CN108649337B - 一种紧凑型微带双频天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种紧凑型微带双频天线，包括介质基板、置于介质基板一侧的接地辐射贴片及置于介质基板另一侧的微带渐变馈电线贴片、五叉形馈电带贴片、三角形辐射贴片、倒“F”型辐射贴片、“M”型折线辐射贴片，所述微带渐变馈电线贴片置于底部，其上部依次连接五叉形馈电带贴片和三角形辐射贴片，三角形辐射贴片一侧边连接逆时针旋转90度的“M”型折线辐射贴片，另一侧边连接倒“F”型辐射贴片，“M”型折线辐射贴片和“F”型辐射贴片另一端带有间隙；接地辐射贴片与微带渐变馈电线贴片位于同一端。本发明可有效的对电流进行分流从而产生三个谐振频率，降低天线的谐振频率，改善天线带宽，具有结构简单、易集成和小型化等优点。

Description

一种紧凑型微带双频天线
技术领域
本发明属于无线通讯装置技术领域，具体涉及一种应用于无线通信的小型化新型紧凑型微带双频天线。
背景技术
无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)装置工作于中心频率为2.45GHZ和5.80GHZ两个频段。随着无线技术的不断发展，WLAN技术也越来越受到学者和消费者的关注，也越来越受到更多产品的重视。如平板电脑、大屏手机等，都是用WLAN来实现的实时上网。天线作为通过实时上网功能的重要前端产品，直接决定信号收发的速度和稳定性，为使无线局域网装置可发射和接收中心频率为2.45GHZ和5.80GHZ两个频段的信号，并达到多输入输出的功效，许多局域网装置安装多个由天线单元组成的天线阵列。因此，需采取有效的隔离措施避免各个单元之间的干扰。这些，将使天线的在总体结构设计上难以实现更小尺寸、更低成本和便于集成。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供一种紧凑型微带双频天线，用于WiMAX/WLAN和UWB应用的环境，该天线能够同时工作于中心频率2.45GHZ和5.80GHZ两个频段，用以解决现有技术中无线局域网通讯天线不能同时满足双频要求的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明一种紧凑型微带双频天线，包括介质基板、置于介质基板一侧的接地辐射贴片及置于介质基板另一侧的微带渐变馈电线贴片、五叉形馈电带贴片、三角形辐射贴片、倒“F”型辐射贴片、“M”型折线辐射贴片，所述微带渐变馈电线贴片置于底部，其上部依次连接五叉形馈电带贴片和三角形辐射贴片，三角形辐射贴片一侧边连接逆时针旋转90度的“M”型折线辐射贴片，另一侧边连接倒“F”型辐射贴片，“M”型折线辐射贴片和倒“F”型辐射贴片另一端带有间隙；接地辐射贴片与微带渐变馈电线贴片位于同一端。
进一步地，所述五叉形馈电带贴片由矩形根部贴片和五叉形贴片组合而成，所述矩形根部贴片的长度L1为2mm，宽度W1为1mm，五叉形贴片整体宽度W2为4.3mm，高度L2为1.6mm，五叉形贴片间距和单个贴片的宽度均相等，相邻五叉形贴片的间隔W8为0.45mm，五叉形贴片间距W4为0.95mm，五叉形贴片根部宽度W3为0.5mm。
进一步地，所述三角形辐射贴片为等腰三角形，其底边长度2L7为14mm，高度L3为10.8mm。
进一步地，所述倒“F”型辐射贴片顶端贴片条连接三角形辐射贴片，其宽度a为0.7mm；中部贴片条宽度W6为2.4mm，整体长度L5为7.4mm。
进一步地，所述“M”型折线辐射贴片带有折弯结构，一侧短边，另一侧为长边，短边侧连接三角形辐射贴片，长边侧置于三角形辐射贴片上方，在“M”型顶端侧带有一个凹槽Ⅰ，内侧带有凹槽Ⅱ和凹槽Ⅲ，形成“M”型结构，“M”型折线辐射贴片的短边侧与三角形辐射贴片底边距离L4为3mm，长边侧与三角形辐射贴片底边距离L3为10.8mm，长边长度L6为11.8mm，“M”型折线辐射贴片6的各边贴片宽度a均为0.7mm。
进一步地，所述凹槽Ⅰ和凹槽Ⅱ等宽，且与倒“F”型辐射贴片的中部贴片条宽度相等，均为W6＝2.4mm；凹槽Ⅲ宽度W7为1mm。
进一步地，所述“M”型折线辐射贴片和倒“F”型辐射贴片两外侧距离W5为13mm。
