CN208986181U - 一种平面型全向偶极子双工天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种平面型全向偶极子双工天线，包括：介质板、第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、天线臂和金属底板；第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器和天线臂设置于介质板的顶面上，金属底板设置于介质板的底面上，金属底板上具有开槽；开槽在介质板的顶面映射的位置平分天线臂，第一谐振器为三端结构，其第一端穿过开槽在介质板的顶面映射的位置，其第二端与第二谐振器的一端相对，其第三端与第三谐振器的一端相对；第二谐振器上连接有低频端口，第三谐振器上连接有高频端口。本实用新型将双工器和天线进行了融合设计，本实用新型中的第一谐振器既作为滤波器的一级，又同时充当天线的馈电线，进一步缩小了尺寸，减少了损耗。

Description

一种平面型全向偶极子双工天线

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种平面型全向偶极子双工天线。

背景技术

随着3G、4G以及即将到来的5G的发展，收发双工越来越重要，因为这可以大大的提升通信系统的信道容量。

在通信系统中，保证信道之间独立且互不干扰是实现收发双工的关键。在频分双工系统中，收发信道分别占用不同的频率，保证信道独立，就要保证收发天线之间的异频隔离度，而隔离度的提高最初是通过用天线直接级联双工器的方式来实现的。这种方法的确可以减少干扰，增加容量，但这种方式不仅增加了器件个数，同时也需要50Ω连接线和相应的匹配网络，无疑会增加系统的体积，同时损耗和成本也会增加。

现有技术中对天线和双工器之间进行融合设计，通常是将天线与双工器分别去掉一个端口进行直接连接，但这种方法依然需要连接线，且天线的馈电结构和双工器的谐振结构保持了相对独立，融合程度低，尺寸减小有限；同时，由于双工器的引入，导致天线系统的整体结构复杂，差损比较大。

实用新型内容

本实用新型公开了一种平面型全向偶极子双工天线，结构简单紧凑，且损耗较小。

本实用新型提供了一种平面型全向偶极子双工天线，包括：介质板、第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、天线臂和金属底板；

所述第一谐振器、所述第二谐振器、所述第三谐振器和所述天线臂设置于所述介质板的顶面上，所述金属底板设置于所述介质板的底面上，所述金属底板上具有开槽；

所述开槽在所述介质板的顶面映射的位置平分所述天线臂，所述第一谐振器为三端结构，其第一端穿过所述开槽在所述介质板的顶面映射的位置，其第二端与所述第二谐振器的一端相对，其第三端与所述第三谐振器的一端相对；

所述第二谐振器上连接有低频端口，所述第三谐振器上连接有高频端口。

优选地，所述第一谐振器包括：第一L形微带线和第二L形微带线；

所述第二L形微带线较短的一端连接于所述第一L形微带线较长的一端上；

所述第一L形微带线较短的一端为所述第一谐振器的第一端，所述第一L形微带线较长的一端为所述第一谐振器的第二端，所述第二L形微带线较长的一端为所述第一谐振器的第三端。

优选地，所述第一L形微带线与所述第二L形微带线的连接处平分所述第一L形微带线。

优选地，所述第二谐振器和所述第三谐振器均为直线形微带线。

优选地，所述第一L形微带线的长度与所述第二谐振器的长度相等，等于所述第一谐振器的低频工作频带中心频率的半波长。

优选地，所述第三谐振器的长度等于所述第一L形微带线的长度的一半加上所述第二L形微带线的长度，等于所述第一谐振器的高频工作频带中心频率的半波长。

优选地，所述低频端口将所述第二谐振器分为两部分，较长的部分靠近所述第一谐振器，较短的部分远离所述第一谐振器且为所述第一谐振器的高频工作频带中心频率的四分之一波长。

优选地，所述高频端口将第三谐振器分为两部分，较短的部分靠近所述第一谐振器，较长的部分远离所述第一谐振器且为所述第一谐振器的低频工作频带中心频率的四分之一波长。

优选地，所述天线臂的工作带宽覆盖所述第一谐振器的低频工作频段和高频工作频段。

从以上技术方案可以看出，本实用新型实施例具有以下优点：

本实用新型提供了一种平面型全向偶极子双工天线，包括：介质板、第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、天线臂和金属底板；第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器和天线臂设置于介质板的顶面上，金属底板设置于介质板的底面上，金属底板上具有开槽；开槽在介质板的顶面映射的位置平分天线臂，第一谐振器为三端结构，其第一端穿过开槽在介质板的顶面映射的位置，其第二端与第二谐振器的一端相对，其第三端与第三谐振器的一端相对；第二谐振器上连接有低频端口，第三谐振器上连接有高频端口。本实用新型将双工器和天线进行了融合设计，本实用新型中的第一谐振器既作为滤波器的一级，又同时充当天线的馈电线，进一步缩小了尺寸，减少了损耗。更进一步地，本实用新型全部用印刷介质板实现，不需要金属化过孔，结构简单，利于批量生产，且利用偶极子实现了天线的全向辐射。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型提供的一种平面型全向偶极子双工天线的一个实施例的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种平面型全向偶极子双工天线的一个实施例的另一结构示意图；

