CN105140649A - 一种多频天线 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多频天线，属于天线技术领域。本发明天线采用单端口馈电，包括矩形绝缘介质基板、下层金属接地板及上层金属贴片，该天线采用支节弯折曲流技术减小天线尺寸，利用贴片间耦合产生新的频带达到了拓宽频带的目。其中，介质基板上部微带馈线和介质基板下部的接地板共同构成馈电端口，连接在微带馈线3底部的弯折的“C”形枝节能够覆盖LTE700频段，并联加载于微带馈线上的支节4和支节5会分别产生WIMAX和WLAN(5.2GHz)频段，通过耦合方式馈电的两个“L”形枝节分别产生LTE2500和DCS1800/PCS/UMTS频段。该天线成本低，结构简单，性能优良并且能够同时满足现有的对多个移动通信频段的要求。

Description

一种多频天线
技术领域
本发明属于天线技术领域，涉及无源器件中多频天线研究，具体涉及一种多频4G手机天线。
背景技术
LTE(LongTermEvolution，长期演进)技术是3G技术的演进，是由3GPP(The3rdGenerationPartnershipProject,第三代合作伙伴计划)组织制定的UMTS(UniversalMobileTelecommunicationsSystem,通用移动通信系统)技术标准的长期演进，LTE最早在2004年于日本提出，该标准在2005年开始正式进行广泛讨论。
LTE网络有能力提供300Mbit/s的下载速率和75Mbit/s的上传速率。LTE分为TD-LTE和FDD-LTE，其中TD-LTE是我国自主创新的4G技术，与欧洲主导的FDD-LTE技术一起被国际电信联盟确立为两大国际4G标准。我国已将2500-2690MHz共190MHz的频谱资源全部划分给TD-LTE，英国等部分运营商使用2.6GHz和3.5/3.6GHz频段布署LTE网络，美国、加拿大、澳大利亚、智利等国家已批准700MHz频段用于LTE，我国也已将700MHz和3.5GHz频段列入未来规划。如此多的频段，使得传统的手机天线已经不能满足4G无线通信需求。如今，多频带、小型化、低剖面已经成为4G手机天线设计的热点。
目前，国内外学者们已经提出了各种宽带手机天线，例如平面倒F型手机天线，小型环形天线[牛映式.运筹学[M].陕西:西安交通大学出版社，2006:223-255.]，崔悦慧博士等人提出的多频天线[Y.H.Cui,R.L.LiANovalBroadbandPlanarAntennafor2G/3G/LTEBaseStation]，金属边框手机缝隙天线，可重构天线[Y.K.parkandY.sung.AReconfigurableAntennaforQuad-BandMobileHandsetApplications[J].IEEEtransactionsonAntennasandpropagation,2012,60(6):3003-3006]。但是，对于应用于2G/3G/LTE/WIMAX/WLAN所有频段的手机天线，小型化和多频段覆盖成了一个难点，因为LTE的低频段部分要求天线的尺寸比一般的天线尺寸大，这给本来就捉襟见肘的手机内部空间带来了更多不便，而且由于天线频段过多，不同频段之间的相互影响也会提高此类天线的设计难度。
综上所述，在LTE技术的推动下，研发一款小型化,多频带能同时满足2G/3G/LTE/WIMAX/WLAN要求的手机天线显得愈发重要。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺失与不足，提供一种低成本、小型化、结构简单、多频带覆盖、性能优良、且能够同时满足2G/3G/LTE/WIMAX/WLAN通信要求的小型多频天线。该天线能工作在LTE700/2500、GSM900、DCS1800、PCS、UMTS(部分频带覆盖)、WIMAX、WLAN、CDMA(前向)等多个频带，与此同时，该天线馈电方式简单，天线尺寸明显比同类型天线尺寸小。
本发明采用如下技术方案：
一种多频天线，其结构如图1所示，由上至下依次包括上层金属贴片、绝缘介质基板1及下层金属接地板2；所述上层金属贴片包括末端开路的第一“C”形金属枝节、第二“C”形金属枝节，微带馈线3，末端开路金属枝节4、5，矩形辐射金属贴片6，矩形耦合金属贴片7、8，“L”形辐射枝节9、10；
所述微带馈线3的一端为天线输入端，其另一端与矩形辐射金属贴片6的一端连接，矩形辐射金属贴片6的另一端加载有第一“C”形金属枝节；在微带馈线3上并联加载有第二“C”形金属枝节和末端开路金属枝节4、5；矩形耦合金属贴片7、8分别位于矩形辐射金属贴片6未连接枝节的两侧边，且耦合金属贴片与矩形辐射金属贴片6的相应侧边为耦合馈电方式；矩形耦合金属贴片7远离矩形辐射金属贴片6的侧边上靠近微带馈线3的一端加载有“L”形辐射枝节9，矩形耦合金属贴片8远离矩形辐射金属贴片6的侧边上远离微带馈线3的一端加载有“L”形辐射枝节10；
所述下层金属接地板位于微带馈线3输入端的正下方。
进一步的，所述第二“C”形金属枝节、末端开路金属枝节5、末端开路金属枝节4在长直微带线3上沿远离输入端的方向依次并联加载。
进一步的，所述耦合贴片8与耦合贴片7的尺寸完全相同，矩形耦合金属贴片7、8与矩形辐射金属贴片6相应侧边形成的耦合缝隙宽度为1mm。
进一步的，所有金属贴片及枝节均为铜质，且厚度为0.035mm
本发明天线采用单端口馈电，介质基板上部微带馈线和介质基板下部的接地板共同构成馈电端口，连接在微带馈线3底部的弯折的“C”形枝节能够覆盖LTE700频段。当电流通过微带馈线到达支节4和支节5时，会分别产生WIMAX和WLAN(5.2GHz)频段，贴片7和贴片8通过与贴片6耦合的方式分别对与他们相连的支节9和支节10馈电，支节9和支节10分别产生了LTE2500和DCS1800/PCS/UMTS频段。
与现有技术相比，本发明有如下优点：
本发明提供的天线采用双面敷铜介质基板制作而成，整体结构可以利用传统PCB技术加工实现，成本低廉。整个介质基板大小仅50×55mm，相比于同类天线，该天线不仅满足了多频段的要求，而且其馈电方式简单、天线尺寸实现了小型化，因此具有很高的使用价值。
附图说明
图1为本发明天线结构的正面示意图。
图2为本发明天线结构的背面示意图。
图3为本发明天线结构的侧面示意图。
图4为本发明实施例S11曲线仿真与测试结果。
图5为本发明实施例VSWR(电压驻波比)结果。
图6为本发明实施例天线的结构详细数据。
具体实施方式
以下以具体实施例对本发明的结构和效果进行更加详细的描述。
实施例
如图1、2、3所示，本实施例提供的天线结构包含介质基板1，金属接地板2，微带馈线3，支节4、5、9、10，矩形辐射贴片6，耦合贴片7、8；尺寸标注如图6所示，介质基板长L＝55mm，宽W＝50mm，厚度h＝1.6mm，介质材料为FR4-epoxy，介电常数为4.4，金属接地板长l＝5mm，宽w＝50mm，采用微带方式馈电，介质基板上部微带线和下部接地板共同构成馈电端口，微带馈线3长L0＝24mm，宽W0＝3mm，其中与微带馈线相连的支节4长L1＝8mm，宽W1＝1mm，与微带馈线相连的支节5长L2＝5mm，宽W2＝1mm，辐射贴片6的长l2＝14mm，宽w2＝8mm。辐射贴片6和耦合贴片7、8之间的耦合缝隙宽度均为WR＝1mm.耦合贴片7的长L3＝14mm，宽W3＝4mm，耦合贴片8与耦合贴片7的尺寸完全相同，采用耦合的方式激励支节9和支节10能够拓宽相应频点的带宽同时也能够减小各个支节相互干扰易于阻抗匹配；支节9的长度L4＝17.5mm，宽度W4＝0.5mm，支节10的长L5＝30mm，宽W5＝0.5mm；贴片11的长L6＝4mm,宽W6＝2mm，贴片12的长宽和贴片11完全相同。
该天线的S11曲线如图4所示，在0.67-0.75GHz，0.85-0.97GHz，1.56-1.94GHz，2.44-2.59GHz，3.39-3.64GHz和5.05-5.39GHz六个频段内满足S11<-10dB的要求，VSWR曲线如图5所示，在0.67-0.75GHz，0.85-0.97GHz，1.56-1.94GHz，2.44-2.59GHz和3.39-3.64GHz五个频段内满足VSWR<2的要求。
综上所述，本发明结构简单，易于加工，天线性能优良，非常适合运用在要求同时满足2G/3G/LTE/WIMAX/WLAN的移动通信终端中。

Claims (5)

1.一种多频天线，由上至下依次包括上层金属贴片、绝缘介质基板(1)及下层金属接地板(2)，其特征在于，所述上层金属贴片包括末端开路的第一“C”形金属枝节、第二“C”形金属枝节，微带馈线(3)，末端开路金属枝节(4、5)，矩形辐射金属贴片(6)，矩形耦合金属贴片(7、8)，“L”形辐射枝节(9、10)；
所述微带馈线(3)的一端为天线输入端，其另一端与矩形辐射金属贴片(6)的一端连接，矩形辐射金属贴片(6)的另一端加载有第一“C”形金属枝节；在微带馈线(3)上并联加载有第二“C”形金属枝节和末端开路金属枝节(4、5)；矩形耦合金属贴片(7)、(8)分别位于矩形辐射金属贴片(6)未连接枝节的两侧边，且耦合金属贴片与矩形辐射金属贴片(6)的相应侧边为耦合馈电方式；矩形耦合金属贴片(7)远离矩形辐射金属贴片(6)的侧边上靠近微带馈线(3)的一端加载有“L”形辐射枝节(9)，矩形耦合金属贴片(8)远离矩形辐射金属贴片(6)的侧边上远离微带馈线(3)的一端加载有“L”形辐射枝节(10)；
所述下层金属接地板位于微带馈线(3)输入端的正下方。
2.根据权利要求1所述的多频天线，其特征在于，所述第二“C”形金属枝节、末端开路金属枝节(5)、末端开路金属枝节(4)在长直微带线(3)上沿远离输入端的方向依次并联加载。
3.根据权利要求1所述的多频天线，其特征在于，所述耦合贴片(8)与耦合贴片(7)的尺寸完全相同，矩形耦合金属贴片(7)、(8)与矩形辐射金属贴片(6)相应侧边形成的耦合缝隙宽度为1mm。
4.根据权利要求1所述的多频天线，其特征在于，所述金属贴片及枝节均为铜质，且厚度为0.035mm。
5.根据权利要求1所述的多频天线，其特征在于，所述绝缘介质基板(1)所采用的材料为FR4-epoxy。
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