CN108417974A - 一种可重构的双频带天线 - Google Patents

一种可重构的双频带天线 Download PDF

Info

Publication number
CN108417974A
CN108417974A CN201810091902.9A CN201810091902A CN108417974A CN 108417974 A CN108417974 A CN 108417974A CN 201810091902 A CN201810091902 A CN 201810091902A CN 108417974 A CN108417974 A CN 108417974A
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
top layer
layer medium
medium substrate
frequency band
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810091902.9A
Other languages
English (en)
Inventor
游长江
李鹏凯
张俊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Electronic Science and Technology of China
Original Assignee
University of Electronic Science and Technology of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Electronic Science and Technology of China filed Critical University of Electronic Science and Technology of China
Priority to CN201810091902.9A priority Critical patent/CN108417974A/zh
Publication of CN108417974A publication Critical patent/CN108417974A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/01—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the shape of the antenna or antenna system
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/20—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements characterised by the operating wavebands
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

本发明涉及一种可重构的双频带天线，主要解决现有技术在多个频率下实现重构难度大的技术问题。通过包括由下而上设置的底层介质基板，中间层介质基板和顶层介质基板，顶层介质基板垂直设置，所述底层介质基板的下表面设有金属地板，所述顶层介质基板侧表面设有第一微带贴片和第二微带贴片，所述中间层介质基板上设有空槽，所述空槽内设置与所述顶层介质基板连接的转动结构以及馈电给所述第一微带贴片的馈电结构，所述顶层介质基板可围绕转动机构垂直转动的技术方案，较好的解决了该问题，能够用于便携式无线网络。

