CN205846247U - 一种双频全向螺旋缝隙天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双频全向螺旋缝隙天线，该天线包括依次叠置的第一介质基板、第一金属贴片、第二金属贴片、第二介质基板和第三金属贴片，所述第一介质基板、第一金属贴片、第二金属贴片、第二介质基板和第三金属贴片均为矩形；第一介质基板的上表面设有馈电微带线，第一金属贴片敷在第一介质基板的下表面；第二金属贴片敷在第二介质基板的上表面，第三金属贴片敷在第二介质基板的下表面；第一金属贴片与第二金属贴片的相应位置均设有大小相同的圆形缝隙，第三金属贴片设有平面螺旋缝隙。本实用新型用于同时接收移动通信信号和无线局域网信号，且在工作频段内垂直面方向具有全向特性，具有低剖面、重量轻、易于和平面电路集成等优点。

Description

一种双频全向螺旋缝隙天线

技术领域

本实用新型涉及一种双频缝隙天线，尤其是一种双频全向螺旋缝隙天线。

背景技术

由于在移动通信和无线局域网络同时覆盖区域存在2G/3G/4G/WIFI等不同标准的信号，常常需要双频或多频全向天线来接收来自各个方向的信号。

目前，国内外不少专家学者研究了各种各样的双频天线，来满足不同的通信需要，例如，双频微带天线、双频平面倒置F型天线、双频单极子天线等等。这些双频天线大多数为单向辐射天线，能全向辐射的天线较少。公布号为CN105490012A的发明专利“一种CPW馈电双频微带天线”采用将两个倒Л型槽以及共面集成波导馈线设置在介质基板的上表面，实现了可覆盖WLAN与WIMAX所有工作频段，但天线不能在所有工作频段实现全向辐射，并且增益低。公布号为CN105514612A的发明专利“低剖面双频带全向天线”采用在介质基板的另一侧印刷辐射金属贴片和围绕在辐射金属贴片周围的多个蘑菇型谐振单元结构，实现了有类似单极子天线的辐射方向图的两频段天线，可以工作在3.995～4.025GHz和4.94～6.06GHz频段上，还不能满足接收1.8GHz、2.4GHz等不同标准的2G/3G/4G/WIFI信号的需要。公布号为CN104795630A的发明专利“双频WIFI全向天线”采用两个低频辐射臂和两个高频辐射臂对称设置于所述平衡微带线的两侧，实现了能同时工作在2.4～2.5GHz及5.15～5.85GHz的全向天线，还不能同时接收移动通信信号和无线局域网信号。

综上所述，目前同时接收移动通信信号和无线局域网信号的双频带全向天线较少，对兼容多标准、多频段的天线需求显得愈发迫切。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种双频全向螺旋缝隙天线，能同时接收移动通信信号和无线局域网信号，全向性好且增益高。

本实用新型的具体技术方案如下：一种双频全向螺旋缝隙天线，该天线包括依次叠置的第一介质基板、第一金属贴片、第二金属贴片、第二介质基板和第三金属贴片，所述第一介质基板、第一金属贴片、第二金属贴片、第二介质基板和第三金属贴片均为矩形；第一介质基板的上表面设有馈电微带线，第一金属贴片敷在第一介质基板的下表面；第二金属贴片敷在第二介质基板的上表面，第三金属贴片敷在第二介质基板的下表面；第一金属贴片与第二金属贴片均设有大小相同的圆形缝隙，两个圆形缝隙位置相对，第三金属贴片设有平面螺旋缝隙。

第一介质基板的上表面设有微带线，为天线馈电、提供匹配阻抗，第一金属贴片和第二金属贴片上的圆形缝隙将能量从第一介质基板的微带线耦合到第二介质基板，第三金属贴片上的平面螺旋缝隙起对外辐射电磁波作用。采用这样的天线结构，实现了天线的双频全向辐射性能。

作为本实用新型的进一步改进，第一介质基板的长度比第二介质基板的长度长2-5mm。设置第一介质基板略长于第二介质基板，方便焊接馈电的接头。

本实用新型的有益效果：本实用新型利用平面螺旋缝隙有效辐射带可以随频率变化而变化这一特性，实现双频带全向天线，本实用新型能同时接收1.8GHz、2.4GHz等不同标准的移动通信信号和无线局域网信号，在垂直于天线基板的平面内天线全向性好。

