CN208078161U - 一种适用于无线局域网wlan的新型宽频带pcb天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种适用于无线局域网WLAN的新型宽频带PCB天线，包括印制电路板以及天线辐射单元，天线辐射单元位于印制电路板上，与印制电路板总体作为一个天线系统，接地线位于天线辐射单元与印制电路板的边缘处，所述第一辐射体设于接地线侧旁，所述第二辐射体与接地线、第三辐射体形成宽带环天线；所述第三辐射体与下侧金属地层板形成耦合；所述第四辐射体作为天线辐射体的分支走线，位于金属地层板两侧面的夹角处。利用形成回路环天线、天线分支走线以及天线地耦合三种原理实现宽频带的辐射阻抗，从而在1.36GHz到8GHz的超宽范围内实现天线有效辐射，覆盖WLAN 2.4GHz频段与5GHz频段，并且对天线周边环境有着很强的鲁棒性。
Description
[技术领域]
本实用新型属于适用于无线局域网的WLAN宽频带PCB天线，尤其涉及一种利用宽带技术实现WLAN双频段天线。
[背景技术]
无线局域网Wireless Local Area Network，WLAN利用射频技术，采用电磁波取代旧式缆线形成无线数据传输网络，广泛应用于智能手机，平板电脑以及其他通讯设备中。无线局域网用户可通过手持设备连接到无线访问节点Access Point，AP，从而接入到无线局域网中。无线局域网中的AP天线是整个通讯系统中的重要一环。常见的AP内置WLAN天线多贴合在 PCB板上，这种传统内置AP天线受环境影响较大。AP设备为应用于不同场所下WLAN网络覆盖，常常需要分布在室内或者室外不同位置，其安置位置旁边的墙壁，玻璃以及金属板等都会对天线性能造成不小的影响。现代无线通信设备要求在无净空环境下实现WLAN天线设计。然而传统的PCB天线设计方案需要将天线位置放置于主板边缘净空区，且频段带宽较窄，受复杂的使用环境影响较大。本实用新型设计了一种新型宽频带WLAN天线，天线主体位于主板角落，不需要专门在主板边缘留存净空区，同时可以在极宽的频带内实现天线有效辐射，频率覆盖1.36GHz到8GHz,满足WLAN(wireless local area network)IEEE 802.112.4GHz 频段(2.4–2.484GHz)，5GHz频段(4.9–5.825GHz)双频段要求，并对环境影响有着非常好的鲁棒性。本实用新型设计的WLAN宽频带PCB天线不需要净空，也不需要阻抗匹配电路，可以推广应用到不同的无线通讯终端WLAN天线设计中，具有很强的实用性。
[实用新型内容]
本实用新型为实现上述目的，提供了一种适用于无线局域网WLAN的新型宽频带PCB天线，其特征在于，包括含有介质基板2、金属地层板3、馈电点4的印制电路板1以及天线辐射单元5，天线辐射单元5位于印制电路板1上，与印制电路板总体作为一个天线系统，天线辐射单元作为辐射主体完成超宽带天线辐射，由接地线6、第一辐射体7、第二辐射体8、第三辐射体9、第四辐射体10组成，
所述接地线6位于天线辐射单元5与印制电路板1的边缘处，所述第一辐射体7位于接地线侧旁，与下侧金属地层板3形成天线地耦合，用于拓展天线高频带宽，所述第二辐射体 8作为2.4GHz谐振的主要辐射体，作为实现5.5GHz谐振峰辐射体天线分支走线之一，与接地线6、第一辐射体7、第三辐射体9形成回路环天线，实现1.6GHz与3.8GHz谐振峰辐射；所述第三辐射体9一方面作为7.1GHz频段高频峰辐射体，同时与第二辐射体8共同形成2.4GHz低频峰辐射，并作为实现5.5GHz谐振峰辐射体天线分支走线之一，另一方面与下侧金属地层板3形成天线地耦合，有效拓展2.4GHz频段带宽，增强天线对环境的鲁棒性；所述第四辐射体10作为实现5.5GHz谐振峰辐射体天线分支走线之一，并与下侧金属地层板3形成天线地耦合，位于金属地层板3两侧面的夹角处，其大小可以有效控制总体阻抗匹配效果，从而从整体上改善天线带宽，实现超宽频带下天线辐射。