Description

一种可重构的双频带天线
技术领域
本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种可重构的双频带天线。
背景技术
如今，可重构天线越来越受到人们的关注，因为它在天线性能方面提供了多样化，以满足不同的通信需求。
对于室内的便携式无线热点，当无线路由器被放置在房间的中央位置时，需要对不同位置的终端进行全方位的辐射，当无线路由器被部署在房间的侧面或角落时，定向辐射是改善通讯质量的一个更好的解决方案，这就要求天线具有多样化的方向图，可重构天线提供了这样的解决方案。近年来，随着可重构天线的应用越来越广，常用的可重构技术包括使用PIN二极管或变容二极管等电子元件进行加载，采用可调材料，如液晶等改变介质基板材料特性的方法实现，这种实现方式存在的缺点在于使用电子元件的可重构天线的辐射效率普遍较低；现代无线局域网系统要求天线能同时工作在2.42-2.48GHz和5.15-5.85GHz两个频段，这要求天线同时在多个频带实现重构，而电子元件的重构天线较难实现该要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的辐射效率低一级较难实现两个频段工作的技术问题，提供一种新的可重构的双频带天线，该技术具有的工作双频带且辐射效率高的技术特点。
为解决上述技术问题，采用的技术方案如下：
一种可重构的双频带天线，包括由下而上设置的底层介质基板，中间层介质基板和顶层介质基板，顶层介质基板垂直设置，所述底层介质基板的下表面设有金属地板，所述顶层介质基板侧表面设有第一微带贴片和第二微带贴片，所述中间层介质基板上设有空槽，所述空槽内设置与所述顶层介质基板连接的转动结构以及馈电给所述第一微带贴片的馈电结构，所述顶层介质基板可围绕转动机构垂直转动。
在顶层介质基板上设置第一微带贴片和第二微带贴片，可以产生双频段通带，通过转动顶层介质基板，可以实现天线工作状态由微带贴片天线到单极天线的转换，进而产生全向辐射和定向辐射两种辐射状态，辐射效率提高，天线的重叠工作频段分别为2.4-2.56GHz和5.22-6GHz，覆盖了大部分无线局域网频段(2.4-2.48GHz和5.15-5.85GHz)。
进一步的：所述第一微带贴片和所述第二微带贴片之间设有U形缝隙。
进一步的：所述第一微带贴片与所述转动机构连接。
进一步的：所述可重构的双频带天线还包括穿过所述底层介质基板的同轴连接器，所述转动机构的转轴焊接所述同轴连接器的内芯。
进一步的：所述底层介质基板与所述中间层介质基板水平截面形状和大小相同，在底层介质基板与中间层介质基板对应位置设置螺孔，螺孔处设置螺丝用于连接底层介质基板与中间层介质基板。
进一步的：所述底层介质基板与所述中间层介质基板的形状为圆柱体形，所述顶层介质基板为长方体形。
进一步的：所述顶层介质基板通过所述转动机构转动，至少能够转动90°到所述顶层介质基板水平放置。
本发明的有益效果：
效果一，由第一微带贴片和第二微带贴片组成的可重构的天线，可以产生双频段通带，通过转动机构转动顶层介质基板，可以实现天线工作状态由微带贴片天线到单极天线的转换，进而产生全向辐射和定向辐射两种辐射状态，提高辐射效率；这两种工作状态下，可重构的天线的重叠工作频段分别为2.4-2.56GHz和5.22-6GHz，覆盖了大部分无线局域网频段(2.4-2.48GHz和5.15-5.85GHz)，因此实现了双频带工作以及辐射效率提高的效果。
效果二，通过机械转动顶层介质基板，实现微带贴片天线到单及天线的转换，实现多样化的方向图，可以有效改善不同室内无线热点应用场景下的通信质量。
效果三，第一微带贴片和第二微带贴片之间设有U形缝隙，实现双频带天线，以及决定双频带天线的工作频段在2.4-2.56GHz和5.22-6GHz。
效果四，第一微带贴片与转动机构连接，转动机构与同轴连接器的内芯焊接，由同轴连接器的内芯馈电到第一微带贴片，保证馈电稳定。
效果五，可以通过手动调节转动机构转换顶层介质基板的微带贴片天线状态和单极天线状态，这两种工作状态下，两个频段频率基本不发生偏移，保持工作频率稳定。
附图说明
图1为机械式方向图可重构的双频带天线的整体结构示意图。
图2为图1中A部的放大图。
图3为本发明的侧面布局结构示意图
图4为本发明工作在微带贴片天线状态下的整体结构示意图。
图5为本发明工作在单极天线状态下的整体结构示意图。
图6为本发明处于两种工作状态下仿真和实测的S11参数图。
图7为本发明在单极天线状态下的仿真和实测辐射方向图。
图8为本发明在微带贴片天线状态下的仿真和实测辐射方向图。
附图中的标号说明：1-底层介质基板；2-第二微带贴片；3-第一微带贴片；4-中间层介质基板；5-金属地板；6-U形缝隙；7-空槽；8-螺丝；9-同轴连接器的内芯；10-顶层介质基板；11-转动结构。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1、图2和图3所示，本实施例提供一种可重构的双频带天线，包括由下而上设置的底层介质基板1，中间层介质基板4和顶层介质基板10，顶层介质基板10垂直设置，底层介质基板1的下表面设有金属地板5，顶层介质基板10侧表面设有第一微带贴片3和第二微带贴片2，中间层介质基板4上设有空槽7，空槽7内设置与顶层介质基板10连接的转动结构以及馈电给第一微带贴片3的馈电结构，顶层介质基板10可围绕转动机构11垂直转动。该空槽7为长方体空槽，长x宽为34.5mm×5.5mm。
在顶层介质基板10上设置第一微带贴片3和第二微带贴片2，可以产生双频段通带，通过转动顶层介质基板10，可以实现天线工作状态由微带贴片天线到单极天线的转换，进而产生全向辐射和定向辐射两种辐射状态，辐射效率提高，天线的重叠工作频段分别为2.4-2.56GHz和5.22-6GHz，覆盖了大部分无线局域网频段(2.4-2.48GHz和5.15-5.85GHz)。
进一步的：第一微带贴片3和所述第二微带贴片2之间设有U形缝隙6，第一微带贴片3的底边与转动机构11连接；第一微带贴片3的长x宽为16.2mm×13.8mm，第二微带贴片2的长x宽为34.8mm×28.2mm，U形缝隙6的宽度为2.5mm；可重构的双频带天线还包括穿过底层介质基板1的同轴连接器，转动机构11的转轴焊接同轴连接器的内芯9；底层介质基板1与中间层介质基板4水平截面形状和大小相同，在底层介质基板1与中间层介质基板4对应位置设置螺孔，螺孔处设置螺丝8用于连接底层介质基板1与中间层介质基板4；更具体的，底层介质基板1与中间层介质基板4的形状为圆柱体形，顶层介质基板10为矩形，顶层介质基板10为介电常数为4.4的FR4介质材料，其厚度为0.8mm；底层介质基板1为半径为45mm，中间层介质基板4是介电常数为2.53的Rexolite 1422高分子介质材料，其厚度为3.8mm。
顶层介质基板10通过转动机构11至少能够转动90°到顶层介质基板10水平放置，当顶层介质基板10水平放置时，天线工作于微带贴片天线状态，如图4所示，当顶层介质基板10垂直放置时，天线工作于单极天线状态，如图5所示，可以通过手动调节转动机构11转换微带贴片工作状态和单极天线工作状态，两种工作状态下，两个频段频率基本不发生偏移，保持工作频率稳定。天线在两个频段内都有重叠的带宽。
在低谐振频率时，两种工作状态下的天线都是第二微带贴片2上的基模电流占主导地位，第一微带贴片3上的电流相对微弱；在高谐振频率时，两种工作状态下的天线都是第一微带贴片3上的基模电流占主导地位，第二微带贴片2上的电流相对微弱；电流的分布表明可以通过调整第一微带贴片和第二微带贴片的尺寸来分别控制天线的两个谐振频率。
参考图6，图6示出了本发明处于两种工作状态下仿真和实测的S11参数图。在单极天线状态下，仿真的-10dB阻抗带宽分别为1.96-3.22GHz和5.09-6.04GHz，实测的-10dB阻抗带宽分别为1.97-3.1GHz和4.98-6.17GHz；在微带贴片天线状态下，仿真的-10dB阻抗带宽分别为2.4-2.51GHz和5.25-5.89GHz，实测的-10dB阻抗带宽分别为2.4-2.56GHz和5.22-6GHz；两种工作状态下，实测的重叠波段是2.4-2.56GHz和5.22-6GHz，覆盖了IEEE802.11b/g/n标准下的波段(2.4-2.48GHz)和绝大部分IEEE 802.11a/n,802.16标准下的波段(5.15-5.85GHz)。
参考图7，图7示出了天线在单极天线工作状态下仿真和实测的辐射方向图。由测试结果可以看出，在XOY平面上，天线在2.5GHz时的辐射方向图是全向的，在5.5GHz时的辐射方向图是近似全向的。
参考图8，图8示出了天线在微带贴片天线工作状态下仿真和实测的辐射方向图。由测试结果可以看出，在两个工作波段内，天线的辐射方向图都是定向的。
天线的仿真峰值增益、实测峰值增益和测量的效率如表1所示，高效率、双波段和全向/定向辐射可切换的特点使本发明非常适合用于现代便携式无线路由器。根据不同的应用场景，调节天线工作状态，选择合适的辐射方向图来有效提高室内无线热点的通信质量。
表1
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本发明，但是本发明不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (7)