图3为本实用新型提供的一种平面型全向偶极子双工天线的带通滤波特性示意图；

图4为本实用新型提供的一种平面型全向偶极子双工天线的增益仿真结果图；

图5为本实用新型提供的一种平面型全向偶极子双工天线低频端口在2.1GHz的仿真E面方向图；

图6为本实用新型提供的一种平面型全向偶极子双工天线低频端口在2.1GHz的仿真H面方向图；

图7为本实用新型提供的一种平面型全向偶极子双工天线高频端口在2.32GHz的仿真E面方向图；

图8为本实用新型提供的一种平面型全向偶极子双工天线高频端口在2.32GHz的仿真H面方向图。

具体实施方式

本实用新型实施例提供了一种平面型全向偶极子双工天线，结构简单紧凑，且损耗较小。

请参阅图1和图2，本实用新型提供了一种平面型全向偶极子双工天线，包括：介质板1、第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、天线臂5和金属底板6；

第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器和天线臂5设置于介质板1的顶面上，金属底板6设置于介质板1的底面上，金属底板6上具有开槽7；

开槽7在介质板1的顶面映射的位置平分天线臂5，可以理解的是，两端粗的天线臂5与开槽7正交，且被开槽7在介质板1顶面上映射的相应位置垂直平分。

第一谐振器为三端结构，其第一端穿过开槽7在介质板1的顶面映射的位置，其第二端与第二谐振器的一端相对，其第三端与第三谐振器的一端相对；

第二谐振器上连接有低频端口8，第三谐振器上连接有高频端口9。需要说明的是，两个端口可以为50Ω的微带线。

本实用新型将双工器和天线进行了融合设计，本实用新型中的第一谐振器既作为滤波器的一级，又同时充当天线的馈电线，进一步缩小了尺寸，减少了损耗。

更进一步地，第一谐振器包括：第一L形微带线21和第二L形微带线22。需要说明的是，第一L形微带线21的长度决定所述第一谐振器的低频工作频段，通常其长度为低频工作频带的中心频率的半波长。第一L形微带线21的一半长度和第二L形微带线22的长度之和决定所述第一谐振器的高频工作频段，通常其长度为高频工作频带的中心频率的半波长。

第二L形微带线22较短的一端连接于第一L形微带线21较长的一端上。

第一L形微带线21较短的一端为第一谐振器的第一端，第一L形微带线21较长的一端为第一谐振器的第二端，第二L形微带线22较长的一端为第一谐振器的第三端。

如图1所示，第一L形微带线21较短的一端穿过开槽7，较长的一端与第二谐振器相对，互相耦合。第二L形微带线22较短的一端连接在第一L形微带线21较长的一端的中部上，第二L形微带线22较长的一端与第三谐振器相对，互相耦合。

更进一步地，第一L形微带线21与第二L形微带线22的连接处平分第一L形微带线21。

更进一步地，第二谐振器和第三谐振器均为直线形微带线。

更进一步地，第一L形微带线21的长度与第二谐振器的长度相等，等于第一谐振器的低频工作频带中心频率的半波长。需要说明的是，第二谐振器的谐振频率和第一谐振器的低频谐振频率相同。

更进一步地，第三谐振器的长度等于第一L形微带线21的长度的一半加上第二L形微带线的长度，等于第一谐振器的高频工作频带中心频率的半波长。第三谐振器的谐振频率和第一谐振器的高频谐振频率相同。

更进一步地，低频端口8将第二谐振器分为两部分，较长的部分31靠近第一谐振器，与第一谐振器的第二端耦合。较短的部分32远离第一谐振器，用于增加与高频端口9之间的隔离，且较短的部分32的长度为第一谐振器的高频工作频带中心频率的四分之一波长。

更进一步地，高频端口9将第三谐振器分为两部分，较短的部分41靠近第一谐振器，与第一谐振器的第三端耦合。较长的部分42远离第一谐振器，用于增加与低频端口8之间的隔离，且较长的部分42的长度为第一谐振器的低频工作频带中心频率的四分之一波长。

