CN108039576A - 一种小型化双频圆极化缝隙环天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种小型化双频圆极化缝隙环天线，它由介质板上表面开有缝隙的金属层以及下表面的微带馈线组成。上表面两个圆环形缝隙实现双频工作，然后沿半径方向开槽连接内外环来增大两个圆环之间的耦合，同时实现圆极化。内外圆环分别引入四个呈圆心对称的凹槽来增长电流路径，达到小型化的目的。介质板下表面为50欧姆微带线对天线供电，且末端加载圆片是为了实现天线与微带馈线的良好匹配。本发明天线3dB轴比带宽为1.71‑1.8GHz和2.38‑2.5GHz，在1.8GHz实现右旋圆极化，最大增益2.6dBi；在2.45GHz实现左旋圆极化，最大增益4.2dBi。本发明具有平面印刷结构，剖面低，小型化，频带宽，制作简单，可应用于很多方面。

Description

一种小型化双频圆极化缝隙环天线
技术领域
本发明涉及一种小型化双频圆极化缝隙环天线，特别符合手机通信和无线局域网双频段协同工作的要求。
背景技术
二十世纪五十年代初就诞生了微带天线的概念，但真正被人们使用和发展是从上个世纪七十年代才开始的。微带天线尺寸小、重量小、剖面低、易得到各种极化、易集成和易共形设计等优点使其获得了比传统天线更多的关注和更高速的发展。
三板传输线发展得到带状缝隙天线，带状缝隙天线则进一步发展成微带缝隙天线。微带缝隙天线不同于微带传输线最大的特点就是可以同时产生双向的方向图。一般会在设计微带缝隙天线时，为了多增加另一方向的辐射而使用微带馈线加缝隙的优化结构。同时，这种结构也可以产生圆极化，比如缝隙组合沿微带馈线排列的导带。微带缝隙天线同时有着微带贴片天线的一些优点，同时，其带宽较宽，且对于实际加工的敏感度要比微带贴片天线小。
2008年浙江大学的任王等人提出的《无线局域网的双频圆极化圆环缝隙天线设计》用两个环缝和两个矩形槽实现2.4/5.8GHz的双频工作，但在低频段2.4GHz的增益才为0.3dB。该文通过引入两组关于圆心对称相隔90度的凹槽，在0.2mm厚，70mm*70mm的的介质基板即可实现2-4.5dBi的增益，低剖面，易共形。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种体积小、剖面低、结构简单、带宽足够宽的双频圆极化缝隙共形天线，能够服务于可穿戴等领域。
本发明的技术解决方案是：一种小型化双频圆极化缝隙环天线，由介质基板、介质基板上表面开有缝隙的金属层以及下表面的微带馈线组成。介质基板上表面开有两个分别带有四个凹槽的圆环形缝隙；介质基板上表面沿半径方向开矩形槽；介质基板下表面的微带馈电导带由50欧姆矩形微带线和圆形金属贴片构成。
所述介质基板1为聚酰亚胺薄膜，介电常数为3.5，厚度为0.05-0.25mm，优选0.2mm来实现天线足够的带宽。
所述介质基板1上表面的金属箔2采用两个加载凹槽的圆环形缝隙实现双频工作。外环缝隙3实现低频谐振，内环缝隙4实现高频谐振。外环缝隙3宽为0.5mm-3mm，外圈半径为28-33mm。内环缝隙4宽为1mm-4mm，外圈半径为16-20mm。优选宽为1mm半径为29mm的外环缝隙3实现低频1.8GHz谐振；宽2mm，半径18mm的外环缝隙实现高频2.45GHz谐振。两组凹槽关于圆心对称分布，依次相隔90度，长度范围为5-10mm。优选长为7.5mm的外圈凹槽9和长为5.5mm的内圈凹槽8来增长电流路径，达到小型化的目的。
所述介质基板1上表面的金属箔2上挖了一对相隔180度的矩形槽5连接外环缝隙3和内环缝隙4。矩形槽的长度范围为5-20mm，宽度范围为2mm-5mm。优选较短缝隙为宽为3mm，长为9.5mm；较长缝隙为宽为5mm，长为20mm，来增大内外环之间的耦合，实现圆极化。