1.一种可重构的双频带天线，其特征在于：包括由下而上设置的底层介质基板，中间层介质基板和顶层介质基板，顶层介质基板垂直设置，所述底层介质基板的下表面设有金属地板，所述顶层介质基板侧表面设有第一微带贴片和第二微带贴片，所述中间层介质基板上设有空槽，所述空槽内设置与所述顶层介质基板连接的转动结构以及馈电给所述第一微带贴片的馈电结构，所述顶层介质基板可围绕转动机构垂直转动。
2.根据权利要求1所述的可重构的双频带天线，其特征在于：所述第一微带贴片和所述第二微带贴片之间设有U形缝隙。
3.根据权利要求2所述的可重构的双频带天线，其特征在于：所述第一微带贴片与所述转动机构连接。
4.根据权利要求3所述的可重构的双频带天线，其特征在于：所述可重构的双频带天线还包括穿过所述底层介质基板的同轴连接器，所述转动机构的转轴焊接所述同轴连接器的内芯。
5.根据权利要求4所述的可重构的双频带天线，其特征在于：所述底层介质基板与所述中间层介质基板水平截面形状和大小相同，在底层介质基板与中间层介质基板对应位置设置螺孔，螺孔处设置螺丝用于连接底层介质基板与中间层介质基板。
6.根据权利要求5所述的可重构的双频带天线，其特征在于：所述底层介质基板与所述中间层介质基板的形状为圆柱体形，所述顶层介质基板为长方体形。
7.根据权利要求6所述的可重构的双频带天线，其特征在于：所述顶层介质基板通过所述转动机构转动，至少能够转动90°到所述顶层介质基板水平放置。
CN201810091902.9A 2018-01-30 2018-01-30 一种可重构的双频带天线 Pending CN108417974A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810091902.9A CN108417974A (zh) 2018-01-30 2018-01-30 一种可重构的双频带天线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810091902.9A CN108417974A (zh) 2018-01-30 2018-01-30 一种可重构的双频带天线

