CN105846061A - 一种三频段微带pifa天线 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种三频段微带PIFA天线，能够准确的激起天线的三个频率模式，结构简单，设计合理，体积小巧。其包括辐射贴片，短路面，连接面，折叠贴片，介质层，馈电探针和接地板；矩形辐射贴片的一个长边侧依次平行开设六个长形槽线；六个长形线槽的一端对齐且到与辐射贴片相邻的长边侧距离相等，介质层的上表面设置辐射贴片，下表面设置接地板；接地板上设置SMA接头，SMA接头通过穿过介质层的馈电探针与辐射贴片连接馈电；馈电探针设置在长形线槽的同一侧；短路面垂直设置在辐射贴片的一个短边侧，并与接地板连接；折叠贴片平行于辐射贴片设置在介质层内部；连接面垂直设置在辐射贴片上远离长形线槽的长边侧，两端分别连接辐射贴片和折叠贴片。

Description

一种三频段微带PIFA天线
技术领域
本发明涉及无线天线技术领域，具体为一种三频段微带PIFA天线。
背景技术
PIFA天线由普通的微带贴片天线演变而来，被广泛应用于通信系统的终端之中。在已有技术中，为了达到天线多频工作的目的，多采用在天线贴片上进行开槽的方法，但是也存在一些不足：1.多运用单一的开槽数量和结构，可激起的频率模式有限，而对多开槽而达到天线多频的方法没有进行深入探究；2.辐射贴片与地板之间的介质中间层空间未被利用。因此，需要对多频段微带PIFA天线做出进一步改进。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种三频段微带PIFA天线，能够准确的激起天线的三个频率模式，结构简单，设计合理，体积小巧。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种三频段微带PIFA天线，包括辐射贴片，短路面，连接面，折叠贴片，介质层，馈电探针和接地板；矩形辐射贴片的一个长边侧依次平行开设有第一长形槽线，第二长形槽线，第三长形槽线，第四长形槽线，第五长形槽线和第六长形槽线；六个长形线槽的一端对齐且到与辐射贴片相邻的长边侧距离相等，其中，第一长形槽线，第四长形槽线和第六长形槽线的位置均位于天线主模频率的七倍频率所对应的驻波波腹点处；第二长形槽线和第五长形槽线的位置均位于天线主模频率的五倍频率所对应的驻波波腹点处；第三长形槽线的位置位于天线主模频率的三倍频率所对应的驻波波腹点处；介质层的上表面设置辐射贴片，下表面设置接地板；接地板上设置SMA接头，SMA接头通过穿过介质层的馈电探针与辐射贴片连接馈电；馈电探针设置在长形线槽的同一侧；短路面垂直设置在辐射贴片的一个短边侧，并与接地板连接；折叠贴片平行于辐射贴片设置在介质层内部；连接面垂直设置在辐射贴片上远离长形线槽的长边侧，两端分别连接辐射贴片和折叠贴片。
优选的，接地板与辐射贴片表面依次设置有覆铜层和镀银层；覆铜层厚度均为0.017mm～0.018mm，镀银层厚度均为0.007mm～0.010mm；辐射贴片表面的长形线槽由光绘工艺腐蚀而成。
优选的，辐射贴片的长度为43.1mm～43.3mm，宽度为33mm～34mm。
进一步，连接面设置在辐射贴片对应长边侧的中间，连接面长度为19.1mm～19.3mm，高度为3.2mm～3.4mm。
进一步，折叠贴片与连接面长边边沿连接，且与辐射贴片平行，折叠贴片长度为19.1mm～19.3mm，宽度为6.9mm～7mm。
进一步，短路面设置在长形线槽的同一端，且其一端与相邻的长边侧对齐设置，短路面长度为9.8mm～10mm，宽度为2.9mm～3mm。
进一步，介质层的介电常数为3.5～3.6，其厚度为9.8mm～10mm，长度和宽度均为90mm～95mm。
进一步，第三长形槽线的对齐端相距辐射贴片较近一侧长边侧的距离为1.6mm～1.7mm，相距辐射贴片较近一侧短边侧的距离为14.3mm～14.4mm，此位置位于1.8GHz频率所对应的驻波波腹点处，第三长形槽线的长度为24.9mm～25.1mm，宽度为1.9mm～2.1mm。