所述介质基板1下表面的馈线层10为0.1mm-1mm宽，优选0.4mm的50欧姆矩形微带线6对天线供电，能量由缝隙耦合到上层金属，与矩形微带线(6)相连的终端为圆形金属贴片7，圆形金属贴片7半径为1mm-5mm，优选4mm，实现天线与微带馈线的良好匹配。
本发明与现有技术相比，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：：
本发明采用了两个圆环形缝隙加载一对连接内外环的矩形槽，主要通过改变缝隙的宽窄和长度来实现宽带匹配以及圆极化，内外圆环分别引入四个对称的凹槽来实现小型化，且保证了在薄至0.2mm的介质上性能良好。3dB轴比带宽覆盖了1.8GHz和2.45GHz，在1.8GHz实现右旋圆极化，2.45GHz实现左旋圆极化。可实现手机通信和无线局域网双频段协同工作。本发明具有平面印刷结构，剖面低，小型化，制作简单，频带宽，可应用于很多方面。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的侧面结构示意图；
图3为本发明的上表面结构示意图；
图4为本发明的下表面结构示意图；
图5为本发明的天线回波损耗(S11)的仿真结果；
图6为本发明的轴比的仿真结果；
图7为本发明的1.8GHz的增益方向图仿真结果；
图8为本发明的2.45GHz的增益方向图仿真结果。
具体实施方式
如图1、2、3、4所示，本发明的小型化双频圆极化缝隙环天线包括：介质基板1、介质基板1上表面开有缝隙的金属箔2以及介质基板1下表面的微带馈线10；介质基板1上表面开有两个同心的圆环形缝隙，即外环缝隙3和内环缝隙4；外环缝隙3上开有四个按圆心对称分布的外环凹槽9，内环缝隙4上开有四个按圆心对称分布的内环凹槽8；介质基板1上表面沿半径方向开有矩形槽5，连接外环缝隙3和内环缝隙4；介质基板1下表面的馈线层10由50欧姆矩形微带线6和圆形金属贴片7构成。
为了实现共形性能，本发明采用尺寸为70mm*70mm*0.2mm聚酰亚胺(PI)介质基板1，介质基板上层为地层，铺有金属箔2；介质基板1下层为馈线层10。介质基板1上表面的金属箔2上开了两个圆环槽，1mm宽，外圈半径为29mm的外环缝隙4决定低频谐振点，四个长为7.5mm的外环凹槽9增长外环电流路径。2mm宽,外圈半径为18mm的内环缝隙5决定高频谐振点，四个长为5.5mm的内环凹槽8增长内环电流路径。沿半径方向开的20mm长，5mm宽的矩形槽5连接内外环，即外环缝隙3和内环缝隙4，来增大两个圆环之间的耦合，确保能量由外到内传递，同时实现圆极化。介质基板1下表面的馈线层10为24mm长0.4mm宽的50欧姆矩形微带线6对天线供电，能量从微带馈线进入，通过微带馈线耦合到上层的外环缝隙3和内环缝隙4，由外环缝隙3和内环缝隙4缝隙产生辐射。与微带线6相连的终端为圆形金属贴片7，其半径为4mm，是为了实现天线与微带线6的良好匹配。
如图5所示，S参数覆盖移动通信GSM1800:1710-1785MHz，1805-1880MHz频段和无线局域网WLAN 802.11b:2.4-2.484GHz；
如图6所示，3dB轴比带宽覆盖了1.71-1.8GHz和2.38-2.5GHz。
如图7所示，上半空间的总增益与右旋圆极化增益差不多，因此在1.8GHz实现右旋圆极化，最大增益2.6dBi；
如图8所示，上半空间的总增益与左旋圆极化增益差不多，因此在2.45GHz实现左旋圆极化，最大增益4.2dBi。
本发明未公开技术属本领域技术人员公知常识。

Claims (6)

