CN108417979B

CN108417979B - 强抗干扰型复合超宽频带天线

Info

Publication number: CN108417979B
Application number: CN201810180984.4A
Authority: CN
Inventors: 林斌
Original assignee: Xiamen University Tan Kah Kee College
Current assignee: Xiamen University Tan Kah Kee College
Priority date: 2018-03-06
Filing date: 2018-03-06
Publication date: 2023-06-16
Anticipated expiration: 2038-03-06
Also published as: CN108417979A

Abstract

本发明涉及一种强抗干扰型复合超宽频带天线，包括薄膜基质、天线辐射贴片、天线接地板、陶瓷薄片和铁氧体涂层，其特征在于：所述薄膜基质贴覆于天线辐射贴片下方，所述天线接地板贴覆于薄膜基质下方，所述陶瓷薄片贴覆于天线接地板下方，所述铁氧体涂层贴覆于陶瓷薄片下方；所述天线辐射贴片所述天线辐射贴片划分为3行3列共9个正方形小区域，在正中心的正方形小区域放置折线螺旋馈电辐射贴片，在四周的8个正方形小区域各放置1片正方形感应辐射贴片；能够覆盖第二代至第五代移动通信频段、射频识别频段、超宽带通信频段和移动数字电视频段，辐射强度较高、能够对抗周围电磁场和金属物体干扰，且具有超宽频带工作特性，工作频带。

Description

强抗干扰型复合超宽频带天线

技术领域

本发明涉及一种强抗干扰型复合超宽频带天线。

背景技术

进入二十一世纪以来，无线通信技术取得了长足的进步，在越来越多领域得到了应用。移动通信技术、射频识别技术、超宽带通信技术、移动数字电视技术是四种基于无线通信的应用技术，它们的工作频段都位于微波频段，对于终端硬件设备和通信协议的要求相似。如果能够将移动通信手机、射频识别读写器、超宽带通信终端、移动数字电视终端整合在一起，就可以实现微波频段的多网合一，设计出多频段兼容的“智能终端”。

天线的性能好坏决定着无线通信系统的性能优劣。多频段兼容的“智能终端”需要能够兼容移动通信频段、射频识别频段、超宽带通信频段和移动数字电视频段的多频段兼容天线。我国目前使用的第二代移动通信频段为GSM制式 0.905～0.915 GHz、0.950～0.960 GHz、1.710～1.785 GHz、1.805～1.880 GHz频段；第三代移动通信频段为TD-SCDMA制式1.880～1.920 GHz、2.010～2.025 GHz、2.300～2.400 GHz频段和WCDMA制式 1.920～1.980 GHz、2.110～2.170 GHz频段；第四代移动通信频段为TD-LTE制式 2.570～2.620GHz频段。即将投入使用的第五代移动通信有三个候选频段，分别为：3.300～3.400 GHz、4.400～4.500 GHz、4.800～4.990 GHz。射频识别系统有三个主要的工作频段：0.902～0.928 GHz、2.400～2.4835 GHz、5.725～5.875 GHz。超宽带系统的工作频段为3.100～10.600 GHz。移动数字电视系统工作频段为11.700～12.200 GHz。微波频段智能终端天线必须同时覆盖上述所有工作频段，具有多频段兼容功能，辐射强度较高，性能冗余较大。智能终端天线的应用领域广阔，有可能面对各种各样的复杂电磁环境，终端内部和终端周围很可能有大量金属部件。周围电磁场和金属物体的杂散辐射会对智能终端天线的性能造成较大影响，这就要求智能终端天线具有强抗干扰性能，可以有效屏蔽周围电磁场和金属物体的干扰。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种强抗干扰型复合超宽频带天线

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种强抗干扰型复合超宽频带天线，包括从上到下逐一设置的天线辐射贴片、薄膜基质、天线接地板、陶瓷薄片和铁氧体涂层，其特征在于：所述天线辐射贴片包括一折线螺旋馈电辐射贴片和8个正方形感应辐射贴片；所述天线辐射贴片划分为3行3列共9个正方形小区域，在正中心的正方形小区域放置折线螺旋馈电辐射贴片，在四周的8个正方形小区域各放置1片正方形感应辐射贴片。

本发明一实施例中，所述折线螺旋馈电辐射贴片由10个矩形辐射贴片连接组成，从外到内，每个矩形辐射贴片的长度逐渐减小，长度分别为：10 mm±0.1mm、9 mm±0.1 mm、8 mm±0.1 mm、7 mm±0.1 mm、6 mm±0.1 mm、5 mm±0.1 mm、4 mm±0.1 mm、3 mm±0.1mm、2 mm±0.1 mm、1 mm±0.1 mm，宽度均为1 mm±0.1 mm，相邻两个矩形辐射贴片的夹角为90度，构成螺旋状。