进一步，第二长形槽线的对齐端相距辐射贴片较近一侧长边侧的距离为1.6mm～1.7mm，相距辐射贴片较近一侧短边侧的距离为8.6mm～8.7mm；第五长形槽线相距辐射贴片较近一侧长边侧的距离为1.6mm～1.7mm，相距辐射贴片较近一侧短边侧的距离为17.2mm～17.3mm；第二长形槽线和第五长形槽线的位置都位于3.0GHz频率所对应的驻波波腹点处，长度都为13.9mm～14.1mm，宽度都为1.9mm～2.1mm。
进一步，第一长形槽线相距辐射贴片较近一侧短边侧的距离为6.1mm～6.2mm；第四长形槽线相距辐射贴片较近一侧短边侧的距离为18.5mm～18.6mm；第六长形槽线相距辐射贴片较近一侧短边侧的距离为12.3～12.4mm；第一长形槽线、第四长形槽线和第六长形槽线的对齐端相距辐射贴片较近一侧长边的距离为1.6mm～1.7mm，位置都位于4.2GHz频率所对应的驻波波腹点处，长度都为7.9mm～8.1mm，宽度都为0.9mm～1.1mm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
1.本发明提供的三频段微带PIFA天线，克服了原有的多频天线开槽结构单一，可激起频率模式有限的缺点，将六个长形槽线开设在三个高次模驻波所对应的多个波腹点处，通过控制长形槽线的长度和宽度，激起两种高次模，并通过六个槽线的共同作用，激起了两种高次模之间的次生模式，抑制了天线的主模和另外一种高次模，达到了天线三频段工作的目的，其中覆盖了DCS，BAND1等实用频段。
2.本发明提供的三频段微带PIFA天线，适当控制对应位置槽线的尺寸大小可以改变对应频段处天线的频率特性，从而将开槽位置和对应激起频率的关系明确化。
3.本发明提供的三频段微带PIFA天线，利用弯折技术，设置了折叠贴片，充分利用了辐射贴片与地板之间的介质中间层空间，从而将原有的PIFA天线尺寸大大减小。
附图说明
图1是本发明实例中所述三频段微带PIFA天线的立体图。
图2是本发明实例中所述三频段微带PIFA天线的俯视图。
图3是本发明实例中所述三频段微带PIFA天线的左视图。
图中，1是第一长形槽线，2是第二长形槽线，3是第三长形槽线，4是第四长形槽线，5是第五长形槽线，6是第六长形槽线，7是辐射贴片，8是短路面，9是连接面，10是折叠贴片，11是介质层，12是馈电探针，13是接地板，14是SMA接头。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明一种三频段微带PIFA天线，通过在辐射贴片7上开出了一组六个的长形槽线，分别开在对应频率模式电场波的波腹点处，可以激励起该频率模式。在本发明中，由天线辐射边一面短路一面开路的边界条件，得出对应激起模式频率fn和未开槽时主模频率f0的对应关系：
fn＝(2n+1)f0；
各驻波的波腹点位置离短路边的距离为四分之一波长的奇数倍。短路边就是与短路面8连接的短侧边。
由于驻波存在着半波长的周期重复，所以同一模式对应的波腹点位置有多个。本发明中，主模频率f0由天线贴片整体尺寸的四分之一长度所对应。n取1，2，3三个值，得出六个槽线的位置，通过六个槽线的共同作用，使得主模频率f0对应的主模和高次模f3被抑制，激起了f1，f2两个高次模以及二者之间的次生模式。
本发明利用了辐射贴片7与接地板13之间的介质层11空间，设置了连接面9和折叠贴片10，从而大大减小了尺寸。
本发明一种三频段微带PIFA天线，包括六个长形槽线，馈电探针12，短路面8，带有SMA接头14的贴片即接地板13，介质层11，折叠贴片10，连接面9和辐射贴片7，其中辐射贴片7设置在介质层11的上表面，六个长形槽线是在辐射贴片7上进行开出的。
接地板13置于介质层11的下表面，包括SMA接头14，且SMA接头14通过馈电探针12给辐射贴片7馈电。
连接面9位于辐射贴片7边沿，与介质层11上下表面及折叠贴片10都垂直，用来连接折叠贴片10和辐射贴片7。
短路面8用来连接辐射贴片7和接地板13，位于辐射贴片7边沿，与介质层11上下表面均垂直。
具体的，参见图1至图3，本发明一种三频段微带PIFA天线，其中，辐射贴片7设置在介质层11的上表面，是由介质层11表面覆铜，铜的表面再镀银层，然后通过光绘腐蚀而成。铜层厚度为0.017mm～018mm，银层厚度均为0.007mm～0.010mm。辐射贴片7为矩形结构，长度为43.1mm～43.3mm，宽度为33mm～34mm。在辐射贴片7表面通过光绘进行开槽操作，开出第一长形槽线1，第二长形槽线2，第三长形槽线3，第四长形槽线4，第五长形槽线5，第六长形槽线6。