1.一种小型化双频圆极化缝隙环天线，其特征在于：包括介质基板(1)、介质板(1)上表面开有缝隙的金属层，即金属箔(2)以及介质基板(1)下表面的馈线层(10)；介质基板(1)上表面开有两个同心的圆环形缝隙实现双频工作，外环缝隙(3)实现低频谐振1.8GHz，内环缝隙(4)实现高频谐振2.45GHz；外环缝隙(3)带有四个外环凹槽(9)，内环缝隙(4)带有四个内环凹槽(8)；介质基板(1)上表面沿半径方向开有一对矩形槽(5)，连接外环缝隙(3)和内环缝隙(4)，以增大两个圆环之间的耦合，确保能量由外到内传递，同时实现圆极化；介质基板(1)下表面的馈线层(10)由矩形微带线(6)和圆形金属贴片(7)构成。
2.根据权利要求1所述的双频圆极化缝隙环天线，其特征在于：所述介质基板(1)为聚酰亚胺薄膜，介电常数为3.5，厚度为0.05-0.25mm，优选厚度为0.2mm。
3.根据权利要求1所述的双频圆极化缝隙环天线，其特征在于：所述外环缝隙(3)宽为0.5mm-3mm，优选宽为1mm；外圈半径为28-33mm，优选为29mm。内环缝隙(4)宽为1mm-4mm，优选宽为2mm；外圈半径为16-20mm，优选为18mm。
4.根据权利要求1所述的双频圆极化缝隙环天线，其特征在于：所述四个外环凹槽(9)和四个内环凹槽(8)关于圆心对称分布，依次相隔90度，长度范围为5-10mm；优选长为7.5mm的外环凹槽(9)和长为5.5mm的内环凹槽(8)来增长电流路径，达到小型化的目的。
5.根据权利要求1所述的双频圆极化缝隙环天线，其特征在于：所述一对矩形槽(5)相隔180度，矩形槽的长度范围为5-20mm，宽度范围为2mm-5mm；优选其中一个为较短缝隙，宽为3mm，长为9.5mm；另一个为较长缝隙，宽为5mm，长为20mm，来增大内外环之间的耦合，实现圆极化。
6.根据权利要求1所述的双频圆极化缝隙环天线，其特征在于：所述馈线层(10)为0.1mm-1mm宽，优选0.4mm的50欧姆矩形微带线(6)对天线供电，能量由缝隙耦合到上层金属，与矩形微带线(6)相连的终端为圆形金属贴片(7)，圆形金属贴片(7)半径为1mm-5mm，优选4mm，实现天线与微带馈线的良好匹配。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109088164A (zh) * 2018-08-21 2018-12-25 吉林医药学院 一种齿轮圆环缝隙双频圆极化天线
CN109638417A (zh) * 2019-01-30 2019-04-16 福州大学 一种应用于rfid的小型化低剖面定向阅读器天线及终端
CN109904602A (zh) * 2019-03-11 2019-06-18 南京信息工程大学 一种双频段双模式无线体域网天线
CN110190396A (zh) * 2019-06-10 2019-08-30 天津大学 一种新式凹槽型超宽带微带缝隙天线
CN111725620A (zh) * 2020-06-29 2020-09-29 重庆邮电大学 一种加载l型枝节的圆极化毫米波微带天线
CN112993547A (zh) * 2021-02-05 2021-06-18 安徽华米信息科技有限公司 电子设备及其天线结构的制作方法
CN113437502A (zh) * 2021-06-23 2021-09-24 哈尔滨工程大学 一种双频圆极化整流天线
CN114156645A (zh) * 2022-02-10 2022-03-08 北京理工大学前沿技术研究院 一种新型北斗缝隙rdss天线及刻蚀方法
CN114976597A (zh) * 2022-05-26 2022-08-30 福耀玻璃工业集团股份有限公司 集成有天线的车载玻璃、制造方法以及车辆
CN115275614A (zh) * 2022-06-08 2022-11-01 安徽师范大学 多频带矩形环缝隙天线