更进一步地，天线臂5的工作带宽覆盖第一谐振器的低频工作频段和高频工作频段。

更进一步地，金属底板6的宽度较窄，其宽度小于中间细、两端粗的产生宽带辐射的天线臂5的总长度的一半。

以下对本实用新型提供的一种平面型全向偶极子双工天线的工作过程进行介绍：

当发射信号时，低频端口接收信号源输入的信号，通过第二谐振器耦合至第一谐振器，再通过开槽耦合至天线臂发射出去。当接收信号时，天线臂接收信号，通过开槽耦合至第一谐振器，再耦合至第三谐振器从高频端口传输至目标接收端。

为了解释本实用新型应用的原理和效果，下面详细介绍了该平面型双工天线的具体实施例的工作原理，也给出了仿真结果。

参阅图3，本实用新型一种平面型全向偶极子双工天线具体实施例具有很好的带通滤波特性。且两个端口之间具有很高的隔离度；

图4展示了一种平面型全向偶极子双工天线具体实施例的增益的仿真结果图。图4的结果图中可以看到该平面型双工天线的增益较高，说明差损较小，同时，天线工作在其中一个频带时，在另一个频带内具有较高的抑制。

图5-图6是一种平面型全向偶极子双工天线低频端口(低频带)在2.1GHz的仿真方向图。从图7-图8是一种平面型双工天线高频端口(高频带)在2.32GHz的仿真方向图。

总之，本实用新型一种平面型全向偶极子双工天线对当前的实际应用设计出了很好的滤波效果和很低的交叉极化比。由于天线和滤波器的融合设计，所引入的插入损耗较小，天线的辐射性能和辐射效率都很好，其中通带内的平均增益可以达到1.5dBi左右，交叉极化比可以达到10dB，两个端口之间的隔离度可以达到25dB。值得一提的是，该实用新型具体实施例具有较好的应用价值。

以上对本实用新型所提供的一种平面型全向偶极子双工天线进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (9)

1.一种平面型全向偶极子双工天线，其特征在于，包括：介质板、第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、天线臂和金属底板；

所述第一谐振器、所述第二谐振器、所述第三谐振器和所述天线臂设置于所述介质板的顶面上，所述金属底板设置于所述介质板的底面上，所述金属底板上具有开槽；

所述开槽在所述介质板的顶面映射的位置平分所述天线臂，所述第一谐振器为三端结构，其第一端穿过所述开槽在所述介质板的顶面映射的位置，其第二端与所述第二谐振器的一端相对，其第三端与所述第三谐振器的一端相对；

所述第二谐振器上连接有低频端口，所述第三谐振器上连接有高频端口。

2.根据权利要求1所述的平面型全向偶极子双工天线，其特征在于，所述第一谐振器包括：第一L形微带线和第二L形微带线；

所述第二L形微带线较短的一端连接于所述第一L形微带线较长的一端上；

所述第一L形微带线较短的一端为所述第一谐振器的第一端，所述第一L形微带线较长的一端为所述第一谐振器的第二端，所述第二L形微带线较长的一端为所述第一谐振器的第三端。

3.根据权利要求2所述的平面型全向偶极子双工天线，其特征在于，所述第一L形微带线与所述第二L形微带线的连接处平分所述第一L形微带线。

4.根据权利要求3所述的平面型全向偶极子双工天线，其特征在于，所述第二谐振器和所述第三谐振器均为直线形微带线。

5.根据权利要求4所述的平面型全向偶极子双工天线，其特征在于，所述第一L形微带线的长度与所述第二谐振器的长度相等，等于所述第一谐振器的低频工作频带中心频率的半波长。

6.根据权利要求5所述的平面型全向偶极子双工天线，其特征在于，所述第三谐振器的长度等于所述第一L形微带线的长度的一半加上所述第二L形微带线的长度，等于所述第一谐振器的高频工作频带中心频率的半波长。

7.根据权利要求6所述的平面型全向偶极子双工天线，其特征在于，所述低频端口将所述第二谐振器分为两部分，较长的部分靠近所述第一谐振器，较短的部分远离所述第一谐振器且为所述第一谐振器的高频工作频带中心频率的四分之一波长。

8.根据权利要求7所述的平面型全向偶极子双工天线，其特征在于，所述高频端口将第三谐振器分为两部分，较短的部分靠近所述第一谐振器，较长的部分远离所述第一谐振器且为所述第一谐振器的低频工作频带中心频率的四分之一波长。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的平面型全向偶极子双工天线，其特征在于，所述天线臂的工作带宽覆盖所述第一谐振器的低频工作频段和高频工作频段。