CN107658557A - 一种小型化三维多频微带天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种小型化三维多频微带天线，包括长方体介质基板，长方体介质基板的底面是接地面，长方体介质基板的顶面上设置有第一阵子，在长方体介质基板的一个与底面垂直的棱边上设置馈电传输线，与该棱边相邻的两个长方体介质基板的侧面上分别设置有第二阵子和第三阵子，且馈电传输线同时对第一阵子、第二阵子和第三阵子进行馈电。本发明采用馈电传输线沿着长方体介质基板的棱对三个阵子进行馈电和立体化设计的方式，有利于天线的小型化和天线与系统的集成化设计。

Description

一种小型化三维多频微带天线

技术领域

本发明涉及一种天线结构，尤其涉及一种小型化三维多频微带天线。

背景技术

近年来，移动无线通信设备朝着小型化和超薄的方向发展，同时通信设备的功能越来越多。为了满足用户日益剧增的需求，在移动终端的内部集成了各种各样的功能，致使各种各样的模块占据了大量的空间，因此天线的空间被大大压缩。此外，天线的设计难度相对较大。随着人们对对移动通信设备的要求越来越高，需要使设备在多个频段或者更宽的频带工作，因此天线的设计难度在有限的空间的限制下越来越大。近年来，国内外的学者设计了各种各样的宽带天线和多频带天线，且都能有较好的电气特性。但是这些天线大都采用平面结构设计，在有限的空间内，才用四分之一波长或者是二分之一波长谐振实现多频或者是单频天线的设计。但是，这些谐振天线的尺寸相对较大，且单个谐振频带较窄，且不容易实现共形。但是在现代移动通信设备中，需要较大的谐振带宽，且需要多个谐振频带，这不仅需要满足频带需求，而且要设计简易易调的天线。所以，采用设计小型化多频带天线是目前研究的热点和难点之一。

2013年，Y.Li采用阻抗加载的形式设计的形式设计了小型化的双频微带天线，但是采用的电容加载形式，吸收天线的辐射能量，天线的增益大大降低，且该天线采用共面波导馈电的形式，使的天线的尺寸在整个平面上延伸，天线的尺寸仍然较大，不能满足小型化需求。此外，介质谐振天线可以缩小天线的设计尺寸，但是不容易实现多频带设计。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种小型化三维多频微带天线，本发明有效地利用了设备的空间，减小天线尺寸和剖面，实现小型化天线设计。

本发明的目的是这样实现的：包括长方体介质基板，长方体介质基板的底面是接地面，长方体介质基板的顶面上设置有第一阵子，在长方体介质基板的一个与底面垂直的棱边上设置馈电传输线，与该棱边相邻的两个长方体介质基板的侧面上分别设置有第二阵子和第三阵子，且馈电传输线同时对第一阵子、第二阵子和第三阵子进行馈电。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.第一阵子是T形结构、第二阵子是单极子天线、第三阵子是F形结构。

2.在设置第二阵子和第三阵子的侧面上还分别设置有第四阵子和第五阵子。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用三维立体结构设计多频带天线，天线结构紧凑，可以根据所需频率设计多个频率谐振单元，设计多个谐振单元，且每个谐振单元印刷在长方体介质基板的不同面上，有助于根据设备的空间进行设计；天线的每个谐振单元可以采用多个临近频率谐振的方式进行设计，有利于展宽天线的阻抗带宽，实现宽带天线设计。

