CN210956979U - 一种适用于Wi-Fi和WiMAX的小型微带天线 - Google Patents
一种适用于Wi-Fi和WiMAX的小型微带天线 Download PDFInfo
- Publication number
- CN210956979U CN210956979U CN201921602190.9U CN201921602190U CN210956979U CN 210956979 U CN210956979 U CN 210956979U CN 201921602190 U CN201921602190 U CN 201921602190U CN 210956979 U CN210956979 U CN 210956979U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- edge
- antenna
- gap
- radiation
- microstrip antenna
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种适用于Wi‑Fi和WiMAX的小型微带天线，包括从上到下依次设置的上辐射片、下辐射片和接地板，所述接地板上方设有聚四氟乙烯介质层，聚四氟乙烯上方为空气介质层，所述下辐射片与上辐射片一端连接，上辐射片上设有第一缝隙，下辐射片上设有第二缝隙。所述第一缝隙为L型缝隙，包括第一边和第二边，第一边与第二边垂直，第二边与上辐射片侧边垂直。第一边的尺寸为长17mm，第二边的尺寸为长4.4mm。所述第二缝隙为L型缝隙，包括第三边和第四边，第三边与第四边垂直，第四边与下辐射片侧边垂直。
Description
技术领域
本实用新型涉及移动通信领域，特备是一种适用于Wi-Fi和WiMAX的小型微带天线。
背景技术
作为高速无线宽带接入技术的Wi-Fi和WiMAX正在获得越来越广泛的应用，与微带天线的结合也是目前研究较多的领域。微带天线以其结构简单、重量轻、低剖面、易与微带电路集成等优点，在移动通信等领域得到了广泛的应用，但对谐振微带天线而言，有频带窄等缺点。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种适用于Wi-Fi和WiMAX的小型微带天线。
为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种适用于Wi-Fi和WiMAX的小型微带天线，包括从上到下依次设置的上辐射片、下辐射片和接地板，所述接地板上方设有聚四氟乙烯介质层，聚四氟乙烯上方为空气介质层，所述下辐射片与上辐射片一端连接，上辐射片上设有第一缝隙，下辐射片上设有第二缝隙。
本实用新型中，所述第一缝隙为L型缝隙，包括第一边和第二边，第一边与第二边垂直，第二边与上辐射片侧边垂直。
本实用新型中，第一边的尺寸为长17mm，第二边的尺寸为长4.4mm。
本实用新型中，所述第二缝隙为L型缝隙，包括第三边和第四边，第三边与第四边垂直，第四边与下辐射片侧边垂直。
本实用新型中，上辐射片与接地板一侧通过短路片连接，段路边一些的上辐射片上设有馈电点。
本实用新型中，第三边的尺寸为长21.5mm，第六边的尺寸为长7mm。
WiMAX含义：全球互通微波访问(英语：Worldwide Interoperability forMicrowave Access，缩写为WiMAX)是一项高速无线数据网络标准。
有益效果：本申请将辐射贴片进行折叠，在上下面各开了一个L型缝隙，并在天线内部填充一部分介电常数为2到3的介质，通过开缝形成了不同的辐射单元，通过调节缝隙地尺寸使天线在我们希望的频点上实现谐振，所产生两个频段覆盖了Wi-Fi 的2.4GHz和WiMAX的3.4GHz频段，VSWR≤2的阻抗带宽分别达到了180MHz和 280MHz，相对带宽分别达到了7.3％和8.1％，天线结构紧凑，加工方便，同时实现了天线的小型化。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做更进一步的具体说明，本实用新型的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1是天线正视图；
图2是上辐射片俯视图；
图3是下辐射片俯视图；
图4是天线回损图；
图5是2.47GHz下天线辐射方向图；
图6是3.46GHz下天线辐射方向图。
具体实施方式
实施例：
如图1，包括从上到下依次设置的上辐射片1、下辐射片2和接地板3，所述接地板上方设有聚四氟乙烯介质层4，聚四氟乙烯上方为空气介质层5，所述下辐射片与上辐射片一端连接，上辐射片上设有第一缝隙6，下辐射片上设有第二缝隙7。第一缝隙为L型缝隙，包括第一边6a和第二边6b，第一边与第二边垂直，第二边与上辐射片侧边垂直。第一边的尺寸为长17mm，第二边的尺寸为长4.4mm。第二缝隙为L型缝隙，包括第三边7a和第四边7b，第三边与第四边垂直，第四边与下辐射片侧边垂直。上辐射片与接地板一侧通过短路片8连接，段路边一些的上辐射片上设有馈电点9。第三边的尺寸为长21.5mm，第六边的尺寸为长7mm。
方案原理：
利用电抗加载的方法可以实现微带天线的双频工作。根据空腔模型理论，薄基片的微带天线在主模谐振频率附近的输入阻抗Zin＝R+jXf1+jXf2其中Xf1为主模并联谐振等效电路谐振电抗，Xf2为其他高次模的合成效应。当天线谐振时，Xf1+Xf2＝0，若进行电抗加载，则上述特征方程变为Xf1+Xf2+Xl＝0，调节Xl可以获得两个零点，由此得到两个谐振频率，加载得到的两个谐振频率在未加载时频率的两侧，这便是电抗加载的基本原理。
加载枝节的方法增加了天线的尺寸，因此缝隙加载应运而生。通过调整缝隙的参数，可以调节两个谐振频点的距离，如果调节合适可以获得较宽的带宽和频谱。
方案详细描述：
(1)设计原理和基本结构
本实施例的天线基于PIFA(Planar Inverted F-shape Antenna)天线。PIFA天线类似 1/4波长单极子天线，辐射单元的主模谐振频率可以由以下公式计算得到：
c为自由空间光速，W和L分别为辐射单元的长度和宽度。