本发明一实施例中，：所述正方形感应辐射贴片，从位于左上角的正方形感应辐射贴片开始，其边长按照顺时针的顺序逐渐增加，8片正方形感应辐射贴片的边长分别为：1mm±0.1 mm、2 mm±0.1 mm、3 mm±0.1 mm、4 mm±0.1 mm、5 mm±0.1 mm、6 mm±0.1 mm、7mm±0.1 mm、8 mm±0.1 mm。

本发明一实施例中，所述天线接地板为全导电体接地结构。

本发明一实施例中，所述天线辐射贴片的几何中心位置设有天线馈电点。

本发明一实施例中，：所述天线辐射贴片为边长30 mm±1 mm的正方形贴片。

本发明一实施例中，所述薄膜基质为聚对苯二甲酸乙二酯（PET）薄膜基质，相对介电常数为4.0±0.1，其尺寸为30 mm±1 mm×30 mm±1 mm，厚度为0.2 mm±0.02 mm。

本发明一实施例中，所述陶瓷薄片为低损耗微波陶瓷薄片，相对介电常数为55±5，其尺寸为30 mm±1 mm×30 mm±1 mm，厚度为0.5 mm±0.1 mm。

本发明一实施例中所述铁氧体涂层，所用铁氧体是软磁铁氧体，由三氧化二铁和氧化镍、氧化锌、氧化锰、氧化镁、氧化钡、氧化锶等配制烧结而成，其尺寸为30 mm±1 mm×30 mm±1 mm。

本发明一实施例中，所述天线辐射贴片和天线接地板由石墨烯导电墨水印制而成。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明使用的辐射贴片是将具有宽频带工作特性的折线螺旋馈电辐射贴片和感应辐射阵列相结合，组成折线螺旋-感应阵列复合的辐射贴片，可以兼具二者的优点，保证天线同时具有较高的辐射强度和较大的工作带宽。使用聚对苯二甲酸乙二酯（PET）薄膜作为天线基质材料，可以保证天线具有很好的温度适应性、抗腐蚀性和稳定的物理、化学特性。在天线结构中使用陶瓷薄片和铁氧体涂层，可以有效降低外界电磁场对天线辐射的干扰。使用石墨烯导电墨水印制天线辐射贴片和接地板，进一步增强了天线的辐射强度。

附图说明

图1是本发明一种强抗干扰型复合超宽频带天线的结构图

图2是本发明的天线辐射贴片的结构图

图3是本发明一实施例的回波损耗(S₁₁)性能图

图中：1-天线辐射贴片，2-薄膜基质，3-天线接地板，4-陶瓷薄片，5-铁氧体涂层，6-折线螺旋馈电辐射贴片，7-正方形感应辐射贴片。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

请参照图1和图2，本发明提供一种强抗干扰型复合超宽频带天线，包括从上到下逐一设置的天线辐射贴片1、薄膜基质2、天线接地板3、陶瓷薄片4和铁氧体涂层5，其特征在于：所述天线辐射贴片1包括一折线螺旋馈电辐射贴片6和8个正方形感应辐射贴片7；所述天线辐射贴片1划分为3行3列共9个正方形小区域，在正中心的正方形小区域放置折线螺旋馈电辐射贴片6，在四周的8个正方形小区域各放置1片正方形感应辐射贴片7。

进一步的，在本实施例中，所述折线螺旋馈电辐射贴片由10个矩形辐射贴片6连接组成，从外到内，每个矩形辐射贴片的长度逐渐减小，长度分别为：10 mm±0.1mm、9 mm±0.1 mm、8 mm±0.1 mm、7 mm±0.1 mm、6 mm±0.1 mm、5 mm±0.1 mm、4 mm±0.1 mm、3 mm±0.1 mm、2 mm±0.1 mm、1 mm±0.1 mm，宽度均为1 mm±0.1 mm，相邻两个矩形辐射贴片的夹角为90度，构成螺旋状。

进一步的，在本实施例中，：所述正方形感应辐射贴片7，从位于左上角的正方形感应辐射贴片开始，其边长按照顺时针的顺序逐渐增加，8片正方形感应辐射贴片的边长分别为：1 mm±0.1 mm、2 mm±0.1 mm、3 mm±0.1 mm、4 mm±0.1 mm、5 mm±0.1 mm、6 mm±0.1mm、7 mm±0.1 mm、8 mm±0.1 mm。

进一步的，在本实施例中，所述天线接地板3为全导电体接地结构。

进一步的，在本实施例中，所述天线辐射贴片1的几何中心位置设有天线馈电点。

进一步的，在本实施例中，：所述天线辐射贴片1为边长30 mm±1 mm的正方形贴片。

进一步的，在本实施例中，所述薄膜基质2为聚对苯二甲酸乙二酯（PET）薄膜基质，相对介电常数为4.0±0.1，其尺寸为30 mm±1 mm×30 mm±1 mm，厚度为0.2 mm±0.02mm。

