CN105161831B - 一种缺陷地双倒l形槽五频带天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缺陷地双倒L形槽五频带天线，包括接地板、微带辐射贴片、介质基板；所述微带辐射贴片固定于介质基板正面的中间位置，所述微带辐射贴片长度与介质基板长度相同，且微带辐射贴片上开设有平行的两个倒L形槽；所述接地板固定于介质基板反面，所述接地板宽度与介质基板宽度相同，且接地板上有三个矩形槽，所述三个矩形槽关于介质基板的竖直轴线对称。巧妙的设计了缺陷地结构和双倒L形槽辐射贴片结构，实现特定的五个工作频段；相比于现有技术中的多频段天线，具有较宽的阻抗带宽和较多的工作频段，结构简单，因此适用范围广；本产品比较容易和射频前端微波集成电路集成，具有很好的应用的价值。

Description

一种缺陷地双倒L形槽五频带天线

技术领域

本发明涉及一种多频段天线，特别涉及一种缺陷地双倒L形槽五频带天线。

背景技术

随着移动终端系统不断向便捷化、集成化、多用途一体化与智能化方向发展，这要求天线能够支持多种工作频段。对于手机，在满足语音通话功能的前提下，它还同时能够提供在线影音的欣赏，数据的下载与上传，实时精确卫星定位等功能，这就要求手机天线能够覆盖GSM、WCDMA、WLAN、WiMAX、GPS等多个工作频段。由于手机、pad等移动终端尺寸设计不断轻薄，内部预留给天线的空间就非常有限，对于上述不同频段的应用若采用多个分离的天线来覆盖，这不仅会增加系统的整体尺寸，同时多个天线之间会引入交叉耦合使原先表现良好的独立天线性能受到影响。因此，能够同时覆盖多个工作频段并且尺寸小巧结构简单的天线日益成为国内外研究的热点。

多频段天线可以通过多种不同结构实现：通过开槽能够增大电流路径，可以引入额外的工作模式，如缝隙辐射或开槽后各分离部分的辐射等，进而能增加天线谐振频率点。当产生的多个频率点非常接近时，能够增大天线带宽，实现宽频带；当频点相距较远时，两个频点之间就形成阻带，从而实现多个频段；通过添加谐振枝节或寄生辐射单元也能够实现多频带，这种技术与开槽技术类似，应用广泛。

现有技术中已提出一种能够覆盖2.33-2.76GHz,3.05-3.88GHz,5.57-5.88GHz三个频段的覆盖WLAN/WiMAX应用的天线^[1]，该天线体积为36.5×23×0.8mm³,采用共面波导馈电，天线结构较为复杂；有的天线能够覆盖2.4-2.7GHz，3.1-4.15GHz，4.93-5.89GHz三个频段，同样能覆盖WLAN/WiMAX应用，天线体积为38.0×25.0×1.59mm³，采用微带馈电，天线结构较为简单^[2]；有的天线覆盖了2.38-2.78GHz，3.28-3.76GHz，4.96-5.96GHz三个频段，能满足WLAN/WiMAX应用需求，天线体积为37×18×1mm³，结构简单^[3]。然而，这些现有的天线停留在三频段的设计，不能满足日益发展的多频段应用需求，且体积仍需进一步减小。

发明内容

本发明为了解决移动终端中预留给天线的空间有限，覆盖多个频段的应用而设计。提出了一种缺陷地双倒L形槽五频带天线，该设计采用在辐射贴片上开两个倒L形槽，在接地板上开三个矩形槽的方法。设计完成的天线能够覆盖WLAN/WiMAX、扩展C波段以及X波段卫星上行信号。

