CN107834165A - 一种应用于多移动通信模式的双频段介质谐振器天线 - Google Patents

一种应用于多移动通信模式的双频段介质谐振器天线 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于多移动通信模式的双频段介质谐振器天线，它采用50欧微带线（1）对介质谐振器（2）馈电，利用介质谐振器（2）的特点发射接收电磁场与电磁波，为防止电磁波散射，分别在介质谐振器（2）背面附上2段寄生贴片（3）和上端加入反射板（4）来提高天线的回波损耗S11、驻波比VSWR和增益Gain。反射板（4）由上层介质板（4‑1）和贴片（4‑2）组成，介质谐振器（2）位于下层介质板（5）上，下层介质板（5）外侧设有接地板（6），在下层介质板（5）上部通过4个支柱（7）将反射板（4）支撑于介质谐振器上方，馈电端口由SMA连接器（8）的耦合探针连接。该天线谐振在2.16Ghz和2.61Ghz，工作在2.11‑2.20GHz和2.55‑2.65GHz，可完整覆盖CDMA2000、WCDMA和TD‑LTE移动通信模式。

Description

一种应用于多移动通信模式的双频段介质谐振器天线
技术领域
本发明涉及一种双频段介质谐振器天线，具体涉及一种实用性强的即可工作在TD-LTE移动通信模式，同时还可工作在CDMA2000和WCDMA移动通信模式的双频段介质谐振器天线。
背景技术
近些年，随着移动通信厂商不断推进天线技术的研发，天线的性能得到了快速提高。移动通信被应用于不同的频段中，例如：TD-LTE、CDMA2000、WCDMA等频段。CDMA2000的频段为2110-2125MHz，带宽为15MHz；WCDMA的频段为2130-2145MHz，带宽为15MHz；TD-LTE的频段为2555-2655MHz，带宽为100MHz。因此，设计一种能够应用于多频段的天线很有必要。
双频段介质谐振器天线与传统类型天线相比具有更多优势，例如：高辐射效率、高功率可抗性、整体尺寸小和介质谐振器内在导体损耗小。介质谐振器天线能够支持不止一种模式谐振在接近的两个频段里，可以满足不同用户需求。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种结构设计合理，实用性强，即可工作在TD-LTE频段，同时还可工作在CDMA2000和WCDMA频段的双频段介质谐振器天线，满足手持移动通信设备系统需求，两个频段带宽分别为90MHz和100MHz；最大增益为8.03dBi。该天线具有尺寸小、激励方式简单、便于携带等优势。
技术方案：为了实现以上目的，本发明所采取的技术方案如下：
一种应用于多移动通信模式的双频段介质谐振器天线，它采用微带线馈电方式，直接对介质谐振器进行馈电，然后利用介质谐振器的特点发射接收电磁场与电磁波，为了防止电磁波的散射，分别在介质谐振器背面附上2段寄生贴片和上端加入反射板来提高天线的回波损耗S11、驻波比VSWR和增益Gain。反射板由上层介质板和贴片组成，介质谐振器(2)位于下层介质板上，下层介质板外侧设有接地板，在下层介质板上部通过4个支柱将反射板支撑于介质谐振器上方。该天线由50欧微带线馈电，馈电端口由SMA连接器内的耦合探针连接。
作为优选方案，以上所述的一种应用于多移动通信模式的双频段介质谐振器天线，在介质板上通过支柱将反射板支撑于介质谐振器上方，支柱的材料为teflon_based(介电常数εz＝2.08)。优选支柱高度H＝19.365mm。
作为优选方案，以上所述的一种应用于多移动通信模式的双频段介质谐振器天线，当天线工作在CDMA2000、WCDMA和TD-LTE模式时，微带线与介质谐振器耦合的大小决定了天线工作性能的好坏，通过调节微带线长度，提高微带线与介质谐振器的耦合强度，当反射板高度为19.365mm，微带线长度为33.7mm时，天线阻抗匹配最大，天线工作性能最佳。
作为优选方案，位于PCB板上的长方体介质谐振器是该天线的组成元件之一，为了提高微带线与介质谐振器的耦合强度，一般情况下介电常数εd>20，本天线εd＝24；尺寸为34mm×33mm×10mm(长×宽×高)。
进一步的，所述介质板为印刷电路板(PCB)，材料为FR-4(介电常数εr＝4.3)厚度为1.6mm。介质谐振器位于PCB介质板上，介质板与接地板的大小为140mm×140mm。
更进一步的，所述微带线为镀银层或铜银混合镀层。
更进一步的，所述寄生贴片由金属银制成。
更进一步的，所述上层介质板和下层介质板为PCB板，材料为FR-4。
更进一步的，所述上层介质板的贴片(4-2)材料为pec。
更进一步的，所述接地板(6)为镀银层或铜银混合镀层。
更进一步的，所述支柱(7)材料为teflonbased。
有益效果：本发明提供的一种应用于多移动通信模式的双频段介质谐振器天线与现有技术相比具有以下优点：
本发明提供的一种应用于多移动通信模式的双频段介质谐振器天线，谐振在2.16Ghz和2.61Ghz，工作在2.11-2.20GHz和2.55-2.65GHz，可应用于手持无线通信设备中。通过微带线给介质谐振器馈电并加入上层的反射板提高天线的性能参数，可以完整覆盖CDMA2000、WCDMA和TD-LTE移动通信模式，两个频段带宽分别为90MHz和100MHz；最大增益为8.03dBi，外形尺寸为34mm×33mm×22.6mm，具有尺寸小、激励方式简单、便于携带等优势，有较好的实用价值。