为达到小型化的目的，将天线折叠，同时加载两个L型缝隙，通过调节缝隙的长度，宽度和上下两个缝隙的相对位置，实现天线的双频宽带工作，且在两个频段具有良好的辐射一致性。
天线的最终结构如图2和图3所示。天线的尺寸如下：上辐射片到接地板的高度H＝9mm，L1＝36mm，W＝16mm，L2＝28mm，L3＝17mm，L4＝21.5mm，W2＝4.4mm， W3＝7mm，G1＝0.4mm，G2＝0.4mm，普通的PIFA天线介质为空气，在仿真过程中发现如果加入介电常数比较大的介质将显著改善天线高频段回波损耗和阻抗带宽。本实施例的天线采用εr＝2.5的Arlon AD 250介质进行填充，介质层厚度为3mm.仿真结果表明天线两个频段分别覆盖了Wi-Fi(WIreless FIdelity)的2.39GHz-2.57GHz和WiMAX (Worldwide Interoperabilityfor Microwave Access)的3.34GHz-3.62GHz，阻抗带宽分别达到了180MHz和280MHz，相对带宽比分别达到了7.3％和8.1％。
利用Ansoft公司的HFSS10.0进行仿真，可以得到天线的回损(S11)图和辐射方向图(E面和H面)分别如图4，图5，和图6所示：图中，(1)dB(S(waveport1,waveport1)) 表示回波损耗；(2)radiation pattern表示辐射方向；(3)Freq表示频率；(4)Ansoft corporation表示Ansoft公司。
从图中可以看出，天线回波损耗小于-9.97dB即驻波比VSWR≤2时，天线的工作频段分别为覆盖了Wi-Fi的2.39GHz-2.57GHz和覆盖了WiMAX的3.34GHz-3.62GHz, 阻抗带宽分别达到180MHz和280MHz,相对带宽比分别达到了7.3％和8.1％中心频率分别为2.47GHz和3.46GHz,实现了天线的宽带双频特性。
在仿真过程中发现如果不加入3mm的介质层，相对带宽比就会减少到6％左右，主要是因为下辐射单元和上单元以及接地板存在互耦效应，增加介质层可以加强缝隙间的耦合，增强两个L型缝隙的辐射，减少天线内部的储能，从而降低了Q值，同时加入介质后使上下两个单元的谐振频率适当的拉开，达到了提高带宽的目的。由于同轴馈电的探针可能会引入一定的电感效应，也会导致带宽减少，加入了一定高介电常数介质后抑制了这种电感效应，也是带宽增加的一个原因。
天线的厚度对于天线的阻抗带宽影响也是比较大的，仿真过程中发现，没有进行介质填充前，天线厚度在6mm到9mm时，天线的带宽虽然随着天线厚度的增加而有所增加，但这种变化是比较微小的。但当天线的厚度大于9mm时，天线带宽出现了明显的劣化，在天线厚度为9mm的情况下再进行介质填充，高频段的带宽有比较大的增加。
从辐射方向图可以发现，f＝2.47GHz时在主辐射方向上的增益为8dB，前后比为14.4dB，f＝3.46GHz时在主辐射方向上的增益为7dB，前后比为13.6dB。在两个频段上天线具有良好的辐射一致性。
通过仿真发现，L型缝隙的长度和宽度对天线的谐振频率影响比较大，同时两个L型缝隙的相对位置对天线的带宽有显著的影响，而且要注意上单元的L型缝隙在尺寸上要小于下单元的尺寸，这样才能使天线在希望的频点上产生谐振。
同时由于本天线是应用于移动通信系统的手持终端的，所以天线的小型化显得格外重要，PIFA天线本身的尺寸比普通天线就小，采用折叠结构后，尺寸进一步减小。
本实施例基于PIFA(Planar Inverted F-shape Antenna)天线，着眼于无线宽带接入技术的应用，设计了一种适用于移动数据终端并可以同时覆盖Wi-Fi(WIrelessFIdelity) 和WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)两个频段的具有宽带特性的小型终端内置天线，仿真表明天线VSWR(Voltage Standing Wave Ratio，电压驻波比)≤2的阻抗带宽分别达到了180MHz和280MHz，相对带宽比分别达到了7.3％和8.1％,在实际中有比较大的应用前景。
本天线结构将PIFA、天线折叠、缝隙加载三个手段进行了结合，在较小的尺寸上实现了wifi和WiMAX频段上的相对较宽的带宽。同时提出了缝隙加载的结构，缝隙加载的原理清楚。
本实用新型提供了一种适用于Wi-Fi和WiMAX的小型微带天线的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (6)
1.一种适用于Wi-Fi和WiMAX的小型微带天线，其特征在于，包括从上到下依次设置的上辐射片(1)、下辐射片(2)和接地板(3)，所述接地板(3)上方设有聚四氟乙烯介质层(4)，聚四氟乙烯介质层(4)上方为空气介质层(5)，所述下辐射片与上辐射片一端连接，上辐射片上设有第一缝隙(6)，下辐射片上设有第二缝隙(7)。
2.根据权利要求1所述的一种适用于Wi-Fi和WiMAX的小型微带天线，其特征在于，所述第一缝隙(6)为L型缝隙，包括第一边(6a)和第二边(6b)，第一边与第二边垂直，第二边与上辐射片侧边垂直。
3.根据权利要求2所述的一种适用于Wi-Fi和WiMAX的小型微带天线，其特征在于，第一边的尺寸为长17mm，第二边的尺寸为长4.4mm。
4.根据权利要求1所述的一种适用于Wi-Fi和WiMAX的小型微带天线，其特征在于，所述第二缝隙(7)为L型缝隙，包括第三边(7a)和第四边(7b)，第三边与第四边垂直，第四边与下辐射片侧边垂直。
5.根据权利要求1所述的一种适用于Wi-Fi和WiMAX的小型微带天线，其特征在于，上辐射片与接地板一侧通过短路片(8)连接，段路边一些的上辐射片上设有馈电点(9)。