进一步地，所述微带渐变馈电线贴片为梯形结构，其长度Lf为10mm，最长的底边长度Wf为2mm。
进一步地，所述介质基板长度L为30mm。
进一步地，所述接地辐射贴片宽度与介质基板相同，长度Lg为10mm，基板厚度为1.6mm。
本发明的有益效果为：
本发明采用微带渐变馈线、五叉形馈电带来实现其宽的带宽，其微带渐变馈线为锥形阻抗变换器，本实用新型的高带宽的相对带宽达到了64％，低频段相对带宽为4.08％，该双频天线能够完全满足实用需求,而且具有平面、易集成和小型化等优点。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的仿真与实测的回波损耗曲线图；
图3是本实用新型的输入阻抗图；re代表输入阻抗的实部，im代表输入阻抗的虚部；
图4是本实用新型的Smith图；
图5是本实用新型的天线之间的正向传输参数图；
图6是本实用新型的三个谐振频率下的E、H面的辐射图，其中(a)为E面，代表xoz面；(b)为H面代表xoy面。
图中：1.微带渐变馈电线贴片，2.接地辐射贴片，3.五叉形馈电带贴片，31.矩形根部贴片，32.五叉形贴片，4.三角形辐射贴片，5.倒“F”型辐射贴片，51.顶端贴片条，52.中部贴片条，6.“M”型折线辐射贴片，61.凹槽Ⅰ，62.凹槽Ⅱ，63.凹槽Ⅲ，7.介质基板；Simulated-仿真，Measured-实测；Frequency-频率，Retum Loss-回波损耗。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细描述本实用新型的具体内容。
实施例：如图1所示，本发明一种紧凑型微带天线，包括介质基板7、置于介质基板7一侧的接地辐射贴片2及置于介质基板7另一侧的微带渐变馈电线贴片1、五叉形馈电带贴片3、三角形辐射贴片4、倒“F”型辐射贴片5、“M”型折线辐射贴片6，所述微带渐变馈电线贴片1置于底部，其上部依次连接五叉形馈电带贴片3和三角形辐射贴片4，三角形辐射贴片4一侧边连接逆时针旋转90度的“M”型折线辐射贴片6，另一侧边连接倒“F”型辐射贴片5，“M”型折线辐射贴片6和倒“F”型辐射贴片5另一端带有间隙；接地辐射贴片2与微带渐变馈电线贴片1位于同一端。
所述五叉形馈电带贴片3由矩形根部贴片31和五叉形贴片32组合而成，所述矩形根部贴片31的长度L1为2mm，宽度W1为1mm，五叉形贴片32整体宽度W2为4.3mm，高度L2为1.6mm，五叉形贴片32间距和单个贴片的宽度均相等，相邻五叉形贴片32的间隔W8为0.45mm，五叉形贴片32间距W4为0.95mm，五叉形贴片32根部宽度W3为0.5mm。
所述三角形辐射贴片4为等腰三角形，其底边长度2L7为14mm，高度L3为10.8mm。
所述倒“F”型辐射贴片5顶端贴片条51连接三角形辐射贴片，其宽度a为0.7mm；中部贴片条52宽度W6为2.4mm，整体长度L5为7.4mm。
所述“M”型折线辐射贴片6带有折弯结构，一侧短边，另一侧为长边，短边侧连接三角形辐射贴片4，长边侧置于三角形辐射贴片4上方，在“M”型顶端侧带有一个凹槽Ⅰ61，内侧带有凹槽Ⅱ62和凹槽Ⅲ63，形成“M”型结构，
“M”型折线辐射贴片6的短边侧与三角形辐射贴片4底边距离L4为3mm，长边侧与三角形辐射贴片4底边距离L3为10.8mm。所述凹槽Ⅰ61和凹槽Ⅱ62等宽，且与倒“F”型辐射贴片5的中部贴片条宽度相等，均为W6＝2.4mm；凹槽Ⅲ63宽度W7为1mm，长边长度L6为11.8mm，“M”型折线辐射贴片6的各边贴片宽度a均为0.7mm。本发明在通电后的电流路径，倒“F”型辐射贴片5电流流过的长度是L3＝10.8mm，“M”型折线辐射贴片6的电流流过路径是
L6+W7+2*w6+4a＝20.4mm，来完成所需要的双频特性。
所述“M”型折线辐射贴片6和倒“F”型辐射贴片5两外侧距离W5为13mm。所述微带渐变馈电线贴片为梯形结构，其长度Lf为10mm，最长的底边长度Wf为2mm。所述介质基板7长度L为30mm，厚度为1.6mm。所述接地辐射贴片2宽度与介质基板7相同，长度Lg为10mm。