本发明利用形成回路环天线、天线分支走线以及天线地耦合三种原理实现宽频带的辐射阻抗，其中回路环天线由接地线6、第一辐射体7、第二辐射体8、第三辐射体9共同组成，对应1.6GHz及3.8GHz谐振峰，天线分支走线为第二辐射体8、第三辐射体9、第四辐射体10三条分支走线，形成2.4GHz、5GHz以及7.1GHz三个谐振峰，天线地耦合由第一辐射体7、第三辐射体9、第四辐射体10与金属接地层3耦合形成，改善总体阻抗匹配效果，拓展天线整体带宽。本发明利用回路环天线、天线分支走线以及天线地耦合三种原理在1.36GHz到8GHz的超宽范围内实现天线有效辐射，覆盖WLAN 2.4GHz频段与5GHz频段，并且对天线周边环境有着很强的鲁棒性。
所述天线辐射单元5位于印制电路板1的一角，其两侧被印制电路板的金属地层板3包围，并没有净空区域天线辐射单元5作为天线辐射的主体，其下侧与左侧位置靠近金属地层板3，通过与金属地层板3的耦合改善天线整体带宽。
在所述天线辐射单元5旁边的印制电路板1区域内安放电路、元器件或者显示屏等，从而减小天线占用空间。
所述馈电点4用于印制电路板1上的射频电路模块与天线辐射单元5的信号连通，从而接收/发射电磁波信号。
所述接地线6采用微带线形式，用于连接天线辐射单元5与金属地层板，起着生成环形天线谐振以及阻抗匹配的作用。
所述第一辐射体7与下侧的金属地层板3之间设有较小间隔，通过小缝隙耦合作用改善 5GHz频段阻抗匹配，从而拓展带宽，改变第一辐射体7长宽可以有效控制5GHz谐振频率与带宽。
本实用新型的有益效果为:通过利用形成回路环天线、天线分支走线以及天线地耦合三种原理实现宽频带的辐射阻抗，从而实现宽频带WLAN PCB天线设计，此实用新型可以实现 1.36GHz到8GHz频率覆盖，不但能满足IEEE 802.11b/g/n/a频段的覆盖要求，同时天线对复杂应用环境有着很好的鲁棒性。
[附图说明]
图1为宽频带WLAN PCB天线与印刷电路板位置关系
图2为天线辐射单元放大图
图3为WLAN宽带PCB天线回波损耗图
图4与WLAN宽带PCB天线天线效率图
图中标记说明
1印制电路板、2介质基板、3金属地层板、4馈电点、5天线辐射单元、6接地线、7第一辐射体、8第二辐射体、9三辐射体、10第四辐射体。
[具体实施方式]
为了更清楚、有效地说明本实用新型实施例的技术方案，结合附图及实施例对技术方案作阐述。
如图1和图2所示，该宽频带WLAN的PCB天线位于印刷电路板角落。该新型WLAN天线包括：介质基板2，金属地层板3，馈电点4，天线辐射单元5。其中,天线辐射单元包括接地线6、第一辐射体7、第二辐射体8、第三辐射体9、第四辐射体10；天线辐射单元位于1印制电路板上，印制电路板总体作为一个天线系统，参见图一和图二。
天线辐射单元5位于印制电路板1的一角，其两侧被印制电路板的金属地层板3包围，并没有净空区域。该天线辐射单元5旁边的印制电路板1区域可以安放电路、元器件或者显示屏等，从而减小天线占用空间。天线辐射单元5作为天线辐射的主体，其下侧与左侧位置靠近金属地层板3，通过与金属地层板3的耦合改善天线整体带宽。
馈电点4用于印制电路板1上的射频电路模块与天线辐射单元5的信号连通，从而接收/ 发射电磁波信号。
接地线6位于天线辐射单元5与印制电路板1的边缘处。接地线6为微带线形式，用于连接天线辐射单元5与金属地层板，起着生成环形天线谐振以及阻抗匹配的作用。
第一辐射体7靠近第一接地线，此部分与下侧的金属地层板3间隔很小，通过小缝隙耦合作用改善5GHz频段阻抗匹配，从而拓展带宽。改变第一辐射体7长宽可以有效控制5GHz 谐振频率与带宽。
第二辐射体8一方面作为2.4GHz谐振的主要辐射体，作为天线辐射体的三条分支走线之一，另一方面与接地线6、第一辐射体7、第三辐射体9形成宽带回路环天线，实现1.6GHz 与3.8GHz谐振峰辐射。
第三辐射体9一方面作为7.1GHz频段高频峰辐射体，作为天线辐射体的三条分支走线之一，同时与第二辐射体8共同形成2.4GHz低频峰辐射，另一方面与下侧金属地层板3形成耦合，有效拓展2.4GHz频段带宽，增强天线对环境的鲁棒性。
第四辐射体10作为实现5.5GHz谐振峰辐射体天线分支走线，位于金属地层板3两侧面的夹角处，另一方面与下侧金属地层板3形成耦合，其大小可以有效控制总体阻抗匹配效果，从而从整体上改善天线带宽，实现超宽频带下天线辐射。
天线辐射单元5的子部分第一辐射体7、第二辐射体8、第三辐射体9、第四辐射体10以及接地线6作为辐射主体完成超宽带天线辐射。