进一步的，在本实施例中，所述陶瓷薄片4为低损耗微波陶瓷薄片，相对介电常数为55±5，其尺寸为30 mm±1 mm×30 mm±1 mm，厚度为0.5 mm±0.1 mm。

进一步的，在本实施例中所述铁氧体涂层5，所用铁氧体是软磁铁氧体，由三氧化二铁和氧化镍、氧化锌、氧化锰、氧化镁、氧化钡、氧化锶等配制烧结而成，其尺寸为30 mm±1 mm×30 mm±1 mm。

进一步的，在本实施例中，所述天线辐射贴片1和天线接地板3由石墨烯导电墨水印制而成。

进一步的，在本实施例中，实测结果如图3本回波损耗(S₁₁)性能图可以看出，实测结果显示，该款天线的工作频带范围为0.526～14.832 GHz，工作带宽为14.306 GHz，带宽倍频程为28.19，在整个工作频带内天线回波损耗都低于-10 dB，回波损耗最小值为-54.38dB。天线放置在移动通信基站附近或贴覆在金属板上时，辐射特性基本不变。该款天线能够对抗周围电磁场和金属物体干扰，具有超宽频带工作特性，工作频带能够完全覆盖第二代至第五代移动通信频段、射频识别频段、超宽带通信频段和移动数字电视频段，辐射强度较高、性能冗余较大，是一款具有广阔应用前景的多频段兼容天线。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种强抗干扰型复合超宽频带天线，包括从上到下逐一设置的天线辐射贴片、薄膜基质、天线接地板、陶瓷薄片和铁氧体涂层，其特征在于：所述天线辐射贴片包括一折线螺旋馈电辐射贴片和8个正方形感应辐射贴片；所述天线辐射贴片划分为3行3列共9个正方形小区域，在正中心的正方形小区域放置折线螺旋馈电辐射贴片，在四周的8个正方形小区域各放置1片正方形感应辐射贴片；

所述正方形感应辐射贴片，从位于左上角的正方形感应辐射贴片开始，其边长按照顺时针的顺序逐渐增加，8片正方形感应辐射贴片的边长分别为：1 mm±0.1 mm、2 mm±0.1mm、3 mm±0.1 mm、4 mm±0.1 mm、5 mm±0.1 mm、6 mm±0.1 mm、7 mm±0.1 mm、8 mm±0.1mm；所述天线辐射贴片和天线接地板由石墨烯导电墨水印制而成。

2. 根据权利要求1所述的一种强抗干扰型复合超宽频带天线，其特征在于：所述折线螺旋馈电辐射贴片由10个矩形辐射贴片连接组成，从外到内，每个矩形辐射贴片的长度逐渐减小，长度分别为：10 mm±0.1mm、9 mm±0.1 mm、8 mm±0.1 mm、7 mm±0.1 mm、6 mm±0.1 mm、5 mm±0.1 mm、4 mm±0.1 mm、3 mm±0.1 mm、2 mm±0.1 mm、1 mm±0.1 mm，宽度均为1 mm±0.1 mm，相邻两个矩形辐射贴片的夹角为90度，构成螺旋状。

3.权利要求1所述的一种强抗干扰型复合超宽频带天线，其特征在于：所述天线接地板为全导电体接地结构。

4.根据权利要求1所述的一种强抗干扰型复合超宽频带天线，其特征在于：所述天线辐射贴片的几何中心位置设有天线馈电点。

5. 根据权利要求1所述的一种强抗干扰型复合超宽频带天线，其特征在于：所述天线辐射贴片为边长30 mm±1 mm的正方形贴片。

6. 根据权利要求1所述的一种强抗干扰型复合超宽频带天线，其特征在于：所述薄膜基质为聚对苯二甲酸乙二酯（PET）薄膜基质，相对介电常数为4.0±0.1，其尺寸为30 mm±1mm×30 mm±1 mm，厚度为0.2 mm±0.02 mm。

7. 根据权利要求1所述的一种强抗干扰型复合超宽频带天线，其特征在于：所述陶瓷薄片为低损耗微波陶瓷薄片，相对介电常数为55±5，其尺寸为30 mm±1 mm×30 mm±1mm，厚度为0.5 mm±0.1 mm。

8. 根据权利要求1所述的一种强抗干扰型复合超宽频带天线，其特征在于：所述铁氧体涂层，所用铁氧体是软磁铁氧体，由三氧化二铁和氧化镍、氧化锌、氧化锰、氧化镁、氧化钡、氧化锶配制烧结而成，其尺寸为30 mm±1 mm×30 mm±1 mm。