CN1937318B - 类倒f多频天线单元及其组成的低耦合多天线 - Google Patents
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Abstract
一种类倒F多频天线单元及其组成的低耦合多天线，用于通信技术领域。类倒F多频天线单元由辐射单元、介质板、接地板和馈电端口组成，所述辐射单元、介质板和接地板由外向内分层分布，且紧密结合，并被整体卷成一个筒状或螺旋状。其中所述辐射单元由一块矩形金属薄基板和一个与其相连的带有90°弯折的薄板构成，矩形金属薄基板中央开有两个矩形窗。多个类倒F多频天线单元组合成低耦合多天线。本发明可用于移动终端发射和接收电磁波，其结构简单，体积小，而且该类倒F多频天线单元可以在多个不同的频点工作，在水平面内波束宽度可大于270°。多个类倒F多频天线单元可组成紧凑的低耦合多天线。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种用于通信技术领域的多天线，尤其是一种可用于移动终端的类倒F多频天线单元及其组成的低耦合多天线。
背景技术
现有技术中，在通信终端普遍采用单鞭天线或螺旋天线，尺寸较交大。后来改进的微带天线或倒F天线虽然减小了尺寸，但全向性很差，只能用于定向收发。现有技术中，在通讯终端普遍采用单天线，增益低，抗干扰能力差。有少数采用多天线，但是为了消除互耦的影响，使天线单元间距很大。从而使天线总体积很大，不便于携带。Pozar，D.M等人在《电子快报》第23卷(Electron.Lett.，vol.23)中，“通过邻近耦合体高微带天线带宽”所给出的微带天线只能单频定向辐射。
经对现有技术的文献检索发现，中国专利(申请)号02126816.9，专利公开号1399368，专利名称为：一种折叠型移动通讯终端中的能控制辐射特性的双天线，该双天线包括安装在移动通讯终端的折叠部分上的第一定向天线，以及安装在移动通讯终端的主体上的第二定向天线。这种双天线实际上只是第二定向天线一直处于工作状态，而第一定向天线只是在通话时辅助调整移动通讯终端的辐射场，两个天线无法作为独立的两个天线单元使用，这也使得非通话状态时天线的增益很低。另一方面，由于采用定向天线，即使两个天线同时工作，也无法实现全向信号接收。
检索中还发现，2003年11月Tayeb A.Denidni等人在IEEE TRANSACTIONS ONVEHICULAR TECHNOLOGY(车载技术)，52卷第6期发表了“ExperimentalInvestigations of a New Adaptive Dual-Antenna Array for HandsetApplications(一种新的用于手机的自适应双天线阵实验研究)”，在移动终端采用双天线和自适应算法实现智能天线，两个天线单元间距为半波长，可以实现两个独立的天线单元。但是，在工作频率为1000MHz左右时，天线单元间距太大，天线在移动终端很难放置。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足和缺陷，提供一种类倒F多频天线单元及其组成的低耦合多天线。本发明天线单元是一种可在水平面展宽方向图的简装类倒F多频天线单元，并以此简装类倒F多频天线单元组成移动终端低耦合多天线，单元间间隔小，耦合也很小。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明所述的类倒F多频天线单元，包括：辐射单元、介质板、接地板核馈电端口。辐射单元、介质板和接地板由外向内分层分布，且紧密结合，并被整体卷成一个筒状或螺旋状。
所述辐射单元由一块矩形金属薄基板和一个与其相连的带有90°弯折的薄板构成，矩形金属薄基板中央开有两个矩形窗，带有90°弯折的薄板的一侧与其中一个矩形窗靠近金属薄基板边缘处的边相连，并与矩形金属薄基板垂直，带有90°弯折的薄板的另一面与矩形金属薄基板平行。