进一步地，第三长形槽线3相距辐射贴片7较近一侧长边的距离为1.6mm～1.7mm，相距辐射贴片7较近一侧宽边的距离为14.3mm～14.4mm，此位置位于1.8GHz(天线主模频率0.6GHz的三倍)频率所对应的驻波波腹点处，第三长形槽线3此激起了1.8GHz频率的模式波，第三长形槽线3的长度为24.9mm～25.1mm，宽度为1.9mm～2.1mm，通过改变长度大小，影响1.8GHz频点处的天线回波损耗特性。
第二长形槽线2相距辐射贴片7较近一侧长边的距离为1.6mm～1.7mm，相距辐射贴片7较近一侧宽边的距离为8.6mm～8.7mm；而第五长形槽线5相距辐射贴片7较近一侧长边的距离为1.6mm～1.7mm,相距辐射贴片7较近一侧宽边的距离为17.2mm～17.3mm。这两个槽线的位置都位于3.0GHz(天线主模频率0.6GHz的五倍)频率所对应的驻波波腹点处，共同激起了3.0GHz频率的模式波。第二长形槽线2和第五长形槽线5的长度都为13.9mm～14.1mm，宽度都为1.9mm～2.1mm，通过改变长度大小，影响3.0GHz频点处的天线回波损耗性能。
第一长形槽线1相距辐射贴片7较近一侧长边的距离为1.6mm～1.7mm，相距辐射贴片7较近一侧宽边的距离为6.1mm～6.2mm；第四长形槽线4相距辐射贴片7较近一侧长边的距离为1.6mm～1.7mm，相距辐射贴片7较近一侧宽边的距离为18.5mm～18.6mm；第六长形槽线6相距辐射贴片7较近一侧的距离为1.6mm～1.7mm，相距辐射贴片7较近一侧宽边的距离为12.3～12.4mm。这三个槽线的位置都位于4.2GHz(天线主模频率0.6GHz的七倍)频率所对应的驻波波腹点处，长度都为7.9mm～8.1mm，宽度都为0.9mm～1.1mm。
第三长形槽线3激起了1.8GHz(主模频率的三倍)模式波。
第二长形槽线2，第五长形槽线5共同激起了3.0GHz(主模频率的五倍)模式波。
六个槽线的组合效应表现在，共同作用抑制了天线的主模频率0.6GHz模式波以及由第一长形槽线1，第四长形槽线4，第六长形槽线6共同激起的7.2GHz(主模频率的七倍)模式波，而共同作用激起了天线的新的频率2.1GHz模式波。
短路面8位于辐射贴片7宽边边沿，用来连接辐射贴片7和接地板13，与介质层11上下表面均垂直。与辐射贴片7长边边沿相距为0mm，短路面8高度为9.8mm～10mm，宽度为2.9mm～3mm，短路面8与辐射贴片7和接地板13都垂直，连接了二者，创造了该天线在一处辐射边上短路的边界条件。短路面8的宽度影响天线的阻抗带宽特性。
连接面9位于辐射贴片7长边边沿，距离辐射贴片7两个宽边的距离都为11.9mm～12.1mm，连接面9长度为19.1mm～19.3mm，高度为3.2mm～3.4mm。连接面9与辐射贴片7和折叠贴片10都垂直，起到将二者进行连接的作用。
折叠贴片10位于连接面9长边边沿，与辐射贴片7平行，折叠贴片10长度为19.1mm～19.3mm，宽度为6.9mm～7mm。折叠贴片10充分利用了辐射贴片7和接地板13之间介质层11的空间，大大降低了天线的尺寸大小。
带有SMA接头14的接地板13设置在介质层11的下表面是由介质层11下表面覆铜，铜的表面再镀银层，然后通过光绘腐蚀而成。铜层厚度为0.017mm～018mm，银层厚度均为0.007mm～0.010mm。SMA接头14通过馈电探针12给辐射贴片7馈电，SMA接头14的内径约为1.5mm。
馈电探针12相距辐射贴片7较近一侧长边的距离为2.1mm～2.2mm，相距辐射贴片7较近一侧宽边的距离为8.6mm～8.7mm，馈电探针12与接地板13上SMA接头14的内心位置重合。
介质层11的介电常数为3.5～3.6，其厚度为9.8mm～10mm，长度和宽度均为90mm～95mm。
以上内容是结合具体优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种三频段微带PIFA天线，其特征在于，包括辐射贴片(7)，短路面(8)，连接面(9)，折叠贴片(10)，介质层(11)，馈电探针(12)和接地板(13)；