一种缺陷地双倒L形槽五频带天线，包括接地板1、微带辐射贴片2、介质基板3；

所述微带辐射贴片2固定于介质基板1正面的中间位置，所述微带辐射贴片2长度与介质基板3长度相同，且微带辐射贴片2上开设有平行同向的两个倒L形槽；

所述接地板3固定于介质基板1反面，所述接地板宽度与介质基板宽度相同，且接地板3上有三个矩形槽，所述三个矩形槽关于介质基板的竖直轴线对称。

所述L形槽包括连通的竖向槽体和横向槽体，所述横向槽体在微带辐射贴片2的侧面设有开口。

所述横向槽体位于竖向槽体上方。

所述微带辐射贴片2长度为30mm，宽度为3mm。

所述微带辐射贴片2上两个倒L形槽的槽宽设置为0.5mm；

位于上方的倒L形槽的横向槽体长为lw1，设置为2mm，竖向槽体长为lt1,设置为17.5-19.5mm；

位于下方的倒L形槽的横向槽体长为lw2，设置为1mm，竖向槽体长为lt2，设置为14-15mm；两个倒L形槽的横向槽体上的开口之间的距离取3-4mm。

所述的接地板1长度为13mm，宽度为20mm。

所述三个矩形槽中位于介质基板竖直轴线上的矩形槽长度设置为7-8mm，宽度设置为6-7mm；

对称分布的两个矩形槽长度设置为9-11mm，宽度设置为1mm，且对称分布的两个矩形槽的中心线距离介质基板的竖直轴线7mm。

所述介质基板1为聚四氟乙烯材质,介质基板厚度为1.6mm。

有益效果

本发明提供了一种缺陷地双倒L形槽五频带天线，包括接地板(1)、微带辐射贴片(2)、介质基板(3)；所述微带辐射贴片(2)固定于介质基板(1)正面的中间位置，所述微带辐射贴片(2)长度与介质基板(3)长度相同，且微带辐射贴片(2)上开设有平行同向的两个倒L形槽；所述接地板(3)固定于介质基板(1)反面，所述接地板宽度与介质基板宽度相同，且接地板(3)上有三个矩形槽，所述三个矩形槽关于介质基板的竖直轴线对称。

通过在接地板上开三个矩形槽能够产生两个频带，在此基础上，接着在辐射贴片上开两个L形槽能够将频带增加至五个，同时这五个频带对应WLAN(2.4/5.2/5.8GHz)和WiMAX(2.5/3.5/5.5GHz)应用以及扩展C波段卫星信号，X波段卫星信号。

巧妙的设计了缺陷地结构，利用开设的矩形槽实现特定频段；设计的双倒L形槽辐射贴片结构，完成特定频段的设计；两者的组合设计不仅实现了五频带的需求，而且，采用印制天线结构，体积得到较大幅度的减小，相比于现有技术中的多频段天线，具有较宽的阻抗带宽和较多的工作频段，结构简单，因此适用范围广；本产品比较容易和射频前端微波集成电路集成，具有很好的应用的价值。

附图说明

图1是缺陷地双倒L形五频带天线结构示意图，其中，(a)为天线正面，(b)为天线反面；

图2是缺陷地双倒L形五频带天线参数图；

图3是实施例1缺陷地双倒L形五频带天线的S11曲线图；

图4是实施例1缺陷地双倒L形五频带天线增益的曲线图；

图5是实施例1S11随上方L形槽长度参数lt1变化曲线图；

图6实施例例1S11随下方L形槽长度参数lt2变化曲线图；

图7是实施例2缺陷地双倒L形五频带天线的S11曲线图；

图8是实施例2缺陷地双倒L形五频带天线增益的曲线图；

标号说明：1-接地板，2-微带辐射贴片，3-介质基板。

具体实施方式

下面将结合实例与附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，一种缺陷地双倒L形槽五频带天线，包括接地板1、微带辐射贴片2、介质基板3；

所述微带辐射贴片2固定于介质基板1正面的中间位置，所述微带辐射贴片2长度与介质基板3长度相同，且微带辐射贴片2上开设有平行同向的两个倒L形槽；

所述接地板3固定于介质基板1反面，所述接地板宽度与介质基板宽度相同，且接地板3上有三个矩形槽，所述三个矩形槽关于介质基板的竖直轴线对称。

所述L形槽包括连通的竖向槽体和横向槽体，所述横向槽体在微带辐射贴片2的侧面设有开口。

所述横向槽体位于竖向槽体上方。

所述倒L形槽包括将L顺时针旋转180°得到的倒L和与L上下对称的倒L。

实施例1：天线结构如图1所示，对应参数如图2所示，天线印制在尺寸为30×20×1.6mm³介质基板3上，即FR4基板上。介质基板3的正面是一个刻有两个L形槽的微带辐射贴片2。天线背面的接地板1由矩形经过如下改造：在矩形接地板竖直轴线上开一个矩形槽，同时在矩形接地板上开两个相对狭长的矩形槽。具体参数列表见表1：

表1(单位：mm)

l	w	lt	lw	lt0	lw0	lt1	lw1	lt2
									30	20	11	1	7	6	18.5	2.5	15
lw2	lt3	lw3	lt4	lw4	lt5	lw5	lw6
									1.5	3	3	2	8.5	13	4	2

图3是实施例1缺陷地双倒L形五频带天线的回波损耗图。从图中可以看出，天线在2-9GHz频带范围内存在五个工作频段：

2.37-2.52GHz,3.07-3.71GHz,4.33-5.87GHz,6.36-6.7GHz,8.08-8.40GHz，对应覆盖整个WLAN(2.4/5.2/5.8GHz)和WiMAX(2.5/3.5/5.5GHz)应用以及扩展C波段、X波段卫星上行信号。

图4是实施例1缺陷地双倒L形五频带天线在工作频段内的增益图。从图中可以看到，天线较宽的频带内增益稳定在2dB左右。

图5，6是实施例1缺陷地双倒L形五频带天线主要参数扫描分析。从图中可以看出，当lt1取范围17.5-19.5mm，lt2取范围14-15mm时，天线能够覆盖前文中提到的五个频段。