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07249933A (ja) * 1994-03-09 1995-09-26 Atr Koudenpa Tsushin Kenkyusho:Kk ２周波共用マイクロストリップアンテナ
CN103794846A (zh) * 2014-01-17 2014-05-14 复旦大学 一种双频圆极化北斗天线
CN104868243A (zh) * 2015-05-28 2015-08-26 电子科技大学 一种工作模式可切换的双频段可穿戴天线
CN105305045A (zh) * 2015-10-15 2016-02-03 厦门大学 T型/斜l型引流缝隙双频宽带双圆极化微带叠层天线
CN105789871A (zh) * 2016-03-10 2016-07-20 西北工业大学 一种适用于4g lte通信低剖面平面偶极子天线
CN106374212A (zh) * 2016-11-09 2017-02-01 广东工业大学 一种紧凑型高隔离度mimo天线
EP3241257A1 (en) * 2014-12-31 2017-11-08 Trimble Navigation Limited Circularly polarized connected-slot antenna
CN107425276A (zh) * 2017-07-21 2017-12-01 西安交通大学 一种具有滤波特性的圆极化缝隙天线

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07249933A (ja) * 1994-03-09 1995-09-26 Atr Koudenpa Tsushin Kenkyusho:Kk ２周波共用マイクロストリップアンテナ
CN103794846A (zh) * 2014-01-17 2014-05-14 复旦大学 一种双频圆极化北斗天线
EP3241257A1 (en) * 2014-12-31 2017-11-08 Trimble Navigation Limited Circularly polarized connected-slot antenna
CN104868243A (zh) * 2015-05-28 2015-08-26 电子科技大学 一种工作模式可切换的双频段可穿戴天线
CN105305045A (zh) * 2015-10-15 2016-02-03 厦门大学 T型/斜l型引流缝隙双频宽带双圆极化微带叠层天线
CN105789871A (zh) * 2016-03-10 2016-07-20 西北工业大学 一种适用于4g lte通信低剖面平面偶极子天线
CN106374212A (zh) * 2016-11-09 2017-02-01 广东工业大学 一种紧凑型高隔离度mimo天线
CN107425276A (zh) * 2017-07-21 2017-12-01 西安交通大学 一种具有滤波特性的圆极化缝隙天线

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109088164A (zh) * 2018-08-21 2018-12-25 吉林医药学院 一种齿轮圆环缝隙双频圆极化天线
CN109088164B (zh) * 2018-08-21 2024-04-26 吉林医药学院 一种齿轮圆环缝隙双频圆极化天线
CN109638417B (zh) * 2019-01-30 2024-01-26 福州大学 一种应用于rfid的小型化低剖面定向阅读器天线及终端
CN109638417A (zh) * 2019-01-30 2019-04-16 福州大学 一种应用于rfid的小型化低剖面定向阅读器天线及终端
CN109904602A (zh) * 2019-03-11 2019-06-18 南京信息工程大学 一种双频段双模式无线体域网天线
CN109904602B (zh) * 2019-03-11 2024-02-06 南京信息工程大学 一种双频段双模式无线体域网天线
CN110190396A (zh) * 2019-06-10 2019-08-30 天津大学 一种新式凹槽型超宽带微带缝隙天线
CN111725620A (zh) * 2020-06-29 2020-09-29 重庆邮电大学 一种加载l型枝节的圆极化毫米波微带天线
CN112993547A (zh) * 2021-02-05 2021-06-18 安徽华米信息科技有限公司 电子设备及其天线结构的制作方法
CN113437502A (zh) * 2021-06-23 2021-09-24 哈尔滨工程大学 一种双频圆极化整流天线
CN114156645A (zh) * 2022-02-10 2022-03-08 北京理工大学前沿技术研究院 一种新型北斗缝隙rdss天线及刻蚀方法
CN114976597A (zh) * 2022-05-26 2022-08-30 福耀玻璃工业集团股份有限公司 集成有天线的车载玻璃、制造方法以及车辆
WO2023227078A1 (zh) * 2022-05-26 2023-11-30 福耀玻璃工业集团股份有限公司 集成有天线的车载玻璃、制造方法以及车辆
CN114976597B (zh) * 2022-05-26 2024-03-01 福耀玻璃工业集团股份有限公司 集成有天线的车载玻璃、制造方法以及车辆
CN115275614A (zh) * 2022-06-08 2022-11-01 安徽师范大学 多频带矩形环缝隙天线
CN115275614B (zh) * 2022-06-08 2023-08-15 安徽师范大学 一种多频带矩形环缝隙天线

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