由图3可知，本实用新型WLAN宽频带PCB天线在1.36GHz到8GHz宽频带范围内的回波损耗S11均低于-6dB，频率范围覆盖WLAN 2.4GHz频段与5GHz频段。
由图4可知，本实用新型WLAN宽频带PCB天线在1.36GHz到8GHz宽频带范围内天线效率均高于44％，其中WLAN 2.4GHz频段及5GHz频段天线效率均高于66％，显示出很好的天线辐射性能。
Claims (6)
1.一种适用于无线局域网WLAN的新型宽频带PCB天线，其特征在于，包括含有介质基板(2)、金属地层板(3)、馈电点(4)的印制电路板(1)以及天线辐射单元(5)，天线辐射单元(5)位于印制电路板(1)上，与印制电路板总体作为一个天线系统，天线辐射单元作为辐射主体完成超宽带天线辐射，由接地线(6)、第一辐射体(7)、第二辐射体(8)、第三辐射体(9)、第四辐射体(10)组成，
所述接地线(6)位于天线辐射单元(5)与印制电路板(1)的边缘处，所述第一辐射体(7)设于接地线侧旁，由接地线(6)、第一辐射体(7)、第二辐射体(8)、第三辐射体(9)共同组成回路环天线；
所述第一辐射体(7)、第三辐射体(9)、第四辐射体(10)分别与金属地层板(3)形成天线地耦合，改善总体阻抗匹配效果，拓展天线整体带宽；
所述第二辐射体(8)、第三辐射体(9)、第四辐射体(10)作为天线辐射体的三条分支走线，位于金属地层板(3)两侧面的夹角处；
利用形成回路环天线、天线分支走线以及天线地耦合三种原理实现宽频带的辐射阻抗，利用回路环天线、天线分支走线以及天线地耦合三种原理在1.36GHz到8GHz的超宽范围内实现天线有效辐射，覆盖WLAN 2.4GHz频段与5GHz频段，并且对天线周边环境有着很强的鲁棒性。
2.如权利要求1所述的一种适用于无线局域网WLAN的新型宽频带PCB天线，其特征在于，所述天线辐射单元(5)位于印制电路板(1)的一角，其两侧被印制电路板的金属地层板(3)包围，并没有净空区域天线辐射单元(5)作为天线辐射的主体，其下侧与左侧位置靠近金属地层板(3)，通过与金属地层板(3)的耦合改善天线整体带宽。
3.如权利要求2所述的一种适用于无线局域网WLAN的新型宽频带PCB天线，其特征在于，在所述天线辐射单元(5)旁边的印制电路板(1)区域内安放电路、元器件或者显示屏，从而减小天线占用空间。
4.如权利要求1所述的一种适用于无线局域网WLAN的新型宽频带PCB天线，其特征在于，所述馈电点(4)用于印制电路板(1)上的射频电路模块与天线辐射单元(5)的信号连通，从而接收/发射电磁波信号。
5.如权利要求1所述的一种适用于无线局域网WLAN的新型宽频带PCB天线，其特征在于，所述接地线(6)采用微带线形式，用于连接天线辐射单元(5)与金属地层板，起着生成环形天线谐振以及阻抗匹配的作用。
6.如权利要求1所述的一种适用于无线局域网WLAN的新型宽频带PCB天线，其特征在于，所述第一辐射体(7)与下侧的金属地层板(3)之间设有间隔，通过小缝隙耦合作用改善5GHz频段阻抗匹配，从而拓展带宽，改变第一辐射体(7)长宽可以有效控制5GHz谐振频率与带宽。
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|---|---|---|---|---|
| CN107946748A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-04-20 | 上海煜鹏通讯电子股份有限公司 | 一种适用于无线局域网wlan的新型宽频带pcb天线 |
| WO2024067497A1 (zh) * | 2022-09-29 | 2024-04-04 | 上海移远通信技术股份有限公司 | 小型化超宽带天线系统 |
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2017
- 2017-12-20 CN CN201721785723.2U patent/CN208078161U/zh active Active
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