CN113078464A - 一种电小尺寸的可调频率宽带天线 - Google Patents

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CN113078464A CN202110381953.7A CN202110381953A CN113078464A CN 113078464 A CN113078464 A CN 113078464A CN 202110381953 A CN202110381953 A CN 202110381953A CN 113078464 A CN113078464 A CN 113078464A
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毛源
史占强
陶震宇
陈鹏
余旭涛
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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

本发明公开一种电小尺寸的可调频率宽带天线，包括天线本体，所述天线本体上设置加载部和开关，所述开关用于控制天线本体上的电流是否经过加载部。所述加载部可为若干个电感值不同的电感。本发明通过开关选择电感的方式来实现天线工作在需要的频率上，实现了加载电感可选择化，天线工作频率宽带化，天线工作频率多样化的效果。

Description

一种电小尺寸的可调频率宽带天线
技术领域
本发明涉及天线的小型化和宽带工作频率调节化领域，具体涉及一种电小尺寸的可调频率宽带天线。
背景技术
在移动通信的各种领域中，广泛使用各种天线来进行电磁波的发射与接收。但各种简单的天线特性参数往往无法满足我们的要求，因此出现了天线加载技术，即可以通过对天线进行加载某种结构来改变天线的辐射性能与天线的特性参数。
天线加载技术，即对整个天线结构加载某特定的结构或者是在天线附近加载某种特定结构(不改变天线本身结构)，天线的特性参数决定于天线上的电流，通过加载技术改变了天线之间的电磁场耦合，使得天线上的电流分布被改变，最终使得天线的特性参数满足我们的要求。
对于天线加载技术，可以分为五类，包括：串联加载天线和并联加载天线；分布加载天线和集总加载天线；电感性加载天线，电阻性加载天线，电容性加载天线；线性原件加载天线和非线性元件加载天线；有源器件加载天线和无源器件加载天线；其中大部分加载天线都不具有较大的实用价值，而串联电感加载天线属于具有较大实用价值的一类天线。
在现代移动通信中，设备尺寸都在往小型化集成化发展，天线的尺寸与工作频率成反比，因此当工作在较低频率时，普通天线的尺寸都较大，难以放进需要的设备里，在这种情况下人们最关心的问题是如何缩小天线尺寸，即天线小型化，因此小型化是现代天线发展必要的技术之一，通常可以采取在天线上加载电感的方式来使天线小型化，一般称这种天线为加感天线，加感天线能够实现天线几何尺寸远小于工作波长尺寸的目的，当天线最大几何尺寸小于工作波长的1/2π时，天线即被认定为电小天线，实际上研究电小天线就在于研究如何使得天线保持宽带工作频率的同时尽量减小天线几何尺寸。
在便携式通讯设备中，设备追求多频多模多功能，当设备预留了一小部分空间给wifi或者gps天线使用时，常规天线的大小可能远大于所留空间，而单纯的缩小尺寸会使得天线工作频率达不到宽带，为了实现天线小型化和宽带的需求，电小天线就是一种比较好的研究方向。
发明内容
本发明的目的在于解决天线小型化，实现宽带工作频率且工作频率可调节化而设计的一种电小尺寸的可调频率宽带天线。
为实现上述目的，本发明技术方案如下：
一种电小尺寸的可调频率宽带天线，包括天线本体，所述天线本体上设置加载部和开关，所述开关用于控制天线本体上的电流是否经过加载部。所述开关至少拥有两种状态，状态一电流经过所述天线且经过所述电感，状态二电流经过所述天线不经过所述电感。
进一步的，所述加载部为电感。
进一步的，所述电感个数为任意多个数，每个电感的电感值不同，通过所述开关选择电流经过实际所需的所述电感，通过调节电感大小来调节天线的工作频率。
进一步的，所述电感加载在所述天线的具体位置可以调节，通过调节加载电感的位置来调节天线的工作频率。优选为，所述电感加载的位置在所述天线根部附近。
进一步的，加大加载的电感的大小，可使天线最大几何尺寸能够达到小于工作波长的1/2π。
本发明的有益效果为：通过所述开关进行所述电感的选择，并调节所述电感的位置，最终实现了天线小型化，加载电感可选择化，天线工作频率宽带化，天线工作频率多样化的效果。
附图说明
下文对于本发明有着更为详细的描述，将更好地揭示本发明的特点，如附图所示，附图只是本发明的其中一种实例运用，不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1为本发明的开关控制电感的说明示意图；
