CN107394387A - 一种基于磁耦合馈电结构的宽带双极化微带天线 - Google Patents

一种基于磁耦合馈电结构的宽带双极化微带天线 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于磁耦合馈电结构的宽带双极化微带天线，包括一个水平放置的金属反射板、一个水平放置的水平介质基板和两个竖直放置的竖直介质基板，水平介质基板位于金属反射板的上方，两个竖直介质基板设置于水平介质基板与金属反射板之间两个竖直介质基板的中部的一侧均具有一个凹槽，两个竖直介质基板相互垂直，且两个竖直介质基板的凹槽相互插接，水平介质板的下表面贴覆有矩形微带贴片，每个竖直介质基板的两个侧表面均印刷有馈电结构。本发明的有益效果是：具有极好的对称性，也实现了优秀的性能，该天线的工作频带为2.35GHz～2.85GHz。

Description

一种基于磁耦合馈电结构的宽带双极化微带天线
技术领域
本发明涉及天线技术领域，特别是一种基于磁耦合馈电结构的宽带双极化微带天线。
背景技术
相比于宽带双极化天线的广泛研究，宽带高隔离度天线，尤其是同时具备宽带和极高隔离度两种特性的天线，这一细分领域的研究较为稀少。同时随着新一代无线移动通信技术的加速推进，同时同频全双工技术面临的一项严峻挑战就是如何实现宽频带的同时，保证极高的端口隔离度，从而保证收发端口优异的隔离，抑制本地自干扰信号带来的诸多通信问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，针对工作于WIFI（ 2.412GHz～2.484GHz）、4G FDDLTE频段7（ 2.5GHz～2.57GHz 以及 2.62GHz～2.69GHz）、 4G TDDLTE频段38（2.57GHz～2.62GHz）的小型化低剖面宽带极高隔离度全双工微基站天线，提供一种基于磁耦合馈电结构的宽带双极化微带天线。
发明人在实践中发现，天线整体结构关于馈电端口的对称性越好，天线的极化纯度越高，从而无论是交叉极化鉴别率还是端口隔离度都会越好。所以对于高隔离度或者极高隔离度天线的开发，工程师或者科研工作者几乎毫无例外的都会着重选择趋于对称结构的天线作为基本设计思路。然而由于实际加工以及材料等等的限制，实现双极化天线的完美对称性非常困难甚至不可能完成。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种基于磁耦合馈电结构的宽带双极化微带天线，包括一个水平放置的金属反射板、一个水平放置的水平介质基板和两个竖直放置的竖直介质基板，水平介质基板位于金属反射板的上方，两个竖直介质基板设置于水平介质基板与金属反射板之间，两个竖直介质基板中的第一竖直介质基板的中部的上侧具有第一凹槽，两个竖直介质基板中的第二竖直介质基板的中部的下侧具有第二凹槽，两个竖直介质基板相互垂直，且第一凹槽与第二凹槽相互插接，水平介质板的下表面贴覆有正方形微带贴片，所述的金属反射板、水平介质基板、两个竖直介质基板和正方形微带贴片均具有沿垂直方向延伸的中心对称轴，且所述的各中心对称轴为同一直线，每个竖直介质基板的两个侧表面中，一个侧表面印刷有微带线，另一个侧表面印刷有金属地板。
所述的第一竖直介质基板的金属地板的上边缘与第一竖直介质基板的上边缘之间具有第一间隙，第一竖直介质基板的金属地板的中部具有连通所述第一间隙的第一垂直开口，第一垂直开口的下端连通有水平向两侧延伸的水平槽；
所述的第二竖直介质基板的金属地板的上边缘与第二竖直介质基板的上边缘之间具有第二间隙，第二竖直介质基板的金属地板的中部具有连通所述第二间隙的第二垂直开口，第二垂直开口的下端连通有水平向两侧延伸的水平槽。
该馈电网络能够在开路传输线和金属环之间产生电磁谐振，从而在两者之间产生电磁耦合。随后，电磁能量以磁耦合的方式，通过金属环和顶层辐射贴片之间的缝隙耦合到顶层辐射贴片。
所有的水平介质基板和竖直介质基板均为40 mil（约1mm）厚，相对介电常数为4.4，损耗角正切为 0.02的低成本FR4。
本发明具有以下优点：
本发明在考虑了实际工程限制之后，具有极好的对称性，也实现了优秀的性能，该天线的工作频带为2.35GHz～2.85GHz，可完全涵盖三个频段：WIFI（ 2.412GHz～2.484GHz）、4GFDDLTE频段7（ 2.5GHz～2.57GHz 以及 2.62GHz～2.69GHz）、 4G TDDLTE 频段38（2.57GHz～2.62GHz）。
附图说明
图1 为本发明的结构示意图。
图2 为本发明的俯视结构示意图。
图3 为本发明的第一竖直介质基板的主视结构示意图。
图4 为本发明的第一竖直介质基板的后视结构示意图。
图5 为本发明的第二竖直介质基板的主视结构示意图。
图6 为本发明的第二竖直介质基板的后视结构示意图。
图中，1-金属反射板，2-水平介质基板，3-竖直介质基板，4-第一竖直介质基板，5-第一凹槽，6-第二竖直介质基板，7-第二凹槽，8-第一间隙，9-第一垂直开口，10-正方形微带贴片，11-第二间隙，12-第二垂直开口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述：
如图1、图2所示，一种基于磁耦合馈电结构的宽带双极化微带天线，包括一个水平放置的金属反射板1、一个水平放置的水平介质基板2和两个竖直放置的竖直介质基板3，水平介质基板2位于金属反射板1的上方，两个竖直介质基板3设置于水平介质基板2与金属反射板1之间，两个竖直介质基板3中的第一竖直介质基板4的中部的上侧具有第一凹槽5，两个竖直介质基板3中的第二竖直介质基板6的中部的下侧具有第二凹槽7，两个竖直介质基板3相互垂直，且第一凹槽5与第二凹槽7相互插接，水平介质板的下表面贴覆有正方形微带贴片10，所述的金属反射板1、水平介质基板2、两个竖直介质基板3和正方形微带贴片10均具有沿垂直方向延伸的中心对称轴，且所述的各中心对称轴为同一直线，每个竖直介质基板3的两个侧表面中，一个侧表面印刷有微带线，另一个侧表面印刷有金属地板。
如图3、图4所示，所述的第一竖直介质基板4的金属地板的上边缘与第一竖直介质基板4的上边缘之间具有第一间隙8，第一竖直介质基板4的金属地板的中部具有连通所述第一间隙8的第一垂直开口9，第一垂直开口9的下端连通有水平向两侧延伸的水平槽；
如图5、图6所示，所述的第二竖直介质基板6的金属地板的上边缘与第二竖直介质基板6的上边缘之间具有第二间隙11，第二竖直介质基板6的金属地板的中部具有连通所述第二间隙11的第二垂直开口12，第二垂直开口12的下端连通有水平向两侧延伸的水平槽。
该馈电网络能够在开路传输线和金属环之间产生电磁谐振，从而在两者之间产生电磁耦合。随后，电磁能量以磁耦合的方式，通过金属环和顶层辐射贴片之间的缝隙耦合到顶层辐射贴片。
所有的水平介质基板2和竖直介质基板3均为40 mil约1mm厚，相对介电常数为4.4，损耗角正切为 0.02的低成本FR4。
本发明具有以下优点：
本发明在考虑了实际工程限制之后，具有极好的对称性，也实现了优秀的性能，该天线的工作频带为2.35GHz～2.85GHz，可完全涵盖三个频段：WIFI 2.412GHz～2.484GHz、4GFDDLTE频段7 2.5GHz～2.57GHz 以及 2.62GHz～2.69GHz、 4G TDDLTE 频段382.57GHz～2.62GHz。
本发明的天线关键参数值列于相位差X不同取值下的一些仿真和测试方向图波瓣宽度表中。λ0为2.6GHz 频点处电磁波对应自由空间波长。天线的设计和仿真采用HFSS，仿真中心频率设置为2.6GHz。

