CN105870616B - 一种新型宽带多模组合天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种宽带多模组合天线，该天线包括介质基板、缝隙天线、折叠偶极子、金属边框以及同轴馈电线。缝隙天线固定在介质基板的上侧，基板的介电常数是2.65，在介质基板的中间开有一条长方形缝隙，在与该缝隙垂直的方向上，对称的开有两条短缝隙，同轴线在缝隙的中间进行馈电，折叠偶极子垂直的连接在缝隙中间的两侧，其中偶极子垂直部分是一个梯形，水平部分是长方形，而金属边框垂直的安装在介质基板的四周。设计实例其带宽在1.9‑2.83GHz之间，相对带宽为39.3％，在2.10GHz和2.69GHz处产生两个谐振点，实现了宽带特性。本天线满足宽带的要求，可应用在LTE、WCDMA、WLAN以及RFID频段，应用范围广，具有较好的实用性。

Description

一种新型宽带多模组合天线
技术领域
本发明涉及一种天线，具体的说是一种新型宽带多模组合天线。
背景技术
微带天线因其体积小、重量轻、价格低、剖面低、易于附着在金属物体表面，容易和有源器件、微波电路集成为统一的组件，适合大规模生产等优点，近30年来受到人们的广泛亲赖。然而微带天线有着频带窄、增益低等缺点。
为了实现宽带的要求，本发明提出了一种新型宽带多模组合天线，此天线有效的将两个谐振频率靠近，从而展宽了带宽，可覆盖LTE、WCDMA、WLAN以及RFID频段，应用范围广。
发明内容
本发明主要提供了一种新型宽带多模组合天线，实现了宽带的要求，在一定程度上增加了天线增益。
实现本发明的技术方案：一种新型宽带多模组合天线，包括介质基板、缝隙天线、偶极子天线、金属边框和用于馈电的同轴线。缝隙天线固定在介质基板的上侧，其缝隙由位于介质基板中间的长缝隙和与该长缝隙相垂直对称分布的两条短缝隙组成，其中的两条短缝隙用于同时激发缝隙天线的多个辐射模式；偶极子天线垂直部分是一个梯形，水平部分是长方形，垂直地连接在缝隙中间的两侧；金属边框垂直地安装在介质基板的四周；同轴线在缝隙的中间进行馈电。
介质基板的上侧采用电路板刻蚀技术，刻蚀带有缝隙的缝隙天线；偶极子天线采用焊接技术，焊接在缝隙的两侧；同轴线作为天线的电波信号馈入源。
本实例设计了一个天线，其带宽在1.9-2.83GHz之间，相对带宽为39.3％，在2.1GHz和2.69GHz处产生两个谐振点，实现了宽带特性。本天线满足宽带的要求，并且可以应用在LTE、WCDMA、WLAN以及RFID频段，应用范围广。
附图说明
图1是本发明宽带多模组合天线的立体结构示意图。
图2是本发明宽带多模组合天线的俯视图。
图3是本发明宽带多模组合天线的偶极子的一个臂的结构示意图。
图4是本发明宽带多模组合天线的反射系数示意图。
图5是本发明宽带多模组合天线在频率2.0GHz处的辐射方向图。
图6是本发明宽带多模组合天线在频率2.2GHz处的辐射方向图。
图7是本发明宽带多模组合天线在频率2.4GHz处的辐射方向图。
图8是本发明宽带多模组合天线在频率2.6GHz处的辐射方向图。
图9是本发明宽带多模组合天线随频率变化的增益示意图。
其中：
1-介质基板；2-缝隙天线；3-偶极子天线；4-长缝隙；5-短缝隙；6-金属边框；7-同轴线；8-偶极子天线梯形部分；9-偶极子天线长方形部分。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
如图1所示，本发明的宽带多模组合天线，在介质基板1上，覆盖有一层金属，其中在金属的中心开有一条长方形的长缝隙4，以及两条对称的垂直于中心缝隙的短缝隙5；在长缝隙的中心连接有偶极子天线3，结合图3，其中偶极子天线3由垂直于介质基板的偶极子天线梯形部分8和平行于介质基板的偶极子天线长方形部分9组成，偶极子的材料是金属板；在介质基板的四周围有一圈金属边框6。
结合图1、图2，所述宽带多模组合天线采用同轴线7馈电。同轴线7的内导体连接在长缝隙4的中心，分别连接缝隙的两端；同轴线7的外导体固定在缝隙天线2的金属部分上。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
实施例一
一种新型宽带多模组合天线，包括介质基板1及固定于其上层的缝隙天线2，连接在缝隙天线2两侧的偶极子天线3，围于介质基板1四周的金属边框6，以及对缝隙天线和偶极子天线进行馈电的同轴线7。
所述的介质基板1的上侧覆盖有一层金属层，该金属层的中心开有一条长方形的长缝隙4，以及两条相互对称且均垂直于金属层中心长缝隙4的长方形短缝隙5；在长缝隙4的中心连接有偶极子天线3，其中偶极子天线3由垂直于介质基板1的偶极子天线梯形部分8和平行于介质基板1的偶极子天线长方形部分9连接组成。
所述长缝隙4的长L在中心频率的1.5倍波长±2毫米的范围内，宽W的范围为3-5毫米，短缝隙5的长LS在中心频率的1倍波长±2毫米的范围内，宽WS的范围为3-5毫米，两个相互对称的短缝隙5之间的距离D在中心频率半波长±2毫米的范围内；偶极子天线3的偶极子天线梯形部分8短边长WDL的范围为3-5毫米，长边长WDU的范围为8-12毫米，高HL的范围为35-45毫米，水平的偶极子天线长方形部分9的长度HU为中心频率的四分之一波长±1毫米的范围内。
所述的同轴线7作为天线的电波信号馈入源，同轴线7的内导体的两头连接在长缝隙4中心的两端；同轴线7的外导体固定在缝隙天线2的金属部分上。
所述的金属边框6的高度范围为20-30毫米。
实施例二
本发明的宽带多模组合天线，结合图1、图2和图3，介质基板1的介电常数是2.65，厚度为1毫米，长LG＝200毫米和宽WG＝200毫米；缝隙天线2的长缝隙4的长L的范围在中心频率2.4GHz的1.5倍波长左右，宽W＝4毫米，短缝隙的长LS的范围在中心频率2.4GHz的1倍波长左右，宽WS＝5毫米，两个对称缝隙之间的距离D约为中心频率2.4GHz的半波长；偶极子3的垂直部分短边长WDL＝4毫米，长边长WDU＝10毫米，高HL＝40毫米，水平部分的长度是HU约为中心频率2.4GHz的半波长；金属边框的高度为25毫米。
天线输入端口的反射特性如图4所示，在1.9-2.83GHz之间S11<-10dB，相对带宽为39.3％，并且在2.10GHz和2.69GHz处产生两个谐振点，实现了宽带特性；天线可以实现定向辐射，方向图如图5—图8所示；从图9天线增益图可以看出此天线在可用频段的增益在7dBi到10dBi之间，比较稳定。
本发明的宽带多模组合天线可应用在LTE、WCDMA、WLAN以及RFID频段，应用范围广，具有一定的实用性，除此之外，具有易于制造的优点。