所述辐射单元的矩形金属薄基板下面与其紧挨的是所述介质板，所述介质板一块矩形介质板。所述介质板下面与其紧挨的是所述接地板，所述接地板是一块矩形金属板。
所述馈电端口紧挨接地板，且位于接地板所围空间内，馈电端口内导体穿过接地板和介质板后与辐射单元所带有的90°弯折的薄板的平行面相连，馈电端口外导体和接地板相连。
对于单个类倒F多频天线单元，可以通过所述馈电端口直接馈电，然后由天线把电磁信号发射出去。在和天线轴向垂直的平面内，天线辐射波束的3dB宽度可超过180°。该天线单元同样也可用于电磁信号接收。
本发明还提供一种由多个上述类倒F多频天线单元排列组合成的低耦合多天线， 多个上述类倒F多频天线单元排列方式为：第一种，各类倒F多频天线单元可以轴向平行排列成多个天线；第二种，各类倒F多频天线单元沿轴向紧密排列成多天线。也可以按这两种排列方式的组合进行排列。
对于第一种排列方式，相邻两类倒F多频天线单元的中心轴间距可以减小到较高谐振频点所对应波长的四分之一。
对于第二种排列方式，相邻两类倒F多频天线单元的接地板可以连为一个整体，相邻两类倒F多频天线单元的介质板也可以连为一个整体。当各类倒F多频天线单元相对于轴线的水平方位角不同时，每个类倒F多频天线单元可独立覆盖不同的水平方位角区域。
对于这些多个类倒F多频天线单元排列方式，各类倒F多频天线单元可以独立馈电工作，也可以按一定的权值调整各类倒F多频天线单元的馈电端口的信号幅值和相位组合成天线阵列工作。
本发明类倒F多频天线单元及其组成的低耦合多天线，可用于移动终端发射和接收电磁波，其结构简单，体积小，可采用印刷电路的方法加工。而且该类倒F多频天线单元可以在多个不同的频点工作，在水平面内波束宽度可大于270°。多个类倒F多频天线单元可组成紧凑的低耦合多天线。
附图说明
图1是本发明一种类倒F多频天线单元的三维结构示意图。
图2是本发明一种类倒F多频天线单元纵向截面示意图。
图3是本发明两个类倒F多频天线单元轴向平行排列的示意图。
图4是本发明两个类倒F多频天线单元沿轴向排列的示意图，两个类倒F多频天线单元在垂直于轴向的平面内的方位角相同。
图5是本发明两个类倒F多频天线单元沿轴向排列的示意图，两个类倒F多频天线单元在垂直于轴向的平面内的方位角差180°。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明所述的类倒F多频天线单元，由辐射单元1，介质板2、接地板3和馈电端口4组成。所述辐射单元1、介质板2和接地板3由外向内分层分布，且紧密结合，并被整体卷成一个筒状。
所述辐射单元1由一块矩形金属薄基板和一个与其相连的带有90°弯折的薄板构成，矩形金属薄基板中央开有两个矩形窗，带有90°弯折的薄板的一侧与其中一个矩形窗靠近金属薄基板边缘处的边相连，并与矩形金属薄基板垂直，带有90°弯折的薄板的另一面与矩形金属薄基板平行。
所述辐射单元1的矩形金属薄基板下面与其紧挨的是介质板2，所述介质板2下面与其紧挨的是金属接地板3。
所述馈电端口4紧挨接地板3，且位于接地板3所围空间内，馈电端口4的内导体穿过接地板3和介质板2后与辐射单元1中带有90°弯折的薄板的平行面相连，馈电端口4的外导体和接地板3相连。
如图3所示，两个结构完全相同的类倒F多频天线单元轴向平行排列组成的低耦合多天线。
如图4所示，两个结构完全相同的类倒F多频天线单元沿轴向排列组成的低耦合多天线，两个类倒F多频天线单元在垂直于轴向的平面内的方位角相同。两类倒F多频天线单元的接地板可以连为一个整体，相邻两类倒F多频天线单元的介质板也可以连为一个整体。
如图5所示，两个结构完全相同的类倒F多频天线单元沿轴向排列组成的低耦合多天线，两个类倒F多频天线单元在垂直于轴向的平面内的方位角相差180度。每个类倒F多频天线单元独立工作时可以覆盖不同的方位角。同时工作时，可实现全向覆盖。
实例1：
单个类倒F多频天线单元，最大尺寸为：高为100mm，最大直径30mm，相关性能参数的分布结果为：类倒F多频天线单元的S参数在频域的曲线，在800MHz、1700MHz、1900MHz和2200MHz附近，S参数都小于-10dB，频率800MHz时在水平面上的3dB波束宽度大于300°。
实例2：
低耦合多天线：采用实例1中的两个类倒F多频天线单元轴向平行排列，中心轴间隔30mm，相关性能参数的分布结果为：两个类倒F多频天线单元各自单独工作时，天线的S参数在频域的曲线，在800MHz和1900MHz附近，S参数都小于-10dB，两类倒F多频天线单元间的耦合小于-10dB，频率800MHz时在水平面上几乎全向。
实例3：
低耦合多天线：采用实例1中的两个类倒F多频天线单元沿轴向排列，两个类倒F多频天线单元在垂直于轴向的平面内的方位角相同，如图4，总高为200mm，相关性能参数的分布结果为：两个类倒F多频天线单元各自单独工作时，类倒F多频天线单元的S参数在频域的曲线，在800MHz和1900MHz附近，S参数都小于-10dB，两天类倒F多频线单元间的耦合小于-18dB。当两个类倒F多频天线同时工作或单独工作时，在水平面上的3dB波束宽度大于270°。
实例4：
低耦合多天线：采用实例1中的两个类倒F多频天线单元沿轴向排列，两个类倒F多频天线单元在垂直于轴向的平面内的方位角差180°，如图5，总高为200mm，相关性能参数的分布结果为：两个类倒F多频天线单元各自单独工作时，天线的S参数在频域的曲线，在800MHz和1900MHz附近，S参数都小于-10dB，两类倒F多频天线单元间的耦合小于-18dB。当两个类倒F多频天线单独工作时，在水平面上的3dB波束宽度大于270°；当两个类倒F多频天线单元同时工作时，在水平面上几乎全向辐射。
Claims (6)
1.一种类倒F多频天线单元，包括：辐射单元(1)，介质板(2)、接地板(3)和馈电端口(4)，其特征在于，所述辐射单元(1)、介质板(2)和接地板(3)由外向内分层分布，且紧密结合，并被整体卷成一个筒状，所述辐射单元(1)由一块矩形金属薄基板和一个与其相连的带有90°弯折的薄板构成，矩形金属薄基板中央开有两个矩形窗，带有90°弯折的薄板的一侧与其中一个矩形窗靠近金属薄基板边缘处的边相连，并与矩形金属薄基板垂直，带有90°弯折的薄板的另一面与矩形金属薄基板平行。
2.如权利要求1所述的类倒F多频天线单元，其特征是，所述辐射单元(1)的矩形金属薄基板下面与其紧挨的是介质板(2)，所述介质板(2)下面与其紧挨的是金属接地板(3)。
3.如权利要求1所述的类倒F多频天线单元，其特征是，所述馈电端口(4)紧挨接地板(3)，且位于接地板(3)所围空间内，馈电端口(4)的内导体穿过接地板(3)和介质板(2)后与类倒F多频天线单元的辐射单元(1)中带有90°弯折的薄板的平行面相连，馈电端口(4)的外导体和接地板(3)相连。
4.一种由权利要求1所述的类倒F多频天线单元组成的低耦合多天线，其特征在于，多个所述类倒F多频天线单元组合成低耦合多天线，其组合方式包括：第一种，各天线单元轴向平行排列成多个天线；第二种，各天线单元沿轴向紧密排列成多天线，或者按上述两种排列方式的组合进行排列。
5.如权利要求4所述的低耦合多天线，其特征是，对于第一种排列方式，相邻两天线单元的中心轴间距减小到高谐振频点所对应波长的四分之一。
6.如权利要求4所述的低耦合多天线，其特征是，对于第二种排列方式，相邻两类倒F多频天线单元的接地板连为一个整体，相邻两类倒F多频天线单元的介质板连为一个整体，当各类倒F多频天线单元相对于轴线的水平方位角不同时，每个类倒F多频天线单元能独立覆盖不同的水平方位角区域。
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