CN108091992A - 小型化微带天线 - Google Patents

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CN108091992A CN201711274774.3A CN201711274774A CN108091992A CN 108091992 A CN108091992 A CN 108091992A CN 201711274774 A CN201711274774 A CN 201711274774A CN 108091992 A CN108091992 A CN 108091992A
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李光润
陈董
祝雷
程崇虎
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Nanjing Post and Telecommunication University
Nanjing University of Posts and Telecommunications
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Nanjing Post and Telecommunication University
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    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q23/00—Antennas with active circuits or circuit elements integrated within them or attached to them

Abstract

本发明公开了一种小型化微带天线，包含两块双面覆铜的介质板,其中一块介质板的一面金属制作为矩形贴片辐射单元，另一面的金属全部清除；另一块介质板的一面的金属制作为四分之一波长谐振器，另一面的金属全部保留作为金属地。本发明在保持了原有微带天线辐射性能和尺寸的前提下，降低了天线的工作频率，实现了微带天线的小型化，可广泛应用于无线通信系统的射频前端中。

Description

小型化微带天线
技术领域
本发明涉及一种小型化微带天线，属于微波技术领域。
背景技术
作为无线通信系统的关键部件，无线电波的发射与接收都是依靠天线来完成的。在天线研究领域，天线小型化一直都是研究的热点。随着移动通信技术、无线射频识别技术以及无线传感网络技术等新技术的发展，也越来越需要高度小型化和集成化的终端设备，这就必然要求天线尺寸的缩减，而高度集成的设备又使得天线与其他器件的耦合和干扰变得日益严重。另一方面，随着技术的进步和升级，系统对于天线的要求却是越来越高，例如移动通信终端需要天线具有多频段或带宽等特性，如今的4G通信更是要求在一个移动终端内放置多个天线并且要求天线间保持较高的隔离度。尺寸的缩减和性能的提高这样的矛盾使得天线小型化技术吸引着越来越多的研究人员投身其中。
实现小型化天线主要延长天线表面电流路径，延长天线表面电流路径的方法包括弯折和开槽，弯折主要用于线天线，弯折技术的实质是在有限的面积内容纳下更长的电流路径，从而达到小型化的目的，当需要更小的天线尺寸时，通常采取更多的弯折来实现。由于弯折线上的电流有很大一部分是反向的，它们在远场的辐射相互抵消，因此与直线的单极子或偶极子相比，弯折线天线的辐射电阻比较小，其效率和带宽都会减小。开槽则主要应用于面天线，如贴片天线，在贴片天线非辐射边上开出与电流方向垂直的槽，则延长了电流的路径，这样就在不显著改变天线工作模式的前提下降低了天线的工作频率，从而达到小型化的目的。但是，开槽会增加与原模式垂直的电流，从而带来额外的交叉极化分量，并且天线的带宽也会有一定程度的减小。
发明内容
针对背景技术中所涉及到的缺陷，本发明提供一种小型化微带天线，在保持了微带天线面积和辐射性能不变的前提下，降低了微带天线的工作频率。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
本发明提供一种小型化微带天线，包括第一和第二介质板，所述第一介质板堆叠在第二介质板的上表面，其中，所述第一介质板的上表面设置有作为矩形贴片辐射单元的矩形金属片，下表面不设置金属层；第二介质板的上表面设置有四分之一波长谐振器，下表面全部涂覆金属层作为金属地。
作为本发明的进一步技术方案，所述四分之一波长谐振器是一个一端开路而另一端短路的均匀阻抗微带谐振器。
