CN112151951A - 一种用于wlan的双零点陷波双极化天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于WLAN的双零点陷波双极化天线，包括介质基板、上层金属层、下层金属层，所述上层金属层和下层金属层分别印刷在介质基板上表面和下表面，所述上层金属层和下层金属层分别印制两对呈交叉分布的偶极子天线，所述偶极子天线的天线臂内部设置有共面波导陷波结构，所述陷波结构为上层金属层馈线上刻蚀的双U形折线。本发明的双U形折线陷波结构具有小型化特点，便于嵌入面积较小的偶极子天线的内环，在不增加天线体积的情况下引入陷波功能；陷波结构与开口外环形成的双零点陷波结构使得天线获得双零点陷波功能，阻带宽，矩形系数高；无需额外滤波电路，使得天线体积较小，结构简单。
Description
技术领域
本发明涉及天线工程领域，特别涉及一种用于WLAN的双零点陷波双极化天线。
背景技术
随着基站和WLAN等无线通信系统的快速发展，双频段或多频段的双极化天线被用来缓解信号的多径衰落，提高信道容量。两个工作频段之间的阻带是抑制其他窄带系统干扰的有效方法，如抑制WiMAX和5G通信系统3.4-3.6GHz频段。在MIMO WLAN应用中，具有高隔离、高增益的双频段2.4-2.484GHz和5.15-5.85GHz双极化天线单元对于实现理想的无线通信性能至关重要，特别是对于高密度的工作环境。
H.Feng等人在2018International Conference on Microwave and MillimeterWave Technology(ICMMT)会议中提出A Dual Polarized Vivaldi Antenna with theNotched Band by Feed Line Filter on Conductive Plane，设计了一种适用于WLAN应用的具有抗干扰能力的宽带双极化Vivaldi天线，但是该天线的高度较高，达到50.5mm，增益大于5dBi，增益较低。
Y.-L.Chen等人在2019IEEE-APS Topical Conference on Antennas andPropagation in Wireless Communications(APWC)会议中提出A Novel Filter Antennafor Base Station，设计了一种双零点陷波的双极化交叉偶极子天线，但是该天线需要在偶极子天线下方增加匹配电路和滤波电路，因而结构较为复杂，而且天线带宽较窄，不适用于无线局域网WLAN应用。
Y.Zhang等人于2019年在IEEE Access期刊上提出Dual-Polarized Band-NotchedAntenna Without Extra Circuit for 2.4/5GHz WLAN Applications，设计了一种适用于2.4/5GHz无线局域网的带有陷波的双极化天线，但是该天线为单零点陷波，阻带较小，无法保证对3.4-3.6GHz之间所有的频段都起到很好的抑制。
发明内容
发明目的：针对以上问题，本发明目的是提供一种结构简单、尺寸较小的用于WLAN的双零点陷波双极化天线。
技术方案：本发明所述的一种用于WLAN的双零点陷波双极化天线，包括介质基板、上层金属层、下层金属层，所述上层金属层和下层金属层分别印刷在介质基板上表面和下表面，所述上层金属层和下层金属层通过短路针相连接，所述上层金属层和下层金属层分别印制两对呈交叉分布的偶极子天线，所述偶极子天线的天线臂内部设置有共面波导陷波结构，所述陷波结构为上层金属层馈线上刻蚀的双U形折线。
进一步，所述偶极子天线的天线臂内部为扇形结构，扇形结构内部为共面波导馈电。
进一步，所述偶极子天线的天线臂的外环为开口环结构，扇形结构嵌入双U形折线陷波结构，与开口外环构成双零点陷波。
进一步，所述上层金属层的偶极子天线与下层金属层的偶极子天线呈镜像对称设置。
进一步，所述交叉分布的偶极子天线邻边为一条渐变曲线。
进一步，所述双极化天线还包括金属反射板和同轴线，所述同轴线与介质基板相连接，介质基板由同轴线直接馈电，所述金属反射板设置在介质基板下方。
进一步，所述同轴线的负极与下层金属层相连接，所述同轴线的正极与上层金属层相连接，通过上层金属层的过渡金属带馈电到上层金属层的偶极子天线的正极。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：