附图说明
图1为本发明一种应用于多移动通信模式的双频段介质谐振器天线的结构示意透视图。
图2为本发明一种应用于多移动通信模式的双频段介质谐振器天线的正视图。
图3为本发明一种应用于多移动通信模式的双频段介质谐振器天线的俯视图。
图4为本发明一种应用于多移动通信模式的双频段介质谐振器天线回波损耗图
图5为本发明一种应用于多移动通信模式的双频段介质谐振器天线增益随频率变化图。
图中：1-微带线；2-介质谐振器；3-寄生贴片；4-反射板；4-1上层介质板；4-2贴片；5-下层介质板；6-接地板；7-支柱；8-SMA连接器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如附图1和图2所示，一种应用于多移动通信模式的双频段介质谐振器天线，它采用微带线(1)馈电方式，直接对介质谐振器(2)进行馈电，然后利用介质谐振器(2)的特点发射接收电磁场与电磁波，为了防止电磁波的散射，分别在介质谐振器(2)背面附上2段寄生贴片(3)和上端加入反射板(4)来提高天线的回波损耗S11、驻波比VSWR和增益Gain。反射板(4)由上层介质板(4-1)和贴片(4-2)组成，介质谐振器(2)位于下层介质板(5)上，下层介质板(5)外侧设有接地板(6)，在下层介质板(5)上部通过4个支柱(7)将反射板(4)支撑于介质谐振器上方。
该天线由50欧微带线馈电，馈电端口由SMA连接器(8)内的耦合探针连接。该天线通过加入上层的反射板提高天线的性能参数，谐振在2.16Ghz和2.61Ghz，工作在2.11-2.20GHz和2.55-2.65GHz，可应用于手持无线通信设备中，可以完整覆盖CDMA2000、WCDMA和TD-LTE移动通信模式，两个频段带宽分别为90MHz和100MHz，最大增益为8.03dBi，外形尺寸为34mm×33mm×22.6mm，具有尺寸小、激励方式简单、便于携带等优势。
为进一步说明上述技术方案的可实施性，下面给出一个具体设计实例，采用微带线(1)馈电方式，直接对介质谐振器(2)进行馈电，然后利用介质谐振器(2)的特点发射接收电磁场与电磁波，为了防止电磁波的散射，分别在介质谐振器(2)背面附上2段寄生贴片(3)和上端加入反射板(4)来提高天线的回波损耗S11、驻波比VSWR和增益Gain。反射板(4)由上层介质板(4-1)和贴片(4-2)组成，介质谐振器(2)位于下层介质板(5)上，下层介质板(5)外侧设有接地板(6)，在下层介质板(5)上部通过4个支柱(7)将反射板(4)支撑于介质谐振器上方。本设计实例的微带线(1)、寄生贴片(3)、接地板(6)采用介电常数为1.0的金属银材料或铜银混合材料，上层介质板(4-1)和下层介质板(5)采用介电常数为4.3的PCB电路板，材料为FR-4。贴片(4-2)采用介电常数为的pec材料，介质谐振器(2)介电常数为4.2，支柱(7)采用介电常数为的teflonbased。天线主要结构参数如下表所示。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种应用于多移动通信模式的双频段介质谐振器天线，它采用微带线(1)馈电方式，直接对介质谐振器(2)进行馈电，然后利用介质谐振器(2)的特点发射接收电磁场与电磁波，为了防止电磁波的散射，分别在介质谐振器(2)背面附上2段寄生贴片(3)和上端加入反射板(4)来提高天线的回波损耗S11、驻波比VSWR和增益Gain。反射板(4)由上层介质板(4-1)和贴片(4-2)组成，介质谐振器(2)位于下层介质板(5)上，下层介质板(5)外侧设有接地板(6)，在下层介质板(5)上部通过4个支柱(7)将反射板(4)支撑于介质谐振器上方。该天线由50欧微带线馈电，馈电端口由SMA连接器(8)内的耦合探针连接。
2.根据1所述的一种应用于多移动通信模式的双频段介质谐振器天线，其特征是通过优化微带线长度，并合理地选取支柱高度可改变反射板之间距离，可获得良好的天线性能参数。该天线可以运用在2.11-2.20GHz和2.55-2.65GHz频段，完全覆盖了CDMA2000、WCDMA和TD-LTE移动通信频段。
3.根据1所述的一种应用于多移动通信模式的双频段介质谐振器天线，其特征在于，微带线(1)为镀银层或铜银混合镀层。
4.根据1所述的一种应用于多移动通信模式的双频段介质谐振器天线，其特征在于，所述寄生贴片(3)由金属银制成。
5.根据1所述的一种应用于多移动通信模式的双频段介质谐振器天线，其特征在于，所述上层介质板(4-1)和下层介质板(5)为PCB板，材料为FR-4。
6.根据1所述的一种应用于多移动通信模式的双频段介质谐振器天线，其特征在于，所述上层介质板的贴片(4-2)材料为pec。
7.根据1所述的一种应用于多移动通信模式的双频段介质谐振器天线，其特征在于，所述接地板(6)为镀银层或铜银混合镀层。
8.根据1所述的一种应用于多移动通信模式的双频段介质谐振器天线，其特征在于，所述支柱(7)材料为teflonbased。
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