CN1588693A - 小型宽频印刷单极天线 - Google Patents

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戚冬生
黎滨洪
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Abstract

一种小型宽频印刷单极天线，用于无线通信技术领域。本发明包括：耦合用短极子、“斜n形”的单极子、共面波导的馈线、共面波导接地和介质基底。“斜n形”的单极子的末端直接和共面波导的馈线相连，且和共面波导接地的上边有一个夹角，耦合用短极子和“斜n形”的单极子的一边平行，且距离较近以形成耦合。本发明“斜n形”的单极和短极子相互耦合，使得天线的带宽达到600MHz，覆盖了第三代移动通信和无线局域网频段。且该天线的倾斜结构使得天线的输入阻抗易于调节到标准的50欧姆。天线采用平面印刷结构，馈电采用共面波导便于和微波电路相连接，整个天线的制作和大批量生产很方便。

Description

小型宽频印刷单极天线
技术领域
本发明涉及一种用于通信技术领域的天线，具体是一种小型宽频印刷单极天线。
背景技术
无线通信的飞速发展，对通信系统的多模性和兼容性也提出了很多要求。第三代移动通信(3G)(频段：1885-2200MHZ)是无线蜂窝移动通信的发展趋势，也是具有很大商业前景的制式；无线局域网(WLAN)(802.11b、802.11g，频段：2400-2484MHz)正是目前无线应用的一个热点，这两者的结合将大大扩展无线通信的功能。对于这两者结合起来的应用，带宽从1885MHz到2484MHz，将近600MHz。这对无线通信中天线的设计提出了很高的要求。尤其是在无线终端设备上，采用常规的结构实现600MHz带宽的天线比较困难。而终端设备留给天线的空间有限，这样更加增加了天线设计的难度。
经文献检索发现，H.D.Chen和H.T.Chen在《电气和电子工程师协会天线与电波传播学报》上发表的“共面波导馈电双频单极天线”(A共面波导-FeedDual-Frequency Monopole Antenna.IEEE Transactions on AP，2004，52：978-982.)。该天线共面波导的形式给印刷单极子天线馈电，通过改变天线的形状，实现了双频天线的效果，在1765MHz处实现了8.1％的带宽，在2383MHz处实现了14.2％的带宽。该天线带宽接近第三代移动通信和无线局域网的要求，但仍有一定的距离，而且该天线的长度为20mm，相对较长，不便于在空间有限的无线终端内实现。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷，提出一种小型宽频印刷单极天线，使其通过采用“斜n形”的单极结构和短极子的耦合，可以达到600MHz的带宽，覆盖第三代移动通信和无线局域网频段。天线的尺寸较小，且由于是印刷结构，可以和微带电路很好的一体化设计，便于制造。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：耦合用短极子、“斜n形”的单极子、共面波导的馈线、共面波导接地和介质基底。“斜n形”的单极子的末端直接和共面波导的馈线相连，且和共面波导接地的上边有一个夹角；耦合用短极子和“斜n形”的单极子的一边平行，但距离较近以形成耦合效果。“斜n形”的单极子和一般的单极天线的原理类似，整个单极天线的长度和0.25倍的波长接近。但是通过把直的单极进行弯折变成了n形，使得天线的长度变短，但是性能几乎不变。斜的n形使得天线的输入端的阻抗不同于简单的单极天线，更加容易和50欧姆的阻抗匹配。耦合用短极子的主要作用是和主天线(斜n形结构)耦合，形成新的谐振峰，从而可以增加天线的带宽。另外该印刷天线的宽度相对于细线单极天线而言比较宽，同样也可以增加天线的带宽。共面波导的馈线、共面波导接地和介质基底这3个部分组成了共面波导馈电结构，该结构便于和微波电路相连接。
和现有技术相比，本发明具有如下优点：1)该天线的带宽达600MHz多，涵盖了第三代移动通信和无线局域网频段，满足双模通信的要求。2)天线结构简单。采用了“斜n形”的单极结构和短极子的耦合，可以很方便的和电路板一体化制作，节省了成本。3)该天线采用共面波导的馈电结构，可以和微波电路进行连接。
附图说明
图1是本发明结构俯视图
图2是本发明结构剖面图
具体实施方式
如图1、2所示，本发明包括：耦合用短极子1、“斜n形”单极子2、共面波导的馈线3、共面波导接地4和介质基底5。“斜n形”的单极子2的末端直接和共面波导的馈线3相连，且和共面波导接地4的上边有一个夹角，耦合用短极子1和“斜n形”的单极子2的一边平行，且两者距离较近以形成耦合。
如图1所示，耦合用短极子1的长度L1等于7mm，宽度W1＝2mm，且1和“斜n形”单极子2的长边相平行。
“斜n形”单极子2的宽度W2为2mm。长度部分由三部分组成，如图1所示，长度分别为L1(和耦合用短极子1的长度相同，也等于7mm)、L2(等于6mm)和L3(等于11mm)。这三部分分别代表“斜n形”单极子2的三条边长。
耦合用短极子1和“斜n形”单极子2之间的间距S1等于1mm，“斜n形”单极子2本身的缝隙宽度S2等于2mm。
“斜n形”单极子2的右侧边和接地4的角度α等于45度。
“斜n形”单极子2和共面波导的馈线3直接相连。共面波导的馈线3的宽度为2.2mm，馈线两边和接地面4的间距S3等于0.25mm。
如图2所示，介质基底5的厚度为1.6mm，相对介电常数为4.4。
介质基底5、共面波导馈线3和共面波导接地面4组成了阻抗为50欧姆的输入馈线。

Claims (8)

1、一种小型宽频印刷单极天线，包括：共面波导的馈线(3)、共面波导接地(4)和介质基底(5)，其特征在于，还包括：耦合用短极子(1)、“斜n形”单极子(2)，“斜n形”的单极子(2)的末端直接和共面波导的馈线(3)相连，且和共面波导接地(4)的上边有一个夹角，耦合用短极子(1)和“斜n形”的单极子(2)的一边平行。
2、根据权利要求1所述的小型宽频印刷单极天线，其特征是，耦合用短极子(1)的长度L1等于7mm，宽度W1＝2mm，且1和“斜n形”单极子(2)的长边相平行。
3、根据权利要求1所述的小型宽频印刷单极天线，其特征是，“斜n形”单极子(2)的宽度W2为2mm，长度部分由三部分组成，长度分别为L1、L2和L3，这三部分长度分别为：7mm、6mm和11mm，分别代表“斜n形”单极子(2)的三条边长。
4、根据权利要求1所述的小型宽频印刷单极天线，其特征是，耦合用短极子(1)和“斜n形”单极子(2)之间的间距S1等于1mm，“斜n形”单极子(2)本身的缝隙宽度S2等于2mm。
5、根据权利要求1所述的小型宽频印刷单极天线，其特征是，“斜n形”单极子(2)的右侧边和共面波导接地(4)的角度α等于45度。
6、根据权利要求1所述的小型宽频印刷单极天线，其特征是，“斜n形”单极子(2)和共面波导的馈线(3)直接相连，共面波导的馈线(3)的宽度为2.2mm，馈线两边和共面波导接地(4)的间距S3等于0.25mm。
7、根据权利要求1所述的小型宽频印刷单极天线，其特征是，介质基底(5)的厚度为1.6mm，相对介电常数为4.4。
8、根据权利要求1所述的小型宽频印刷单极天线，其特征是，介质基底(5)、共面波导馈线(3)和共面波导接地面(4)组成了阻抗为50欧姆的输入馈线。
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