1、本发明的双U形折线陷波结构具有小型化特点，便于嵌入面积较小的偶极子天线的内环，在不增加天线体积的情况下引入陷波功能；
2、本发明的陷波结构与开口外环形成的双零点陷波结构使得天线获得双零点陷波功能，阻带宽，矩形系数高；
3、无需额外滤波电路，使得天线体积较小，结构简单。
附图说明
图1为本发明主视图；
图2为本发明结构示意图；
图3为本发明上层金属层俯视图；
图4为本发明下层金属层仰视图；
图5为本发明驻波VSWR和隔离度的仿真结果示意图；
图6为本发明增益的仿真结果示意图；
图7为本发明在2.4GHz、5.2GHz、5.8GHz三个频点的YOZ平面的辐射方向图。
具体实施方式
如图1-4所示，本实施例所述的一种用于WLAN的双零点陷波双极化天线，包括介质基板1、上层金属层2、下层金属层3，上层金属层2和下层金属层3分别印刷在介质基板1上表面和下表面，介质基板1采用的是Rogers-4350，上层金属层2和下层金属层3通过8个短路针6相连接，上层金属层2和下层金属层3分别印制两对呈交叉分布的偶极子天线8，偶极子天线8的天线臂设置有共面波导陷波结构，陷波结构为上层金属层2馈线上刻蚀的双U形折线7。
偶极子天线8的天线臂外环为开口环结构，内部为扇形结构，扇形结构嵌入双U形折线7陷波结构，与开口外环构成双零点陷波。上层金属层2的偶极子天线8与下层金属层3的偶极子天线8呈镜像对称设置。交叉分布的偶极子天线8邻边为一条渐变曲线。
所述的双极化天线还包括金属反射板4和同轴线5，同轴线5与介质基板1相连接，介质基板1由同轴线5直接馈电，金属反射板4设置在介质基板1下方。同轴线5的负极与下层金属层3相连接，同轴线5的正极与上层金属层2相连接，通过上层金属层2的过渡金属带馈电到上层金属层2的偶极子天线8的正极。
上层金属层2和下层金属层3的交叉偶极子天线8大小相同，边长总长度均为40mm，交叉的偶极子天线8之间的间距从中心到边缘是逐渐变大的，曲线呈指数形。Rogers-4350介质基板1的厚度为0.76mm，介电常数为3.66。偶极子天线8到金属反射板4的距离为19mm，金属反射板4的大小为80mm×80mm。同轴线5为标准同轴线，内径0.52mm。
图5为本实施例的驻波VSWR和隔离度的仿真结果示意图。在2.4-2.48GHz和5.15-2.85GHz的频率范围内，双极化天线的驻波VSWR小于2；同时在3.4-3.6GHz的频段内，双极化天线具有明显的陷波特性。。
图6为本实施例的双极化天线增益的仿真结果示意图。在2.4-2.48GHz的频率范围内，双极化天线的增益约为7dBi；在5.2-5.8GHz的频率范围内，双极化天线的增益约为8dBi；而在3.4-3.6GHz的整个阻带内，增益均小于-8dBi。
图7为本实施例在2.4GHz、5.2GHz、5.8GHz三个频点的主辐射方向图，三个频点的主极化和交叉极化比大于22dB，辐射方向图稳定。
Claims (6)
1.一种用于WLAN的双零点陷波双极化天线，包括介质基板(1)、上层金属层(2)、下层金属层(3)，所述上层金属层(2)和下层金属层(3)分别印刷在介质基板(1)上表面和下表面，其特征在于，所述上层金属层(2)和下层金属层(3)分别印制两对呈交叉分布的偶极子天线(8)，所述偶极子天线(8)的天线臂内部设置有共面波导陷波结构，所述陷波结构为上层金属层(2)馈线上刻蚀的双U形折线(7)。
2.根据权利要求1所述的用于WLAN的双零点陷波双极化天线，其特征在于，所述偶极子天线(8)的天线臂内部为扇形结构，扇形结构内部为共面波导馈电。
3.根据权利要求1所述的用于WLAN的双零点陷波双极化天线，其特征在于，所述偶极子天线(8)的天线臂的外环为开口环结构，扇形结构嵌入双U形折线(7)陷波结构，与开口外环构成双零点陷波。
4.根据权利要求1所述的用于WLAN的双零点陷波双极化天线，其特征在于，所述交叉分布的偶极子天线(8)邻边为一条渐变曲线。
5.根据权利要求1所述的用于WLAN的双零点陷波双极化天线，其特征在于，双极化天线还包括金属反射板(4)和同轴线(5)，所述同轴线(5)与介质基板(1)相连接，所述金属反射板(4)设置在介质基板(1)下方。
6.根据权利要求5所述的用于WLAN的双零点陷波双极化天线，其特征在于，所述同轴线(5)的负极与下层金属层(3)相连接，所述同轴线(5)的正极与上层金属层(2)相连接。
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