图2为用于说明本发明的一种印刷偶极子天线的示意图；
图3为说明本发明的一种印刷偶极子天线的分层示意图；
图4为开关使电流通过电感340的状态示意图；
图5为开关使电流通过电感350的状态示意图；
图6为开关使电流不通过电感360的状态示意图；
图中标记：010-天线前部分、020-开关、030-导线、040-电感1、050-电感2、060-天线后部分、1-底层、110-底层微带巴伦线、120-底层偶极子天线臂、130-底层开关、140-底层电感a、150-底层电感b、160-底层金属导体、2-介质基板、3-顶层、310-顶层微带传输线、320-顶层偶极子天线臂、330-顶层开关、340-顶层电感c、350-顶层电感d、360-顶层金属导体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例
如图1所示，本发明核心思路在于使用开关020控制选择电感，通过开关020可选择电流通过选定电感值的电感，达到选定的工作频率；开关在图一中可选择的状态有状态一不接任何电感，电流经过天线前半部分010，通过导线030然后到天线后半部分060；状态二电流经过天线前半部分010，通过第一电感040然后到天线后半部分060；状态三电流经过天线前半部分010，通过第二电感050然后到天线后半部分060，天线状态数量随着电感数量的增加而增多，不做限制。
如图2-6所示，一种微带天线为印刷偶极子天线，天线由相对薄的金属传输线制成，天线被设置在一个介质基板的两面，两面各加载了两个电感，两个电感分别由一个开关控制；
具体组成为底层1，该底层1包括底层微带巴伦线110、底层偶极子天线臂120、底层开关130、底层电感a 140、底层电感b 150、底层金属导体160；
一定厚度的介质基板2，材料为RO4003；上述底层1设置于该介质基板2的下侧；
顶层3，该顶层3设置于介质基板2的上侧，该顶层3包括顶层微带传输线310、顶层偶极子天线臂320、顶层开关330、顶层电感c 340、顶层电感d 350、顶层金属导体360，该顶层设置于上述介质基板2的上侧；
底层开关130和顶层开关330同时工作且同一时刻处于同一状态，两个开关有4种工作状态，状态一，两个开关均处于断开状态，整个天线不工作；状态二，如图四所示，图四只展示了底层电流经过顶层开关330，顶层电感c 340的情况，底层与顶层电流相对称，具体为底层开关130使电流经过底层电感a 140，顶层开关330使电流经过顶层电感c 340，底层电感a 140与顶层电感c 340的电感值相同，整个天线加载了电感值为电感a的电感值大小的电感；状态三，如图五所示，图五只展示了底层电流经过顶层开关330，顶层电感d 350的情况，底层与顶层电流相对称，具体为底层开关130使电流经过底层电感b 150，顶层开关330使电流经过顶层电感d 350，底层电感b 150与顶层电感d 350的电感值相同，整个天线加载了电感值为电感b的电感值大小的电感；状态四，如图六所示，图六只展示了底层电流经过顶层开关330，顶层金属导体360的情况，底层与顶层电流相对称，底层开关130使电流经过底层金属导体160，顶层开关330使电流经过顶层金属导体360，整个天线不加载任何电感元件；
在此实例中，天线臂的长度为35mm，底层电感a和顶层电感c的电感值为200nh，底层电感b和顶层电感d的电感值为400nh，开关处于状态一时，天线不工作；开关处于状态二时，天线工作的中心频率为0.24Ghz，若不加载电感则需要天线长度为195mm；开关处于状态三时，天线工作的中心频率为0.17Ghz，若不加载电感则需要天线长度为265mm；开关处于状态四时，天线工作的中心频率为1.35Ghz。
综上所述，在本实例中，通过本发明，该天线能够工作在三种频率上，且在维持天线尺寸小的情况下，极大的降低了工作频率。
本发明未尽事宜为公知技术。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电小尺寸的可调频率宽带天线，其特征在于，包括天线本体，所述天线本体上设置加载部和开关，所述开关用于控制天线本体上的电流是否经过加载部。
2.根据权利要求1所述的一种电小尺寸的可调频率宽带天线，其特征在于，所述加载部为电感。
3.根据权利要求2所述的一种电小尺寸的可调频率宽带天线，其特征在于，所述电感有若干个，每个电感的电感值不同。
4.根据权利要求1所述的一种电小尺寸的可调频率宽带天线，其特征在于，所述加载部设置在天线根部位置。
5.一种应用权利要求3所述的可调频率宽带天线的印刷偶极子天线，其特征在于，所述印刷偶极子天线由底层，基板和顶层组成，底层和顶层分别包含若干个电感值相同的电感；底层和顶层天线的开关同时工作且同一时刻处于同一状态。
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