作为本发明的进一步技术方案，该天线的馈电点靠近四分之一波长谐振器的短路端。
作为本发明的进一步技术方案，该天线的馈电点距离四分之一波长谐振器的短路端1.0mm。
作为本发明的进一步技术方案，所述四分之一波长谐振器的长度为22.0mm，宽度为2.0mm。
作为本发明的进一步技术方案，所述第二介质板的下表面全部覆铜。
作为本发明的进一步技术方案，所述矩形贴片辐射单元的长度为60.0mm、宽度为40.0mm。
作为本发明的进一步技术方案，所述第一和第二介质板的介电常数为2.65，厚度为2.0mm。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明在保持了原有微带天线辐射性能和尺寸的前提下，降低了天线的工作频率，实现了微带天线的小型化，可广泛应用于无线通信系统的射频前端中。本发明结构简单、易于制作、降低了微带天线工作频率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是小型化天线微带天线反射特性的示意图。
图中，1-矩形贴片，2-四分之一波长均匀阻抗谐振器，3-馈电点，4-短路点，5-介质板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明公开了一种小型化的微带天线，包含两块介质板，其中一块介质板的一面金属制作为矩形贴片辐射单元，另一面的金属全部清除；另一块介质板的一面的金属制作为四分之一波长谐振器，另一面的金属全部保留作为金属地。
其中，四分之一波长谐振器是一个一端开路而另一端短路的均匀阻抗微带谐振器，且，四分之一波长谐振器位于矩形贴片辐射单元和金属地之间。
其中，该天线的馈电结构采用探针馈电，馈电点靠近四分之一波长谐振器的短路端。
下面通过具体实施例对本发明的技术方案做进一步阐述：
实施例1：如图1所示，矩形贴片辐射单元取长度为60.0mm、宽度为40.0mm，四分之一波长谐振器的长度为22.0mm、宽度为2.0mm，选择介质板的介电常数为2.65、厚度为2.0mm，四分之一波长谐振器距离矩形贴片辐射单元0.5mm，馈电点距离四分之一波长谐振器的短路端1.0mm。
实施例2：如图1所示，矩形贴片辐射单元取长度为60.0mm、宽度为40.0mm，四分之一波长谐振器的长度为22.0mm，宽度2.0mm，选择介质板的介电常数为2.65、厚度为2.0mm，四分之一波长谐振器距离矩形贴片辐射单元0.8mm，馈电点距离四分之一波长谐振器的短路端1.0mm。
实施例3：如图1所示，矩形贴片辐射单元取长度为60.0mm、宽度为40.0mm，四分之一波长谐振器的长度为22.0mm，宽度2.0mm，选择介质板的介电常数为2.65、厚度为2.0mm，四分之一波长谐振器距离矩形贴片辐射单元1.0mm，馈电点距离四分之一波长谐振器的短路端1.0mm。
图2给出了上述三个实施例的天线散射参量曲线，由图可见该采用该新型小型化设计方法，可以显著的降低微带天线的工作频率。由图可见，通过采用不同的矩形贴片与四分之一波长谐振器之间的间距，可以实现工作频率的调节，随着间距的减小，工作频率从2GHz降低到1.85GHz。实验表明，这种小型化设计可以显著降低天线的工作频率，同时结构精简、方便加工。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.小型化微带天线，其特征在于，包括第一和第二介质板，所述第一介质板堆叠在第二介质板的上表面，其中，所述第一介质板的上表面设置有作为矩形贴片辐射单元的矩形金属片，下表面不设置金属层；第二介质板的上表面设置有四分之一波长谐振器，下表面全部涂覆金属层作为金属地。
2.根据权利要求1所述的小型化微带天线，其特征在于，所述四分之一波长谐振器是一个一端开路而另一端短路的均匀阻抗微带谐振器。
3.根据权利要求1所述的小型化微带天线，其特征在于，所述第二介质板的下表面全部覆铜。
4.根据权利要求2所述的小型化微带天线，其特征在于，该天线的馈电点靠近四分之一波长谐振器的短路端。
5.根据权利要求4所述的小型化微带天线，其特征在于，该天线的馈电点距离四分之一波长谐振器的短路端1.0mm。
6.根据权利要求1所述的小型化微带天线，其特征在于，所述矩形贴片辐射单元的长度为60.0mm、宽度为40.0mm。
7.根据权利要求1所述的小型化微带天线，其特征在于，所述第一和第二介质板的介电常数为2.65，厚度为2.0mm。
8.根据权利要求2所述的小型化微带天线，其特征在于，所述四分之一波长谐振器的长度为22.0mm，宽度为2.0mm。
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