本发明采用馈电传输线沿着长方体介质基板的棱对三个阵子进行馈电的方式，有利于天线的小型化和天线与系统的集成化设计。

本发明的微带天线采用纵向馈电的形式将微带馈电沿着长方体介质的棱设计，有利于降低天线的尺寸，实现天线的小型化设计。

a、本发明的三维立体结构设计，不仅可以减小天线的剖面，而且可以根据需求设计多频带和宽频带天线，满足小空间需求。

b、本发明的三维设计可以采用参数化设计，相对二维设计修改方便、快速、简单。

c、本发明的设计结构满足现代手持移动终端的需求，该设计的介质厚度和市场上主流手机和WiFi设备厚度一直，能够很好地满足小型化设计。

d、本发明的设计的三维天线结构中的三个阵子单元可以随时根据实际需求和空间位置要就进行设计。

附图说明

图1是本发明的天线的正视图；

图2是本发明的天线的侧视图；

图3是本发明的天线单元结构示意图；

图4是本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

结合图1至图4，本发明主要包括长方体介质基板101，馈电传输线102，第一阵子103，第二阵子104和第三阵子105，馈电传输线102沿长方体的棱对三个阵子进行馈电，通过调整第一阵子103，第二阵子104和第三阵子105，可以使所设计的天线工作在单频段，双频段，三频段，宽频带等模式。天线的馈电传输线102沿着长方体介质基板101的棱对三个阵子进行馈电，从而可以降低天线的剖面高度；天线的三个阵子分别印刷在长方体的不同面上，可以降低天线的尺寸，实现天线的共形设计，还可以有效利用手持终端设备的空间。其阵子类型可以是分形结构，偶极子，单极子，弯折形结构，圆形阵子，套筒等结构，采用该结构有利于天线结构的设计和调整，从而便于有效的利用设备的空间，实现整个系统的集成设计。可以在长方体的面上设计多种不同类型的阵子，并通过调整多个阵子的尺寸，使设计的天线可以实现宽频带。所设计天线的馈电传输线102沿着长方体介质基板101的棱对三个阵子进行馈电，馈电传输线102与SMA的内导体相连接，SMA的外导体与部分接地面相连接。整个天线采用三维立体结构，且阵元可以采用不对称结构分布，有利于利用有限的设备空间进行设计，实现设备的小型化。减小天线的剖面，适合现代手持移动终端的需求，本发明采用的介质基板是介电常数为4.4的FR4介质，介质厚度和市场上主流手机和WiFi的设备厚度一致，并采用小型化设计方案进行设计。长方体介质基板的底部为部分接地面，采用覆铜设计。

如图1所示，本发明的一种小型化三维多频微带天线，长方体介质基板的顶部上表面印刷天线第一阵子103，第一阵子103通过馈电传输线102进行馈电。

如图2所示，长方体介质基板的另外一面印刷第三阵子105。图3所示是所设计天线的第二个阵子单元104。第二阵子104和第三阵子105。这些阵子单元可以根据实际需求和空间位置采用不同的形式进行设计，天线的三个阵子采用串行馈电的形式进行馈电。

如图4所示，是的一种小型化三维多频微带天线的一种实施方案，该结构主要包括长方体介质基板101，馈电传输线102，第一阵子103，第二阵子104和第三阵子105，馈电传输线102沿长方体的棱对三个阵子进行馈电，通过调整第一阵子103，第二阵子104和第三阵子105，可以使所设计的天线工作在三频段模式。其特征在于所设计天线的馈电传输线102沿着长方体介质基板101的棱对三个阵子进行馈电，馈电传输线102与SMA的内导体相连接，SMA的外导体与部分接地面相连接。该天线结构简单，易于设计，可以满足多种通信的需求。

本发明还可在长方体的两个侧面上设置阵子，介质基板的选择：为了降低设计成本和解决工程问题，采用介电常数为4.4的FR4介质。天线采用非对称偶极子方式进行设计，馈电传输线直接和两个阵子相连，直接对两个阵子进行馈电，通过调整两个阵子的尺寸，所设计的天线可以实现双频和宽频，该天线的两个阵子可以分别根据单极子天线和倒F形天线进行设计，从而可以简化设计过程。

本发明还可在第二阵子和第三阵子所在侧面上设置第四阵子和第五阵子，该天线主要包括长方体介质基板，馈电传输线，第一阵子，第二阵子，第三阵子，第四阵子和第五阵子，馈电传输线沿长方体的棱对五个阵子进行馈电，通过调整第二阵子和第四阵子，该天线可以在同一个谐振频点形成一个宽的带宽，通过调整第三阵子和第五阵子，可以在另外一个频点形成一个宽的工作频带。可以通过调整第一阵子，第二阵子，第三阵子，第四阵子和第五阵子，使其谐振在不同的频段，从而形成四频带或者五频带天线。

本发明设计了一种小型化三维多频微带天线，采用三维立体结构设计，不仅可以降低天线的剖面，而且可以根据需求设计多频带和宽频带天线，满足小空间需求。

综上所述，本发明公开了一种小型化三维多频微带天线，用于构建小型化低剖面天线，主要通过将多个阵子分别印刷在一个立方体多个面上实现多频带，可以通过调整阵子的谐振实现单频带，双频带，三频带以及宽频带；该结构主要包括长方体介质基板101，馈电传输线102，第一阵子103，第二阵子104和第三阵子105，馈电传输线102沿长方体的棱对三个阵子进行馈电，通过调整第一阵子103，第二阵子104和第三阵子105，可以使所设计的天线工作在单频段，双频段，三频段，宽频带等模式；本发明所设计的小型化三维多频微带天线不仅可以降低设备的剖面高度，而且可以根据需求设置任意的工作频段，可以为手持终端的小型化设计提供可靠的通信保证，实现高性能天线设计。

Claims (3)

1.一种小型化三维多频微带天线，其特征在于：包括长方体介质基板，长方体介质基板的底面是接地面，长方体介质基板的顶面上设置有第一阵子，在长方体介质基板的一个与底面垂直的棱边上设置馈电传输线，与该棱边相邻的两个长方体介质基板的侧面上分别设置有第二阵子和第三阵子，且馈电传输线同时对第一阵子、第二阵子和第三阵子进行馈电。

2.根据权利要求1所述的一种小型化三维多频微带天线，其特征在于：第一阵子是T形结构、第二阵子是单极子天线、第三阵子是F形结构。

3.根据权利要求1或2所述的一种小型化三维多频微带天线，其特征在于：在设置第二阵子和第三阵子的侧面上还分别设置有第四阵子和第五阵子。