附图说明

图1为本实用新型的天线结构爆炸图。

图2为本实用新型的俯视图。

图3为本实用新型的仰视图。

图4为本实用新型的天线反射系数S11随频率变化图。

图5为本实用新型的天线增益随频率变化图。

图6为本实用新型的天线垂直面辐射方向图。

图7为本实用新型的天线水平面辐射方向图。

图中标记：

1.第一介质基板，2.第一金属贴片，3.第二金属贴片，4.第二介质基板，5.第三金属贴片，6.馈电微带线，7.圆形缝隙，8.平面螺旋缝隙。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1～3所示，一种双频全向螺旋缝隙天线，该天线包括依次叠置的第一介质基板1、第一金属贴片2、第二金属贴片3、第二介质基板4和第三金属贴片5，第一介质基板1、第一金属贴片2、第二金属贴片3、第二介质基板4和第三金属贴片5均为矩形且大小相同；第一介质基板1的上表面设有馈电微带线6，第一金属贴片2敷设在第一介质基板1的下表面；第二金属贴片3敷设在第二介质基板4的上表面，第三金属贴片5敷设在第二介质基板4的下表面；第一金属贴片2上设有圆形缝隙7，第二金属贴片3的相应位置也设有大小相同的圆形缝隙7，第三金属贴片5设有平面螺旋缝隙8。

第一介质基板与第二介质基板的宽度都为W1，为天线最低工作频率时对应真空中波长的0.3至0.6倍。为了方便焊接馈电的接头，天线第一介质基板的长度L1略长于天线第二介质基板的长度L3约2-5mm。

本实用新型的各个尺寸参数相互影响制约，天线的排布及结构设计对天线的性能影响较大，实际应用中根据性能要求和安装条件的限制，需要对天线的性能参数，例如方向图、方向性系数、效率、输入阻抗、极化和频带等进行综合研究。本实用新型经过对天线的尺寸、性能、结构排布等方面的权衡，最终得到了下述较佳的结构实施方式，由下述具体实施例的性能参数可见，本实用新型的结构具有显著的进步效果。

第一介质基板采用厚度为2.0mm的宽介电常数聚四氟乙烯玻璃布，其上下表面均覆铜板，第二介质基板采用厚度为0.5mm的宽介电常数聚四氟乙烯玻璃布，其上下表面也覆铜板，第一介质基板与第二介质基板的相对介电常数εr都为2.2，损耗角正切tanδ为0.001；第一介质基板的长度L1和宽度W1分别为78mm和78mm，第二介质基板的长度L3和宽度W3分别为73mm和78mm；微带线的宽度W2和长度L2分别为3.3mm和43.3mm，微带线位于第一介质基板的中线上；圆形缝隙的半径为22mm；平面螺旋缝隙最外缘的半径R₀为26.67mm；圆形缝隙的圆心与平面螺旋缝隙的中心处于同一轴线上。

如图4所示，对比了该双频全向螺旋缝隙天线的反射系数S11随频率变化的仿真曲线和测量曲线，证明当对应的S11小于-10dB时，该双频段缝隙天线能同时工作在1.705～1.865GHz频段(可以接收或发射工作频率处于该频段的常见移动通信信号，如中国电信的FDD-LTE信号、中国移动的GSM1800信号、中国联通的GSM1800信号等)和2.321～2.646GHz频段(频率处于该频段的常见通信信号有Wifi无线局域网信号、WiMAX无线局域网信号、中国电信/移动/联通的4G信号等)。

图5给出了该天线的增益随频率变化图，如图所示可见天线的最大增益在观察的频率范围内可以达到4.45dB。

图6、7为该双频全向螺旋缝隙天线在垂直面(垂直于天线的平面)和水平面辐射方向图，天线在低频段谐振点、天线垂直面具有全向辐射特性(谐振点频率为1.81GHz，对应的增益为4.45dB)，在高频段谐振点、天线垂直面同样具有全向辐射特性(谐振点频率为2.42GHz，对应增益为4.43dB)。

Claims (2)

1.一种双频全向螺旋缝隙天线，其特征在于：该天线包括第一介质基板(1)、第一金属贴片(2)、第二金属贴片(3)、第二介质基板(4)和第三金属贴片(5)，所述第一介质基板(1)、第一金属贴片(2)、第二金属贴片(3)、第二介质基板(4)和第三金属贴片(5)均为矩形；第一介质基板(1)的上表面设有馈电微带线(6)，第一金属贴片(2)敷在第一介质基板(1)的下表面；第二金属贴片(3)敷在第二介质基板(4)的上表面，第三金属贴片(5)敷在第二介质基板(4)的下表面；第一金属贴片(2)与第二金属贴片(3)均设有大小相同的圆形缝隙(7)，两个圆形缝隙位置相对，第三金属贴片(5)设有平面螺旋缝隙(8)。

2.根据权利要求1所述的双频全向螺旋缝隙天线，其特征在于：第一介质基板(1)的长度比第二介质基板(4)的长度长2-5mm。