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108417974A true CN108417974A (zh) 2018-08-17

Family

ID=63126608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810091902.9A Pending CN108417974A (zh) 2018-01-30 2018-01-30 一种可重构的双频带天线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108417974A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109149095A (zh) * 2018-08-29 2019-01-04 合肥工业大学 一种基于柔性材料的频率和方向图可重构的天线
CN110707428A (zh) * 2019-10-17 2020-01-17 天津大学 能够应用于wlan的小型化双频微带天线

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203910959U (zh) * 2014-06-04 2014-10-29 苏州锟恩电子科技有限公司 一种双频可重构微带缝隙天线
WO2016034656A1 (fr) * 2014-09-04 2016-03-10 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Antenne a diagramme de rayonnement mecaniquement reconfigurable

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203910959U (zh) * 2014-06-04 2014-10-29 苏州锟恩电子科技有限公司 一种双频可重构微带缝隙天线
WO2016034656A1 (fr) * 2014-09-04 2016-03-10 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Antenne a diagramme de rayonnement mecaniquement reconfigurable

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PENGKAI LI: "Mechanically pattern reconfigurable dual-band antenna with omnidirectional/directional pattern for 2.4/5GHz WLAN application", 《MICROWAVE AND OPTICAL TECHNOLOGY LETTERS》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109149095A (zh) * 2018-08-29 2019-01-04 合肥工业大学 一种基于柔性材料的频率和方向图可重构的天线
CN109149095B (zh) * 2018-08-29 2020-07-17 合肥工业大学 一种基于柔性材料的频率和方向图可重构的天线
CN110707428A (zh) * 2019-10-17 2020-01-17 天津大学 能够应用于wlan的小型化双频微带天线

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107634322B (zh) 双频高增益全向天线
CN109863645A (zh) 超宽带宽低频带辐射元件
CN102904022A (zh) 部分对称耦合的微带缝隙馈电贴片天线元件
CN108539395B (zh) 适用于5g通信的双频毫米波天线系统及其手持设备
CN107994321B (zh) 一种带开口谐振环的双频偶极子天线
CN104966883A (zh) 一种天线振子组件、天线及通讯设备
CN206401522U (zh) 一种新型的基于多枝结构的三频天线
CN207116688U (zh) 双频高增益全向天线
CN108649339B (zh) 一种自相移双频双圆极化交叉偶极子天线
CN108493588A (zh) 室内基站及其pifa天线
CN108417974A (zh) 一种可重构的双频带天线
CN205846247U (zh) 一种双频全向螺旋缝隙天线
CN104600432A (zh) 一种小型化宽波束微带天线
CN207250703U (zh) 天线结构
CN207217786U (zh) 一种t形耦合单极化基站天线
CN117791118A (zh) 一种应用于5g通讯的三频段小型化全向天线
CN204632904U (zh) 一种天线振子组件、天线及通讯设备
CN208723094U (zh) 一种加载六边形寄生枝节的花形馈源终端多频微带天线
CN208284626U (zh) 一种翼形终端八边形缝隙三频平面缝隙天线
CN108258409B (zh) 一种翼形终端八边形缝隙三频平面缝隙天线
CN114094329B (zh) 一种对称式顶部Peano分形加载的微带贴片天线
CN116093598A (zh) 一种宽带双频透射阵单元、天线及其使用方法
Rahmati et al. A thin planar ultra-wideband antenna element for tightly coupled mm-wave phased arrays
CN2924818Y (zh) 平面三频天线
CN206619696U (zh) 无线通信设备及其双频天线

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180817