Claims (3)

1.一种基于磁耦合馈电结构的宽带双极化微带天线，其特征在于：包括一个水平放置的金属反射板（1）、一个水平放置的水平介质基板（2）和两个竖直放置的竖直介质基板（3），水平介质基板（2）位于金属反射板（1）的上方，两个竖直介质基板（3）设置于水平介质基板（2）与金属反射板（1）之间，两个竖直介质基板（3）中的第一竖直介质基板（4）的中部的上侧具有第一凹槽（5），两个竖直介质基板（3）中的第二竖直介质基板（6）的中部的下侧具有第二凹槽（7），两个竖直介质基板（3）相互垂直，且第一凹槽（5）与第二凹槽（7）相互插接，水平介质板的下表面贴覆有正方形微带贴片（10），所述的金属反射板（1）、水平介质基板（2）、两个竖直介质基板（3）和正方形微带贴片（10）均具有沿垂直方向延伸的中心对称轴，且所述的各中心对称轴为同一直线，每个竖直介质基板（3）的两个侧表面中，一个侧表面印刷有微带线，另一个侧表面印刷有金属地板。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁耦合馈电结构的宽带双极化微带天线，其特征在于：所述的第一竖直介质基板（4）的金属地板的上边缘与第一竖直介质基板（4）的上边缘之间具有第一间隙（8），第一竖直介质基板（4）的金属地板的中部具有连通所述第一间隙（8）的第一垂直开口（9），第一垂直开口（9）的下端连通有水平向两侧延伸的水平槽；
所述的第二竖直介质基板（6）的金属地板的上边缘与第二竖直介质基板（6）的上边缘之间具有第二间隙（11），第二竖直介质基板（6）的金属地板的中部具有连通所述第二间隙（11）的第二垂直开口（12），第二垂直开口（12）的下端连通有水平向两侧延伸的水平槽。
3.根据权利要求1所述的一种基于磁耦合馈电结构的宽带双极化微带天线，其特征在于：所述的水平介质基板（2）和两个竖直介质基板（3）均为40 mil厚，相对介电常数为4.4，损耗角正切为 0.02的FR4。
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