CN109004356A - LTE/WiMAX两用天线 - Google Patents

LTE/WiMAX两用天线 Download PDF

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CN109004356A
CN109004356A CN201810890573.4A CN201810890573A CN109004356A CN 109004356 A CN109004356 A CN 109004356A CN 201810890573 A CN201810890573 A CN 201810890573A CN 109004356 A CN109004356 A CN 109004356A
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李九生
严德贤
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China Jiliang University
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China Jiliang University
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    • 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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Abstract

本发明公开发明了LTE/WiMAX两用天线。它包括辐射贴片、微带馈线、介质基板、接地板。辐射贴片是一个“F”型的贴片，微带馈线与“F”型辐射贴片的长矩形贴片底端相连，辐射贴片和微带馈线置于Roger 4003C介质基板上，接地板置于Roger 4003C介质基板下方，接地板由一个与“F”型辐射贴片水平对称的“F”型贴片和一个被挖槽的矩形贴片组成，天线馈电点位于微带馈线底端。

Description

LTE/WiMAX两用天线
技术领域
本发明涉及贴片天线设计领域，尤其涉及LTE/WiMAX两用天线。
背景技术
微带天线是在带有导体接地板的介质基片上贴附导体薄片而形成的天线。它可以利用微带线、同轴线等馈线馈电，在导体的贴片与接地板之间激励起射频电磁场，并且通过贴片四周与接地板间的缝隙向外辐射，所以微带天线可看作是一种缝隙天线。微带天线从结构和原理上主要分为三大类：微带贴片天线，微带缝隙天线，微带行波天线。微带贴片天线是指谐振式微带贴片天线，其最大特点是效率高，但是带宽比较窄。微带缝隙天线的带宽比微带贴片天线的要宽些，特别是宽矩形缝隙天线，但是此天线在要求单方向辐射时，厚度往往比贴片天线要大，另外，这种天线的分析和设计一要比微带贴片天线困难，限制了其应用范围。微带行波天线虽然可以获得比较大的带宽，但是这种天线的效率比较低并且分析方法还不是很成熟。
近年来，随着通信电子技术的发展，人们对移动便携通信设备的需求与日俱增，体积小、重量轻的微带天线正好满足这类载体对辐射单元外形和重量的苛刻要求，微带天线可以印制光刻生产且与微波射频电路易于集成，凭借这些不可比拟的优势，微带天线成为个人通信中最佳甚至是唯一的选择。由于无线电通信设备和电子信息设备快速地朝着小型化方向发展，这使得天线的小型化是适应通信发展趋势的要求。
发明内容
本发明为了克服现有技术不足，提供LTE/WiMAX两用天线。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
LTE/WiMAX两用天线，其特征在于包括辐射贴片(1)、微带馈线(2)、介质基板(3)、接地板(4)。辐射贴片是一个“F”型的贴片(1)，微带馈线(2)与“F”型辐射贴片(1)的长矩形贴片底端相连，辐射贴片(1)和微带馈线(2)置于Roger 4003C介质基板(3)上，接地板(4)置于Roger 4003C介质基板(3)下方，接地板(4)由一个与“F”型辐射贴片(1)水平对称的“F”型贴片和一个被挖槽(5)的矩形贴片组成，天线馈电点位于微带馈线底端(2)。Roger 4003C介质基板(3)长度为40~60mm，宽度为40~60mm，厚度为1.6~3mm。“F”型贴片(1)上端较长的矩形贴片长度为10~13mm，宽度为3~6mm。较短的矩形贴片的长度为6~10mm，宽度为2~4mm，且两个矩形贴片的间距为2~4mm。“F”型贴片(1)左边垂直于其他两个矩形贴片的矩形贴片长为13~17mm，宽为6~9mm，且距离介质基板右边界15~18mm。接地板凹槽矩形贴片(4)的长度为40~60mm，宽度为16~20mm，接地板的“F”型部分与“F”型辐射贴片左右相互对称且两者距离等于凹槽的宽度，接地板凹槽(5)长为6~8mm，宽为2.5~3.5mm。矩形微带馈线(2)的长为13~17mm，宽2~4mm。
附图说明
图1 是LTE/WiMAX两用天线结构图；
图2 是LTE/WiMAX两用天线结构仰视图；
图3 是LTE/WiMAX两用天线的S11性能曲线；
图4 是1.9GHz时天线的电流分布；
图5 是2.3GHz时天线的电流分布；
图6 是1.9GHz时天线的方向图；
图7 是2.3GHz时天线的方向图。
具体实施方式
天线包括馈电点、辐射贴片、介质基板和接地板。辐射贴片由一个“F”型的贴片组成。介质基板为Roger 4003C，馈电方式为微带馈线，特性阻抗为50 ，天线结构图如图1和图2所示。
采用对称的“F”和凹槽的贴片的方法进一步实现宽频、提高天线辐射效率的目的，由图三可知此天线的反射系数小于-10dB的带宽大于1GHz，完美覆盖了国内LTE（1.88GHz~2.4835GHz）频段和WiMAX（2.3~2.5GHz）频段。
通过对天线进行设计和分析，得到天线的尺寸。其中Roger 4003C介质基板(3)长度为40~60mm，宽度为40~60mm，厚度为1.6~3mm。“F”型贴片(1)上端较长的矩形贴片长度为10~13mm，宽度为3~6mm。较短的矩形贴片的长度为6~10mm，宽度为2~4mm，且两个矩形贴片的间距为2~4mm。“F”型贴片(1)左边垂直于其他两个矩形贴片的矩形贴片长为13~17mm，宽为6~9mm，且距离介质基板右边界15~18mm。接地板凹槽矩形贴片(4)的长度为40~60mm，宽度为16~20mm，接地板的“F”型部分与“F”型辐射贴片(1)左右相互对称且两者距离等于凹槽的宽度，接地板凹槽(5)长为6~8mm，宽为2.5~3.5mm。矩形微带馈线(2)的长为13~17mm，宽2~4mm。
实施例1
LTE/WiMAX两用天线：
天线包括馈电点、辐射贴片、介质基板和接地板。辐射贴片由一个“F”型的贴片(1)组成。介质基板为Roger 4003C，馈电方式为微带馈线，特性阻抗为50，天线结构图如图1和图2所示。
通过仿真软件CST对天线进行优化设计和仿真分析，最后得到天线的优化尺寸。其中Roger 4003C介质基板(3)长度为50mm，宽度为50mm，厚度为1.6mm。“F”型贴片(1)上端较长的矩形贴片长度为12mm，宽度为5mm。较短的矩形贴片的长度为9mm，宽度为4mm，且两个矩形贴片的间距为2mm。“F”型贴片(1)左边垂直于其他两个矩形贴片的矩形贴片长为13mm，宽为8mm，且距离介质基板右边界16mm。接地板凹槽矩形贴片(4)的长度为50mm，宽度为18mm，接地板的“F”型部分与“F”型辐射贴片(1)左右相互对称且两者距离等于凹槽的宽度，接地板凹槽(5)长为7mm，宽为2.5mm。矩形微带馈线(2)的长为15mm，宽3mm。
采用对称的“F”和凹槽的贴片的方法进一步实现宽频、提高天线辐射效率的目的，由图三可知此天线的反射系数小于-10dB的带宽大于1GHz完美覆盖了国内LTE（1.88GHz~2.4835GHz）频段和WiMAX（2.3~2.5GHz）频段。其中图4是1.9GHz时天线的电流分布，图5 是2.3GHz时天线的电流分布，图6 是1.9GHz时天线的方向图，图7 是2.3GHz时天线的方向图。

