF段)是矩形。
本实施例中，如图2所示，共面波导的馈点补丁结构3(ABCD部分)的底部宽度为1毫米，顶部宽度为9毫米(记为w)，高是4毫米。短条辐射单元6(EF段)长度是14毫米。长条辐射单元4(GH段)未与共面波导的馈点补丁结构3连接的末端(LH部分)长度是10毫米。地面扰动装置8是占5毫米×8毫米的面积，详见图示表示。
对该天线进行测试，测量的结果和仿真的S11(回波损耗)如图2所示。实现两个较宽的工作集中在900MHz和2200MHz频段，定义电压驻波比为3：1(VSWR),一般是用于移动电话的天线设计，较低的频带的宽度为240MHz(770-1010MHz)覆盖GSM850/900操作。上带形成由三个共振显示甚至更宽的带宽为1360MHz(1590至2950MHz)，其中覆盖的DCS/PCS/UMTS/LTE2300/2500和WLAN操作。循环短路辐射单元5，短条辐射单元6导致三重共振行为的产生。
通过改变长条辐射单元4(GH段)未与共面波导的馈点补丁结构3连接的末端(LH部分)的长度，在900MHz为中心，以覆盖710-1010MHz可以调整天线的低频；通过调整短条辐射单元6(EF段)和循环短路辐射单元5(GI段)的长度，可以控制天线的上部中心在2200MHz的频带覆盖1590-2950MHz在上部频带，在-30分贝，表示已相当良好的阻抗匹配这里得到最低。
进一步地，图4(a)所示的天线模拟，用一个简单的短路辐射单元(如Ref1所示)。一个循环短路辐射单元(如Ref2所示)的情况下，与图2所示的天线的情况下相比较。Ref1和Ref2都提供一个直接的共面波导。研究的三个天线图中的相应的尺寸是相同的，Ref1和Ref2的几何形状的图显示在图4(b)中。看到Ref1和Ref2在900MHz带宽的影响不大。从Ref1，参考天线的上部频带的形成一个谐振模式在2500MHz的带宽远离覆盖所需的频率范围内，1710至2690MHz。从Ref2，它产生在1820,2050和2550MHz的三个谐振模式。它覆盖了所需的频带的移动电话的应用程序具有不同的谐振深度。其大部分的反射系数大于-10dB的2100至2700MHz，共面波导馈电的贴片倒梯形使用该天线时，得到良好的主抗匹配结果。
如图5和图6所示，w和s所增加的长度为lmm，长条辐射单元4(GH段)的谐振频率从2550MHz转移到2650MHz。在1800MHz，谐振深度从-7增加到-11分贝，而在2400MHz时，谐振深度从-10减少到-8dB的。低频的长条辐射单元4(GH段)，其末端(LH段)的变化也会造成不同的上部频带的阻抗的匹配结果。在图6中，当长度增加时，谐振频率从2600转移到2550MHz，并且在约2500MHz频率的阻抗匹配时从-15到-6迅速退化。此外，为5mm×8mm的地面扰动装置8上较低的谐振深度增加2-3分贝，因为更多的辐射空间创建。倒梯形的共面波导馈电的贴片的影响进行了研究，如图5所示，模拟S11的变化范围为8至10毫米的宽度w的结果。从图5中可以看出，当顶部宽度很窄(w＝8毫米)和宽(w＝10毫米)，严重的失配被发现。在900MHz激发谐振模式的影响不大，可见一斑。在较高的频带中，谐振深度减少到-10dB，这个倒梯形的共面波导馈电的贴片，从而导致更好的在很宽的频率范围内的阻抗匹配到天线是一个关键因素。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种多波段磁单极子天线，其特征在于，包括单极子天线(1)和共面波导(2)；单极子天线(1)和共面波导(2)印制在同一基板上，单极子天线(1)包括共面波导的馈点补丁结构（3）、一长条辐射单元（4）和一循环短路辐射单元（5）；所述长条辐射单元（4）和循环短路辐射单元（5）连接在共面波导的馈点补丁结构（3）的两侧；单极子天线(1)还包括一短条辐射单元（6），该短条辐射单元（6）与共面波导的馈点补丁结构（3）连接并与长条辐射单元（4）同侧，该短条辐射单元（6）处在长条辐射单元（4）下方；循环短路辐射单元（5）未与共面波导的馈点补丁结构（3）连接的末端与共面波导(2)一体连接；共面波导(2)上对应于共面波导的馈点补丁结构（3）设置有凹槽（7），共面波导的馈点补丁结构（3）非接触的放置在凹槽（7）内。
2.根据权利要求1所述的多波段磁单极子天线，其特征在于，所述共面波导的馈点补丁结构（3）是等腰的倒梯形结构。
3.根据权利要求1所述的多波段磁单极子天线，其特征在于，共面波导(2)上设置有一地面扰动装置（8）。
4.根据权利要求1所述的多波段磁单极子天线，其特征在于，所述长条辐射单元（4）未与共面波导的馈点补丁结构（3）连接的末端向共面波导的馈点补丁结构（3）方向折叠延伸。
5.根据权利要求1所述的多波段磁单极子天线，其特征在于，所述循环短路辐射单元（5）是蜿蜒排布的。
6.根据权利要求1所述的多波段磁单极子天线，其特征在于，所述短条辐射单元（6）是矩形。
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| CN201510116133.XA CN105071029A (zh) | 2015-03-17 | 2015-03-17 | 一种多波段磁单极子天线 |
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ID=54500346
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| CN201084821Y (zh) * | 2007-07-13 | 2008-07-09 | 大通电子股份有限公司 | 宽频平面天线 |
| CN203367477U (zh) * | 2013-07-22 | 2013-12-25 | 广州铁路职业技术学院 | 平面双频天线 |
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2015
- 2015-03-17 CN CN201510116133.XA patent/CN105071029A/zh active Pending
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