CN203871466U - 一种小型化多频带WLAN/WiMAX天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种小型化多频带WLAN/WiMAX天线，包括一个S形微带结构，一个带缺口的环形结构以及带矩形缝隙的缺陷地结构，S形微带结构和带缺口的环形结构通过一个L形微带贴片连接。此天线采用FR4基板，介电常数为4.4，介电损耗为0.02，天线通过S形微带结构来实现3.5GHz的辐射，通过带缺口的环形结构来实现2.4GHz的辐射，通过地板上的一个矩形缝隙来实现5GHz的辐射，天线的回波损耗满足带宽要求，方向图类似于单极子天线的方向图，E面为类“8”字形方向图，H面为全向方向图，增益满足天线要求。本实用新型实现了WLAN/WiMAX天线的小型化及多频段，适用于WLAN2.4/5.2/5.8GHz和WiMAX3.5/5.5GHz。
Description
技术领域
本实用新型涉及小型微带天线研究领域，特别涉及一种小型化多频带WLAN/WiMAX天线。
背景技术
随着现代无线通信技术的迅速发展，无线局域网(Wireless Local AreaNetworks，WLAN)和全球微波互联接入(Worldwide Interoperability for MicrowaveAccess，WiMAX)成为无线通信的重要研究方向。WLAN是利用无线通信技术在空中传输数据、话音和视频信号，使用户可以随时随地地交换信息，是一项新兴的宽带无线接人技术，能提供面向互联网的高速连接，数据传输距离最远可达50km。天线作为无线通信系统的重要组成部分，其性能优劣将对整个通信系统产生重大的影响。目前的WLAN主要工作在2.45GHz(2.4-2.484GHz)、5.2GHz(5.15-5.35GHz)和5.8GHz(5.725-5.825GHz)，而WiMAX工作在2.5GHz(2.5-2.69GHz)、3.5GHz(3.4—3.69GHz)和5.5GHz(5.25-5.85GHz)。
随着高速集成电路的快速发展，系统设备向多功能一体化、小型集成化、模块化、智能化的方向不断迈进。作为无线电系统的终端设备，现代电子设备对天线提出更高的性能要求：宽带、小型化、体积小、重量轻、易于制造、成本低、易于集成化等，这一需求促进了天线小型化、平面化的发展。无线通信的广泛应用，使得频谱资源变得越来越紧张，因此设计小型化、体积小，重量轻，双频或多频的WLAN/WiMAX天线具有重要意义。微带天线由于低剖面、低成本、易于制作等优点得到了广泛的研究和应用。目前实现微带天线多频，小型化的工作主要有以下方法：(1)采用多层重叠贴片结构，利用两个贴片层叠的方式形成两个谐振器对应着不同的谐振频率进行双频辐射，但结构复杂；(2)单基片，多个贴片结构采用谐振频率不同的贴片相嵌套的形式形成双谐振，有L形，G形、C形，U形等，并且能够减小天线的体积。尽管天线尺寸减小到一定程度，但是覆盖WLAN/WiMAX所有频段的小型天线很少，因此设计多频小型化WLAN/WiMAX天线具有重要意义。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种小型化多频带WLAN/WiMAX天线，该天线在目前微带单极子天线的基础上，通过若干设置使其带宽和频率满足WALN/WiMAX频点的要求，并且尺寸紧凑，结构简单，易制作，成本低。
本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：一种小型化多频带WLAN/WiMAX天线，包括地板层、基板层、微带贴片层，微带贴片层上设置一馈电结构，其馈电端口设置于基板层上；所述微带贴片层上设置一个用于实现3.5GHz的辐射的S形微带结构，该S形微带结构由第一微带贴片、第二微带贴片和第三微带贴片组成，上述3个微带贴片宽度可调，第一微带贴片与馈电端口相连；所述微带贴片层上还设置一个用于实现2.4GHz的辐射的带缺口的环形结构，由第四微带贴片、第五微带贴片和第六微带贴片组成，上述3个微带贴片宽度可调，第五微带贴片和第六微带贴片之间为环形缺口。通过S形微带结构可实现3.5GHz的辐射，通过带缺口的环形结构可实现2.4GHz的辐射，满足带宽要求和频率要求。
优选的，所述S形微带形结构和带缺口的环形结构通过一L形微带贴片连接，L形微带形贴片大小可调。改变L形贴片结构的大小，能够同时实现2.4GHz和3.5GHz的阻抗匹配，并满足其宽带要求。
优选的，所述基板层为FR4基板，FR4的相对介电常数是4.4，介电损耗为0.02。
优选的，所述馈电结构为阶梯馈电结构，其馈电端口设置于FR4基板的右边。采用这种结构能够有效增加天线谐振路径，减小天线的尺寸,并且能够更好地实现阻抗匹配。
优选的，所述阶梯馈电结构包括第七微带贴片和第八微带贴片，第八微带贴片与第一微带贴片相连，在第八微带贴片下面的地板上开一个矩形缝隙。用来实现5GHz的辐射，该矩形缝隙的长度、宽度以及位置决定了谐振频率以及频率的匹配效果。采用缺陷型地板是为了增加阻抗的匹配效果。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本实用新型通过设置一个S形微带形结构连接一个带缺口的环形结构实现了2.4GHz和3.5GHz的辐射，这种结构能够增加天线的谐振路径，进而减小天线的尺寸。