矩形辐射贴片(7)的一个长边侧依次平行开设有第一长形槽线(1)，第二长形槽线(2)，第三长形槽线(3)，第四长形槽线(4)，第五长形槽线(5)和第六长形槽线(6)；六个长形线槽的一端对齐且到与辐射贴片(7)相邻的长边侧距离相等，其中，第一长形槽线(1)，第四长形槽线(4)和第六长形槽线(6)的位置均位于天线主模频率的七倍频率所对应的驻波波腹点处；第二长形槽线(2)和第五长形槽线(5)的位置均位于天线主模频率的五倍频率所对应的驻波波腹点处；第三长形槽线(3)的位置位于天线主模频率的三倍频率所对应的驻波波腹点处；
介质层(11)的上表面设置辐射贴片(7)，下表面设置接地板(13)；接地板(13)上设置SMA接头，SMA接头通过穿过介质层(11)的馈电探针(12)与辐射贴片(7)连接馈电；馈电探针(12)设置在长形线槽的同一侧；
短路面(8)垂直设置在辐射贴片(7)的一个短边侧，并与接地板(13)连接；
折叠贴片(10)平行于辐射贴片(7)设置在介质层(11)内部；
连接面(9)垂直设置在辐射贴片(7)上远离长形线槽的长边侧，两端分别连接辐射贴片(7)和折叠贴片(10)。
2.根据权利要求1所述的一种三频段微带PIFA天线，其特征在于，接地板(13)与辐射贴片(7)表面依次设置有覆铜层和镀银层；覆铜层厚度均为0.017mm～0.018mm，镀银层厚度均为0.007mm～0.010mm；辐射贴片(7)表面的长形线槽由光绘工艺腐蚀而成。
3.根据权利要求1所述的一种三频段微带PIFA天线，其特征在于，辐射贴片(7)的长度为43.1mm～43.3mm，宽度为33mm～34mm。
4.根据权利要求3所述的一种三频段微带PIFA天线，其特征在于，连接面(9)设置在辐射贴片(7)对应长边侧的中间，连接面(9)长度为19.1mm～19.3mm，高度为3.2mm～3.4mm。
5.根据权利要求3所述的一种三频段微带PIFA天线，其特征在于，折叠贴片(10)与连接面(9)长边边沿连接，且与辐射贴片(7)平行，折叠贴片(10)长度为19.1mm～19.3mm，宽度为6.9mm～7mm。
6.根据权利要求3所述的一种三频段微带PIFA天线，其特征在于，短路面(8)设置在长形线槽的同一端，且其一端与相邻的长边侧对齐设置，短路面(8)长度为9.8mm～10mm，宽度为2.9mm～3mm。
7.根据权利要求3所述的一种三频段微带PIFA天线，其特征在于，介质层(11)的介电常数为3.5～3.6，其厚度为9.8mm～10mm，长度和宽度均为90mm～95mm。
8.根据权利要求3所述的一种三频段微带PIFA天线，其特征在于，第三长形槽线(3)的对齐端相距辐射贴片(7)较近一侧长边侧的距离为1.6mm～1.7mm，相距辐射贴片(7)较近一侧短边侧的距离为14.3mm～14.4mm，此位置位于1.8GHz频率所对应的驻波波腹点处，第三长形槽线(3)的长度为24.9mm～25.1mm，宽度为1.9mm～2.1mm。
9.根据权利要求3所述的一种三频段微带PIFA天线，其特征在于，第二长形槽线(2)的对齐端相距辐射贴片(7)较近一侧长边侧的距离为1.6mm～1.7mm，相距辐射贴片(7)较近一侧短边侧的距离为8.6mm～8.7mm；第五长形槽线(5)相距辐射贴片(7)较近一侧长边侧的距离为1.6mm～1.7mm，相距辐射贴片(7)较近一侧短边侧的距离为17.2mm～17.3mm；第二长形槽线(2)和第五长形槽线(5)的位置都位于3.0GHz频率所对应的驻波波腹点处，长度都为13.9mm～14.1mm，宽度都为1.9mm～2.1mm。
10.根据权利要求3所述的一种三频段微带PIFA天线，其特征在于，第一长形槽线(1)相距辐射贴片(7)较近一侧短边侧的距离为6.1mm～6.2mm；第四长形槽线(4)相距辐射贴片(7)较近一侧短边侧的距离为18.5mm～18.6mm；第六长形槽线(6)相距辐射贴片(7)较近一侧短边侧的距离为12.3～12.4mm；第一长形槽线(1)、第四长形槽线(4)和第六长形槽线(6)的对齐端相距辐射贴片(7)较近一侧长边的距离为1.6mm～1.7mm，位置都位于4.2GHz频率所对应的驻波波腹点处，长度都为7.9mm～8.1mm，宽度都为0.9mm～1.1mm。
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