Claims (8)

1.LTE/WiMAX两用天线，其特征在于包括辐射贴片(1)、微带馈线(2)、介质基板(3)、接地板(4)。
2.辐射贴片是一个“F”型的贴片(1)，微带馈线(2)与“F”型辐射贴片(1)的长矩形贴片底端相连，辐射贴片(1)和微带馈线(2)置于Roger 4003C介质基板(3)上，接地板(4)置于Roger 4003C介质基板(3)下方，接地板(4)由一个与“F”型辐射贴片(1)水平对称的“F”型贴片和一个被挖槽(5)的矩形贴片组成，天线馈电点位于微带馈线底端(2)。
3. 如权利要求1所述的LTE/WiMAX两用天线，其特征是Roger 4003C介质基板(3)长度为40~60mm，宽度为40~60mm，厚度为1.6~3mm。
4.如权利要求1所述的LTE/WiMAX两用天线，其特征是“F”型贴片(1)上端较长的矩形贴片长度为10~13mm，宽度为3~6mm。
5.较短的矩形贴片的长度为6~10mm，宽度为2~4mm，且两个矩形贴片的间距为2~4mm。
6.如权利要求1所述的LTE/WiMAX两用天线，其特征是“F”型贴片(1)左边垂直于其他两个矩形贴片的矩形贴片长为13~17mm，宽为6~9mm，且距离介质基板右边界15~18mm。
7.如权利要求1所述的LTE/WiMAX两用天线，其特征是接地板凹槽矩形贴片(4)的长度为40~60mm，宽度为16~20mm，接地板的“F”型部分与“F”型辐射贴片左右相互对称且两者距离等于凹槽的宽度，接地板凹槽(5)长为6~8mm，宽为2.5~3.5mm。
8.如权利要求1所述的LTE/WiMAX两用天线，其特征是矩形微带馈线(2)的长为13~17mm，宽2~4mm，且馈电点位于馈线底端。
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