Claims (4)

1.一种新型宽带多模组合天线，其特征在于：包括介质基板(1)及固定于其上层的缝隙天线(2)，连接在缝隙天线(2)两侧的偶极子天线(3)，围于介质基板(1)四周的金属边框(6)，以及内导体与缝隙天线(2)的缝隙相连接，外导体固定在缝隙天线(2)的金属部分的同轴线(7)；所述的介质基板(1)的上侧覆盖有一层金属层，该金属层的中心开有一条长方形的长缝隙(4)，以及两条相互对称且均垂直于金属层中心长缝隙(4)的长方形短缝隙(5)；在长缝隙(4)的中心连接有偶极子天线(3)，其中偶极子天线(3)由垂直于介质基板(1)的偶极子天线梯形部分(8)和平行于介质基板(1)的偶极子天线长方形部分(9)连接组成。
2.根据权利要求1所述的一种新型宽带多模组合天线，其特征在于：所述长缝隙(4)的长L在中心频率的1.5倍波长±2毫米的范围内，宽W的范围为3-5毫米，短缝隙(5)的长LS在中心频率的1倍波长±2毫米的范围内，宽WS的范围为3-5毫米，两个相互对称的短缝隙(5)之间的距离D在中心频率半波长±2毫米的范围内；偶极子天线(3)的偶极子天线梯形部分(8)短边长WDL的范围为3-5毫米，长边长WDU的范围为8-12毫米，高HL的范围为35-45毫米，水平的偶极子天线长方形部分(9)的长度HU为中心频率的四分之一波长±1毫米的范围内。
3.根据权利要求1所述的一种新型宽带多模组合天线，其特征在于：所述的同轴线(7)作为天线的电波信号馈入源，同轴线(7)的内导体的两头连接在长缝隙(4)中心的两端；同轴线(7)的外导体固定在缝隙天线(2)的金属部分上。
4.根据权利要求1所述的一种新型宽带多模组合天线，其特征在于：所述的金属边框(6)的高度范围为20-30毫米。
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