6.根据权利要求5所述的一种适用于Wi-Fi和WiMAX的小型微带天线，其特征在于，第三边的尺寸为长21.5mm，第六边的尺寸为长7mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921602190.9U CN210956979U (zh) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | 一种适用于Wi-Fi和WiMAX的小型微带天线 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921602190.9U CN210956979U (zh) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | 一种适用于Wi-Fi和WiMAX的小型微带天线 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN210956979U true CN210956979U (zh) | 2020-07-07 |
Family
ID=71398812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201921602190.9U Active CN210956979U (zh) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | 一种适用于Wi-Fi和WiMAX的小型微带天线 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN210956979U (zh) |
-
2019
- 2019-09-25 CN CN201921602190.9U patent/CN210956979U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100616545B1 (ko) | 이중 커플링 급전을 이용한 다중밴드용 적층형 칩 안테나 | |
| Wu et al. | Hexa‐band internal printed slot antenna for mobile phone application | |
| Kelothu et al. | A compact high-gain microstrip patch antenna for dual band WLAN applications | |
| CN213071368U (zh) | 一种接地共面不对称馈电的小型化5g移动通信全网通天线 | |
| Zuo et al. | A compact tri‐band PIFA antenna for WLAN and WiMAX applications | |
| CN111541016B (zh) | 一种用于毫米波手机终端的多模式宽带贴片天线阵列 | |
| Zhong et al. | A UWB antenna for 5G millimeter wave frequency band | |
| Lin et al. | Internal hybrid antenna for multiband operation in the mobile phone | |
| Chang et al. | Coupled‐fed small‐size PIFA for penta‐band folder‐type mobile phone application | |
| CN210956979U (zh) | 一种适用于Wi-Fi和WiMAX的小型微带天线 | |
| CN114094329B (zh) | 一种对称式顶部Peano分形加载的微带贴片天线 | |
| Manouare et al. | A compact triple-band patch antenna for WLAN/WiMAX applications | |
| CN110600862B (zh) | 一种应用于物联网的耦合馈电的双频pifa天线 | |
| Rajkumar et al. | CPW-FED square patch compact antenna for C and X band applications | |
| CN210838093U (zh) | 一种适用于s频段pifa小型宽带微带天线 | |
| CN107959111B (zh) | 一种双频电小缝隙天线 | |
| Shah et al. | Miniaturization of microstrip patch antenna with multiband response for portable communication systems | |
| Boddu et al. | A multi band planar inverted-F antenna with meandered slots for mobile applications | |
| Kang et al. | Simple small‐size coupled‐fed uniplanar PIFA for multiband clamshell mobile phone application | |
| CN218919286U (zh) | 一种电容耦合馈电与加载双频超宽带天线 | |
| CN113258279B (zh) | 基于超材料加载的5g全网通小型化全向天线 | |
| Ammann et al. | Some techniques to improve small groundplane printed monopole performance | |
| Hwang et al. | Design and analysis of metamaterial antenna for mobile handset application | |
| Ghaffari et al. | Highly Efficient and Compact MIMO Antenna for LTE Mobile Handset | |
| Gautam et al. | Wideband printed monopole antenna using dual feeding structure for wireless applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |