CN106099339A - 一种具有耦合抑制窄带的环形贴片天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有耦合抑制窄带的环形贴片天线，其由介质板(1)、四个辐射元(2、3、5、6)、四条馈线(2A、3A、5A、6A)、电感(4、7)构成。其中，辐射元(2、3)与馈线(2A、3A)采用覆铜工艺制作在介质板(1)的上面板(11)；辐射元(5、6)与馈线(5A、6A)采用覆铜工艺制作在介质板(1)的下面板(12)，且辐射元与馈线的覆铜厚度为0.018～0.035mm。本发明天线采用在同一介质板上设计两个不同工作频率的环形单元，并在其中一环形单元上加载电感，有效地增加了辐射元之间的隔离度，且抑制了天线的互耦合。

Description

一种具有耦合抑制窄带的环形贴片天线
技术领域
本发明涉及一种贴片天线，更特别地说，是指一种具有耦合抑制窄带的环形贴片天线。
背景技术
随着手机、移动电脑等设备的发展，这些设备中也需要集成更多的天线。天线的尺寸越来越小，同时天线之间的距离也变得越来越近。因此，天线近场耦合变成一个限制天线系统系能的非常重要的因素。从频带上看，天线耦合可以分成带外耦合和带内耦合，其中带外耦合的研究很少。近年来，无线模型整合到手提设备的趋势增长很快，天线系统间的互耦合问题重新获得关注。在有限地平面中，多元化和多输入输出系统内工作的天线间的带内耦合情形已被广泛的研究。另外，在各行各业的天线设计中可以发现，当天线的工作频率并不重叠时，天线间同样会有很强的带外互耦。
发明内容
为了抑制有限介质板上的窄带天线间的带外耦合，本发明设计了一种具有耦合抑制窄带的环形贴片天线。该天线的两个环形单元为带外耦合。该环形贴片天线由介质板(1)、四个辐射元(2、3、5、6)、四条馈线(2A、3A、5A、6A)、A电感(4)和B电感(7)构成；其中，辐射元(2、3)与馈线(2A、3A)采用覆铜工艺制作在介质板(1)的上面板(11)；辐射元(5、6)与馈线(5A、6A)采用覆铜工艺制作在介质板(1)的下面板(12)，且所述辐射元(2、3、5、6)、所述馈线(2A、3A、5A、6A)的覆铜厚度为0.018～0.035mm；
AA辐射元(2)与AB辐射元(5)形成小环形单元；
BA辐射元(3)与BB辐射元(6)形成大环形单元；
AA辐射元(2)由第一枝节(21)、第二枝节(22)和第三枝节(23)构成，第三枝节(23)与AA馈线(2A)结合，所述第一枝节(21)的末端设有电信号导通点；
AB辐射元(5)由第五枝节(51)、第六枝节(52)和第七枝节(53)构成，第七枝节(53)与BA馈线(5A)结合，所述第五枝节(51)的末端设有电信号导通点；
BA辐射元3由第九枝节(31)、第十枝节(32)和第十一枝节(33)构成，第十一枝节(33)与AB馈线(3A)结合，所述第九枝节(31)的末端设有电信号导通点；第十枝节(32)上设有A间隙(321)，该A间隙(321)处连接有A电感(4)；
BB辐射元(6)由第十三枝节(61)、第十四枝节(62)和第十五枝节(63)构成，第十五枝节(63)与BB馈线(6A)结合，所述第十三枝节(61)的末端设有电信号导通点；第十三枝节(61)上设有B间隙(621)，该B间隙(621)处连接有B电感(7)。
本发明环形贴片天线的优点在于：
①本发明采用在同一介质板上设计两个不同工作频率的环形单元，并在其中一环形单元上加载电感，有效地增加了辐射元之间的隔离度，且抑制了天线的互耦合。
②本发明设计的环形贴片天线制作简单，可通过调整天线尺寸来改变天线的工作频率，应用更广泛。
③本发明采用在大环形单元上加载电感，能够解决天线紧密布局时的近场耦合问题。其S12值较传统天线在工作频率260MHz时降低了18dB。
附图说明
图1是本发明设计的具有耦合抑制窄带的环形贴片天线的结构图。
图1A是本发明设计的具有耦合抑制窄带的环形贴片天线的另一视角结构图。
图2是未装配介质板的环形贴片天线的正视图。
图2A是未装配介质板的环形贴片天线的另一视角结构图。
图3A是采用覆铜工艺制作在介质板的上面板的辐射元与馈线的尺寸定义图。
图3B是采用覆铜工艺制作在介质板的下面板的辐射元与馈线的尺寸定义图。
图4A是实施例1的S11参数图。
图4B是实施例1的S12参数图。
图4C是实施例1的S22参数图。
图5A是实施例1的E面方向图。
图5B是实施例1的H面方向图。
图6是实施例1的加载不同电感值的S12参数图。
1.介质板 11.上面板 12.下面板
2.AA辐射元 21.第一枝节 22.第二枝节
23.第三枝节 2A.AA馈线 3.BA辐射元
31.第五枝节 32.第六枝节 321.A间隙
33.第七枝节 3A.BA馈线 4.A电感
5.AB辐射元 51.第九枝节 52.第十枝节
53.第十一枝节 5A.AB馈线 6.BB辐射元
61.第十三枝节 62.第十四枝节 621.B间隙
63.第十五枝节 6A.BB馈线 7.B电感
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
参见图1、图1A、图2、图2A所示，本发明设计了一种具有耦合抑制窄带的环形贴片天线，其由介质板1、AA辐射元2、AB辐射元5、BA辐射元3、BB辐射元6、AA馈线2A、AB馈线5A、BA馈线3A、BB馈线6A、A电感4和B电感7构成。其中，AA辐射元2、AA馈线2A、BA辐射元3和BA馈线3A采用覆铜工艺制作在介质板1的上面板11；AB辐射元5、AB馈线5A、BB辐射元6和BB馈线6A采用覆铜工艺制作在介质板1的下面板12，且四个辐射元(2、3、5、6)与四条馈线(2A、3A、5A、6A)的覆铜厚度为0.018～0.035mm。
在本发明中，A电感4和B电感7选用日本村田公司生产的LQW18AN_00系列的电感，电感值为2.2nH～120nH。
参见图2所示，本发明设计的环形贴片天线的馈电方式采用巴伦馈电。
参见图1、图2所示，介质板1的长记为a1、介质板1的宽记为b1、介质板1的厚度一般为0.5～1.5mm。AA辐射元2与BA辐射元3相距的距离记为a2-3，AB辐射元5与BB辐射元6相距的距离记为a5-6，且a2-3＝a5-6。
AA辐射元2
参见图2A所示，AA辐射元2采用覆铜工艺制作成一体。用虚线对AA辐射元2进行枝节划分。AA辐射元2由第一枝节21、第二枝节22和第三枝节23构成，第三枝节23与AA馈线2A结合，所述第一枝节21的末端设有电信号导通点。
参见图3A所示，第一枝节21的长记为a21、第一枝节21的宽记为b21。
参见图3A所示，第二枝节22的长记为a22、第二枝节22的宽记为b22。
参见图3A所示，第三枝节23的长记为a23、第三枝节23的宽记为b23。
参见图3A所示，AA馈线2A的长记为a24、AA馈线2A的宽记为b24。
AB辐射元5
参见图2A所示，AB辐射元5采用覆铜工艺制作成一体。对AB辐射元5的枝节划分可以参考AA辐射元2上的虚线。AB辐射元5由第五枝节51、第六枝节52和第七枝节53构成，第七枝节53与BA馈线5A结合，所述第五枝节51的末端设有电信号导通点。
参见图3B所示，第五枝节51的长记为a51、第五枝节51的宽记为b51。
参见图3B所示，第六枝节52的长记为a52、第六枝节52的宽记为b52。
参见图3B所示，第七枝节53的长记为a53、第七枝节53的宽记为b53。
参见图3B所示，BA馈线5A的上底边与下底边之间的距离记为a54、BA馈线5A的上底边宽记为b54上、BA馈线5A的下底边宽记为b54下。
在本发明中，AA辐射元2与AB辐射元5组成小环形单元，如图2、图2A所示。
BA辐射元3
参见图2A所示，BA辐射元3采用覆铜工艺制作。对BA辐射元3的枝节划分可以参考AA辐射元2上的虚线。BA辐射元3由第九枝节31、第十枝节32和第十一枝节33构成，第十一枝节33与AB馈线3A结合，所述第九枝节31的末端设有电信号导通点。
为了抑制天线间的互耦合问题，本发明还采用了对所述第十枝节32进行切割，使得第十枝节32上存在有A间隙321，并在A间隙321处连接有A电感4。所述A间隙321处无覆铜层。
参见图3A所示，第九枝节31的长记为a31、第九枝节31的宽记为b31。
参见图3A所示，第十枝节32的长记为a32、第十枝节32的宽记为b32。第十枝节32上的A间隙321的长记为a上。
参见图3A所示，第十一枝节33的长记为a33、第十一枝节33的宽记为b33。
参见图3A所示，AB馈线3A的长记为a34、AB馈线3A的宽记为b34。
BB辐射元6
参见图2A所示，BB辐射元6采用覆铜工艺制作。对BB辐射元6的枝节划分可以参考AA辐射元2上的虚线。BB辐射元6由第十三枝节61、第十四枝节62和第十五枝节63构成，第十五枝节63与BB馈线6A结合，所述第十三枝节61的末端设有电信号导通点。
为了抑制天线间的互耦合问题，本发明还采用了对所述第十三枝节61进行切割，使得第十三枝节61上存在有B间隙621，并在B间隙621处连接有B电感7。所述B间隙621处无覆铜层。
参见图3B所示，第十三枝节61的长记为a61、第十三枝节61的宽记为b61。
参见图3B所示，第十四枝节62的长记为a62、第十四枝节62的宽记为b62。第十四枝节62上的B间隙621的长记为a下。
参见图3B所示，第十五枝节63的长记为a63、第十五枝节63的宽记为b63。
参见图3B所示，BB馈线6A的上底边与下底边之间的距离记为a64、BB馈线6A的上底边宽记为b64上、BB馈线6A的下底边宽记为b64下。
在本发明中，BA辐射元3与BB辐射元6组成大环形单元，如图2、图2A所示。
辐射元与馈线的尺寸约束：
在本发明中，考虑到天线实际应用场景，以波长λ为50mm～5000mm作为天线约束尺寸设计：
a1＝(0.8～1.5)λ、b1＝(0.6～1.0)λ；
a2-3＝a5-6＝(0.03～0.1)λ；
a21＝b22＝a23＝a31＝b32＝a33＝a51＝b52＝a53＝a61＝b62＝a63＝(0.005～0.01)λ；
b21＝b51＝(0.1075～0.1575)λ
b23＝b53＝(0.1～0.15)λ；
a22＝a32＝a52＝a62＝(0.03～0.06)λ；
a24＝a34＝a54＝a64＝(0.25～0.5)λ；
b24＝b34＝b54上＝b64上＝0.0075λ；
b31＝b61＝(0.2～0.3)λ；
b33＝b63＝(0.2～0.3)λ；
a上＝a下＝0.005λ；
b54下＝b64下＝0.03λ。
实施例1
辐射元和馈线的覆铜厚度为0.035mm。设计的实施例1环形贴片天线的具体尺寸如下：
a1＝110cm、b1＝120cm；
a2-3＝a5-6＝4cm；
a21＝b22＝a23＝a31＝b32＝a33＝a51＝b52＝a53＝a61＝b62＝a63＝1cm；
b21＝b51＝24cm；
b23＝b53＝22.5cm；
a22＝a32＝a52＝a62＝6cm；
a24＝a34＝a54＝a64＝50cm；
b24＝b34＝b54上＝b64上＝1.5cm；
b31＝b61＝49cm；
b33＝b63＝47.5cm；
a上＝a下＝1cm；
b54下＝b64下＝6cm。
在本发明中，大环形单元的工作频率为260MHz，小环形单元的工作频率为135MHz，由于工作频率不同，大环形单元与小环形单元为带外耦合。
对实施例1采用S参数进行性能评价：图中虚线表示传统天线，实线表示本发明设计的实施例1天线。
参见图4A所示，S11参数表示大环形单元(即BA辐射元3与BB辐射元6组成)的工作性能，在电感加载前后其在工作频率135MHz处的性能基本不变。
参见图4B所示，本发明使用S12评价电感加载前后大环形单元与小环形单元(即AA辐射元2与AB辐射元5组成)之间的隔离度，如图4B所示，在工作频率260MHz处的耦合度传统天线为－17dB。而实施例1天线降低到－35dB，下降了18dB。
参见图4C所示，S22参数表示小环形单元的工作性能，在电感加载前后其在工作频率260MHz处的性能基本不变。
对实施例1采用方向图进行电感加载前后性能评价：图中虚线表示传统天线，实线表示本发明设计的实施例1天线。从图5A、图5B的E、H面方向图中可以看出，工作频率为135MHz时，天线辐射性能不受影响。
本发明实施例1天线在工作频率为260MHz时的S12值随电感加载值的变化曲线如图6所示，在电感值为88nH处耦合明显地被抑制了，且S12为最优。