实施例2：天线结构如图1所示，对应参数如图2所示，具体参数列表见表2：

表2(单位：mm)

l	w	lt	lw	lt0	lw0	lt1	lw1	lt2
									30	20	10	1	8	7	17.5	2.5	14
lw2	lt3	lw3	lt4	lw4	lt5	lw5	lw6
									1.5	4	3	2	8.5	13	4	2

图7是实施例2缺陷地双倒L形五频带天线的回波损耗图。从图中可以看出，天线在2-9GHz频带范围内存在五个工作频段：

2.38-2.67GHz,3.16-3.89GHz,4.98-6.00GHz,6.68-6.89GHz,8.35-8.59GHz，对应覆盖整个WLAN(2.4/5.2/5.8GHz)和WiMAX(2.5/3.5/5.5GHz)应用以及C波段卫星信号，X波段卫星信号。

图8是实施例2缺陷地双倒L形五频带天线在工作频段内的增益图。从图中可以看到，天线较宽的频带内增益稳定在2dB左右。

将参考文献中的三种天线与本文中的天线比较总结如下表3：

表3本发明所述天线与参考天线对比

从表3中可以明显看出，本发明所述的天线能够同时覆盖2.37-2.52GHz,3.07-3.71GHz,4.33-5.87GHz,6.36-6.7GHz,8.08-8.40GHz五个频段信号，对应整个WLAN(2.4/5.2/5.8GHz)和WiMAX(2.5/3.5/5.5GHz)应用以及扩展C波段、X波段卫星上行信号，且体积得到了较大幅度的缩小。

本发明具有良好的阻抗带宽和多频带特性，结构简单，因此大大增加了其适用范围；本产品采用印刷天线结构，大大缩小了天线体积，且比较容易和射频前端微波集成电路集成。

本文虽然已经给出了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

参考文献：

文献[1]：Compact CPW-Fed Tri-Band Printed Antenna with MeanderingSplit-Ring Slot for WLAN/WiMAX Applications[J].IEEE Antennas and WirelessPropagation Letters,2012,Pingan Liu,et al.

文献[2]：Miniaturized Triple-Band Antenna With a Defected Ground Planefor WLAN/WiMAX Applications[J].IEEE Antennas and Wireless PropagationLetters,2011,Jing Pei,et al.

文献[3]：A Compact Printed Antenna for Triple-Band WLAN/WiMAXApplications[J].IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters,2013,HuiqingZhai,et al.

Claims (6)

1.一种缺陷地双倒L形槽五频带天线，其特征在于，包括接地板(1)、微带辐射贴片(2)、介质基板(3)；

所述微带辐射贴片(2)固定于介质基板(1)正面的中间位置，所述微带辐射贴片(2)长度与介质基板(3)长度相同，且微带辐射贴片(2)上开设有平行同向的两个倒L形槽；

所述接地板(3)固定于介质基板(1)反面，所述接地板宽度与介质基板宽度相同，且接地板(3)上有三个矩形槽，所述三个矩形槽关于介质基板的竖直轴线对称；

所述L形槽包括连通的竖向槽体和横向槽体，所述横向槽体在微带辐射贴片(2)的侧面设有开口；

所述横向槽体位于竖向槽体上方。

2.根据权利要求1所述的一种缺陷地双倒L形槽五频带天线，其特征在于：所述微带辐射贴片(2)长度为30mm，宽度为3mm。

3.根据权利要求2所述的一种缺陷地双倒L形槽五频带天线，其特征在于：所述微带辐射贴片(2)上两个倒L形槽的槽宽设置为0.5mm；

位于上方的倒L形槽的横向槽体长为lw1，设置为2mm，竖向槽体长为lt1,设置为17.5-19.5mm；

位于下方的倒L形槽的横向槽体长为lw2，设置为1mm，竖向槽体长为lt2，设置为14-15mm；两个倒L形槽的横向槽体上的开口之间的距离取3-4mm。

4.根据权利要求1所述的一种缺陷地双倒L形槽五频带天线，其特征在于：所述的接地板(1)长度为13mm，宽度为20mm。

5.根据权利要求4所述的一种缺陷地双倒L形槽五频带天线，其特征在于：所述三个矩形槽中位于介质基板竖直轴线上的矩形槽长度设置为7-8mm，宽度设置为6-7mm；

对称分布的两个矩形槽长度设置为9-11mm，宽度设置为1mm，且对称分布的两个矩形槽的中心线距离介质基板的竖直轴线7mm。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种缺陷地双倒L形槽五频带天线，其特征在于：所述介质基板(1)为聚四氟乙烯材质,介质基板厚度为1.6mm。