本发明的双频天线结构可以有效的对电流进行分流从而产生三个谐振频率。馈线采用微带线馈电的方式，所述“M”型折线辐射贴片6和倒“F”型辐射贴片5主要是用于引入天线的曲流技术来增加天线表面的电流路径，能够降低天线的谐振频率，还可以改善天线的带宽。运用此天线的这种馈电方式以及两个分支的辐射电磁波的方式可以减小天线的尺寸，具有平面、易集成和小型化。
本实用新型所述的天线尺寸为30mm×17mm，具有很好的紧凑性，而且能够实现WLAN的工作频段，在蓝牙频段的相对带宽为4.08％，在高频段5.80GHZ的相对带宽为64.31％，也能够覆盖WIMAX的高频段(5.25～5.85GHZ)。图2是本发明双频天线的仿真与实测的回波损耗频率特性，其中横坐标代表频率变量，单位为GHZ，纵坐标代表回波损耗(S11)的幅度变量，单位为dB。结果显示，在中心频率2.45GHZ和5.80GHZ，S11<-10dB的回波损耗如图3所示，可以看出，在工作频点，回波损耗<-10dB，符合天线应用的需求。本实用新型的输入阻抗如图3所示，可以看出，天线的阻抗匹配良好，可以看出在谐振频率处输入阻抗均与50Ω相差不大，且天线在2～10GHZ频段输入阻抗很稳定均与50Ω很接近。图4表现出来的是天线的Smith圆图，可以得出天线的阻抗匹配，以及驻波比，归一化阻抗等信息，可以看出在三个谐振点的VSWR分别为1.1887、1.0712、1.0484，均小于2且小于1.5。本实用新型的天线的正向传输参数S21如图5所示。本实用新型的双频天线在三个谐振点的E面和H面辐射图如图6所示，由图中可以看出，E面方向图呈“8”字形，具有一定的方向性，H面方向图在4.95GHZ时有一定的辐射畸变，在其他两个频率的辐射特性良好，均表现出全向的辐射特性。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下,本实用新型还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围。

Claims (3)

1.一种紧凑型微带双频天线，其特征在于：包括介质基板、置于介质基板一侧的接地辐射贴片及置于介质基板另一侧的微带渐变馈电线贴片、五叉形馈电带贴片、三角形辐射贴片、倒“F”型辐射贴片、“M”型折线辐射贴片，所述微带渐变馈电线贴片置于底部，其上部依次连接五叉形馈电带贴片和三角形辐射贴片，三角形辐射贴片一侧边连接逆时针旋转90度的“M”型折线辐射贴片，另一侧边连接倒“F”型辐射贴片，“M”型折线辐射贴片和倒“F”型辐射贴片另一端带有间隙；接地辐射贴片与微带渐变馈电线贴片位于同一端；
所述五叉形馈电带贴片由矩形根部贴片和五叉形贴片组合而成，所述矩形根部贴片的长度L1为2mm，宽度W1为1mm，五叉形贴片整体宽度W2为4.3mm，高度L2为1.6mm，五叉形贴片间距和单个贴片的宽度均相等，相邻五叉形贴片的间隔W8为0.45mm，五叉形贴片间距W4为0.95mm，五叉形贴片根部宽度W3为0.5mm；
所述三角形辐射贴片为等腰三角形，其底边长度2L7为14mm，高度L3为10.8mm；
所述倒“F”型辐射贴片顶端贴片条连接三角形辐射贴片，其宽度a为0.7mm；中部贴片条宽度W6为2.4mm，整体长度L5为7.4mm；
所述“M”型折线辐射贴片带有折弯结构，一侧短边，另一侧为长边，短边侧连接三角形辐射贴片，长边侧置于三角形辐射贴片上方，在“M”型顶端侧带有一个凹槽Ⅰ，内侧带有凹槽Ⅱ和凹槽Ⅲ，形成“M”型结构，“M”型折线辐射贴片的短边侧与三角形辐射贴片底边距离L4为3mm，长边侧与三角形辐射贴片底边距离L3为10.8mm，长边长度L6为11.8mm，“M”型折线辐射贴片6的各边贴片宽度a均为0.7mm；
所述凹槽Ⅰ和凹槽Ⅱ等宽，且与倒“F”型辐射贴片的中部贴片条宽度相等，均为W6＝2.4mm；凹槽Ⅲ宽度W7为1mm；
所述“M”型折线辐射贴片和倒“F”型辐射贴片两外侧距离W5为13mm；
所述微带渐变馈电线贴片为梯形结构，其长度Lf为10mm，最长的底边长度Wf为2mm。
2.根据权利要求1所述紧凑型微带双频天线，其特征在于：所述介质基板长度L为30mm。
3.根据权利要求1所述紧凑型微带双频天线，其特征在于：所述接地辐射贴片宽度与介质基板相同，长度Lg为10mm，基板厚度为1.6mm。
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