2、本实用新型通过在阶梯馈电结构其中一个微带贴片下面的地板上开一个矩形缝隙，实现5GHz的辐射，这样可以使频率之间的耦合度降低，独自控制谐振频率。
3、本实用新型通过贴片结构、缝隙结构、偏馈电结构巧妙地实现WLAN2.4/5.2/5.8GHz和WiMAX3.5/5.5GHz的辐射，结构紧凑，天线尺寸小。
附图说明
图1是实施例1中天线的侧面结构示意图；
图2是实施例1中天线的正面结构示意图；
图3是图2所示天线的电磁仿真曲线图；
图4是实施例2中天线的正面结构示意图；
图5是图4所示天线的电磁仿真曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例1
如图1所示，本实施例所述小型化多频带WLAN/WiMAX天线包括地板层3、FR4基板1、微带贴片层2，在FR4基板1的上层为微带贴片层2，下层为地板层3，微带贴片层2上设置一阶梯馈电结构(由第七微带贴片4和第八微带贴片5组成)，通过第七微带贴片4和第八微带贴片5实现馈电端口的匹配，将馈电端口置于FR4基板1的右边，能够有效增加其谐振路径，减小天线的尺寸。FR4的相对介电常数是4.4。
如图2所示，本实施例所述小型化多频带WLAN/WiMAX天线为一种基于微带贴片与缝隙的微带天线，通过一个S形微带形结构来实现3.5GHz的辐射，一个带缺口的环形结构来实现2.4GHz的辐射，适用于WLAN2.4GHz和WiMAX3.5GHz，尺寸紧凑，结构简单，易制作，成本低。该天线的电磁仿真曲线如图3所示。
如图2所示，S形微带结构由第一微带贴片6、第二微带贴片7和第三微带贴片8组成，第一微带贴片6与馈电端口相连。该结构实现WiMAX3.5GHz的辐射，第一微带贴片6、第二微带贴片7和第三微带贴片8的宽度不同，这是由于通过调节上述3个微带贴片的宽度，能有效改善天线的阻抗电感，增加天线的有效带宽，使其满足带宽要求3.4—3.69GHz。
如图2所示，带缺口的环形结构由第四微带贴片9、第五微带贴片10和第六微带贴片11组成，实现WLAN2.4GHz的谐振，第五微带贴片和第六微带贴片之间为环形缺口，通过调整缺口的位置可以调整谐振频率，改变第四微带贴片9、第五微带贴片10和第六微带贴片11的宽度，实现天线在2.4GHz的阻抗匹配。
在S形微带结构和带缺口的环形结构之间，还设置一L形微带贴片12，改变L形结构的大小，能够同时实现2.4GHz和3.5GHz的阻抗匹配，并满足其宽带要求。
实施例2
本实施例除下述特征外其他结构同实施例1：
如图4所示，本实施例所述天线在第八微带贴片下面的地板上开一矩形缝隙13。用于实现WLAN5.2/5.8GHz和WiMAX5.5GHz的辐射，矩形缝隙的长度，宽度以及位置决定了谐振频率以及频率的匹配效果。该天线的电磁仿真曲线如图5所示。
本实施例通过一S形微带形结构和带缺口的环形结构实现2.4GHz和3.5GHz的辐射，通过在地板上开的矩形缝隙13，实现5GHz的辐射，满足WLAN2.4/5.2/5.8GHz和WiMAX3.5/5.5GHz的辐射，结构紧凑，天线尺寸小。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种小型化多频带WLAN/WiMAX天线，包括地板层、基板层、微带贴片层，微带贴片层上设置一馈电结构，其馈电端口设置于基板层上；其特征在于，所述微带贴片层上设置一个用于实现3.5GHz的辐射的S形微带结构，该S形微带结构由第一微带贴片、第二微带贴片和第三微带贴片组成，上述3个微带贴片宽度可调，第一微带贴片与馈电端口相连；所述微带贴片层上还设置一用于实现2.4GHz的辐射的带缺口的环形结构，由第四微带贴片、第五微带贴片和第六微带贴片组成，上述3个微带贴片宽度可调，第五微带贴片和第六微带贴片之间为环形缺口。
2.根据权利要求1所述的小型化多频带WLAN/WiMAX天线，其特征在于，所述S形微带形结构和带缺口的环形结构，两者通过一L形贴片连接，L形贴片大小可调。
3.根据权利要求1所述的小型化多频带WLAN/WiMAX天线，其特征在于，所述基板层为FR4基板，FR4的相对介电常数是4.4，介电损耗为0.02。
4.根据权利要求3所述的小型化多频带WLAN/WiMAX天线，其特征在于，所述馈电结构为一阶梯馈电结构，其馈电端口设置于FR4基板的右边。
5.根据权利要求1所述的小型化多频带WLAN/WiMAX天线，其特征在于，所述阶梯馈电结构包括第八微带贴片和第九微带贴片，第九微带贴片与第一微带贴片相连，在第九微带贴片下面的地板上开一矩形缝隙。
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| CN104009285A (zh) * | 2014-05-29 | 2014-08-27 | 华南理工大学 | 一种小型化多频带WLAN/WiMAX天线 |
| CN108063310A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-05-22 | 常州柯特瓦电子有限公司 | 一种5g中频段小尺寸pcb天线 |
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