Claims (7)

1.一种具有耦合抑制窄带的环形贴片天线，其特征在于：该环形贴片天线由介质板(1)、四个辐射元(2、3、5、6)、四条馈线(2A、3A、5A、6A)、A电感(4)和B电感(7)构成；其中，辐射元(2、3)与馈线(2A、3A)采用覆铜工艺制作在介质板(1)的上面板(11)；辐射元(5、6)与馈线(5A、6A)采用覆铜工艺制作在介质板(1)的下面板(12)，且所述辐射元(2、3、5、6)、所述馈线(2A、3A、5A、6A)的覆铜厚度为0.018～0.035mm；
AA辐射元(2)与AB辐射元(5)形成小环形单元；
BA辐射元(3)与BB辐射元(6)形成大环形单元；
AA辐射元(2)由第一枝节(21)、第二枝节(22)和第三枝节(23)构成，第三枝节(23)与AA馈线(2A)结合，所述第一枝节(21)的末端设有电信号导通点；
AB辐射元(5)由第五枝节(51)、第六枝节(52)和第七枝节(53)构成，第七枝节(53)与BA馈线(5A)结合，所述第五枝节(51)的末端设有电信号导通点；
BA辐射元3由第九枝节(31)、第十枝节(32)和第十一枝节(33)构成，第十一枝节(33)与AB馈线(3A)结合，所述第九枝节(31)的末端设有电信号导通点；第十枝节(32)上设有A间隙(321)，该A间隙(321)处连接有A电感(4)；
BB辐射元(6)由第十三枝节(61)、第十四枝节(62)和第十五枝节(63)构成，第十五枝节(63)与BB馈线(6A)结合，所述第十三枝节(61)的末端设有电信号导通点；第十三枝节(61)上设有B间隙(621)，该B间隙(621)处连接有B电感(7)。
2.根据权利要求1所述的一种具有耦合抑制窄带的环形贴片天线，其特征在于：所述环形贴片天线以波长λ为50mm～5000mm作为天线尺寸约束。
3.根据权利要求2所述的一种具有耦合抑制窄带的环形贴片天线，其特征在于所述环形贴片天线的构形为：
a1＝(0.8～1.5)λ、b1＝(0.6～1.0)λ；
a2-3＝a5-6＝(0.03～0.1)λ；
a21＝b22＝a23＝a31＝b32＝a33＝a51＝b52＝a53＝a61＝b62＝a63＝(0.005～0.01)λ；
b21＝b51＝(0.1075～0.1575)λ
b23＝b53＝(0.1～0.15)λ；
a22＝a32＝a52＝a62＝(0.03～0.06)λ；
a24＝a34＝a54＝a64＝(0.25～0.5)λ；
b24＝b34＝b54上＝b64上＝0.0075λ；
b31＝b61＝(0.2～0.3)λ；
b33＝b63＝(0.2～0.3)λ；
a上＝a下＝0.005λ；
b54下＝b64下＝0.03λ。
4.根据权利要求2所述的一种具有耦合抑制窄带的环形贴片天线，其特征在于所述环形贴片天线的构形为：
a1＝110cm、b1＝120cm；
a2-3＝a5-6＝4cm；
a21＝b22＝a23＝a31＝b32＝a33＝a51＝b52＝a53＝a61＝b62＝a63＝1cm；
b21＝b51＝24cm；
b23＝b53＝22.5cm；
a22＝a32＝a52＝a62＝6cm；
a24＝a34＝a54＝a64＝50cm；
b24＝b34＝b54上＝b64上＝1.5cm；
b31＝b61＝49cm；
b33＝b63＝47.5cm；
a上＝a下＝1cm；
b54下＝b64下＝6cm。
5.根据权利要求1所述的一种具有耦合抑制窄带的环形贴片天线，其特征在于：大环形单元的工作频率为260MHz，小环形单元的工作频率为135MHz，由于工作频率不同，大环形单元与小环形单元为带外耦合。
6.根据权利要求1所述的一种具有耦合抑制窄带的环形贴片天线，其特征在于：所述A电感(4)和B电感(7)的电感值选取为2.2nH～120nH。
7.根据权利要求1所述的一种具有耦合抑制窄带的环形贴片天线，其特征在于：环形贴片天线的馈电方式采用巴伦馈电。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108511895A (zh) * 2018-03-07 2018-09-07 电子科技大学 一种双环结构及基于该结构的缝隙天线

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103050778B (zh) * 2013-01-18 2014-09-17 北京邮电大学 集成平面阻抗匹配巴伦的射频识别近场天线

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103050778B (zh) * 2013-01-18 2014-09-17 北京邮电大学 集成平面阻抗匹配巴伦的射频识别近场天线

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PEIYU LIANG 、WEI SU 、QI WU: "Characteristic mode analysis of near-field mutual coupling between wire and loop antennas", 《2016 ASIA-PACIFIC INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY (APEMC)》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108511895A (zh) * 2018-03-07 2018-09-07 电子科技大学 一种双环结构及基于该结构的缝隙天线

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