CN220873848U - 一种宽带无线局域网偶极子天线 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种宽带无线局域网偶极子天线，包括介质基板和偶极子辐射体，偶极子辐射体包括两个偶极子臂；偶极子臂包括矩形贴片、两个第一辐射枝节和两个第二辐射枝节，两个第一辐射枝节对称设置在矩形贴片的延伸方向的两侧，两个第二辐射枝节对称设置在矩形贴片的延伸方向的两侧，且第二辐射枝节位于第一辐射枝节远离两个偶极子臂的对称轴一侧；第一辐射枝节和所述第二辐射枝节均包括第一贴片和第二贴片，第一贴片一端连接矩形贴片，另一端连接第二贴片的一端，从而通过第一辐射枝节增加一个处于5GHz频段处的谐振点，通过第二辐射枝节增加一个处于2.45GHz频段处的谐振点，有效展宽天线的阻抗带宽。

Description

一种宽带无线局域网偶极子天线

技术领域

本申请涉及WLAN天线技术领域，尤其涉及一种宽带无线局域网偶极子天线。

背景技术

目前工程应用所常用的无线局域网(Wireless Local Area Network，简称WLAN)标准为IEEE 802.11a、IEEE 802.11b和IEEE 802.11g三种，其中IEEE 802.11a标准使用的5GHz频段(5.15-5.35GHz和5.725-5.825GHz)，后两个标准使用的是2.4GHz频段(2.4-2.484GHz，为了使移动终端能适用多种场景，需要天线能在2.45GHz和5GHz频段工作。而为了满足人们对于各种移动终端的便携性的需求，采用WLAN连接的设备也朝着集成化和小型化的趋势发展，而其中天线的性能直接决定了通信系统的质量，因此这就要求通信设备及其天线应具有小型化、宽频工作以及高增益的工作特点。

而目前为了使移动终端的天线能同时工作在2.45GHz和5GHz频段通信，一般会在移动终端内配备多种可匹配不同网络频段的天线，这就导致集成的天线尺寸较大，难以满足小型化的需求，而若是要满足小型化的需求，又使得天线只能工作在一个频段，难以满足宽频工作的需求，即目前的天线难以同时兼具小型化和宽频工作的工作特点。

实用新型内容

本申请提供一种宽带无线局域网偶极子天线，以解决目前的天线难以同时兼具小型化和宽频工作的工作特点的问题。

本申请的技术方案如下：

本申请提供一种宽带无线局域网偶极子天线，包括介质基板和偶极子辐射体，所述偶极子辐射体包括呈镜面对称设置在所述介质基板的同一表面上的两个偶极子臂；

所述偶极子臂包括矩形贴片、两个第一辐射枝节和两个第二辐射枝节，所述第一辐射枝节的尺寸小于所述第二辐射枝节的尺寸，两个所述第一辐射枝节对称设置在所述矩形贴片的延伸方向的两侧，两个所述第二辐射枝节对称设置在所述矩形贴片的延伸方向的两侧，且所述第二辐射枝节位于所述第一辐射枝节远离两个所述偶极子臂的对称轴一侧；

所述第一辐射枝节和所述第二辐射枝节均包括第一贴片和第二贴片，所述第一贴片与所述矩形贴片的延伸方向相互垂直，所述第一贴片一端连接所述矩形贴片，另一端连接所述第二贴片的一端，所述第二贴片朝着远离所述对称轴的方向延伸，且所述第二贴片与所述矩形贴片的延伸方向相同。

在一些可能的设计中，所述第一辐射枝节和所述第二辐射枝节均还包括第三贴片和第四贴片，所述第三贴片与所述矩形贴片的延伸方向相互垂直，所述第三贴片一端连接所述第二贴片，另一端连接所述第四贴片的一端，所述第四贴片与所述矩形贴片的延伸方向相同，且所述第四贴片朝着远离所述对称轴的方向延伸。

在一些可能的设计中，所述第一辐射枝节与所述第二辐射枝节在垂直于所述矩形贴片的延伸方向上的长度相同。

在一些可能的设计中，所述矩形贴片上设置有至少一个电流调节槽，以通过所述电流调节槽调节所述矩形贴片的表面电流分布。

在一些可能的设计中，所述电流调节槽包括第一矩形槽，以及与所述第一矩形槽连通的第二矩形槽，所述第二矩形槽与所述矩形贴片的延伸方向相同，且所述第一矩形槽位于所述第二矩形槽远离所述对称轴一侧。

在一些可能的设计中，每个所述矩形贴片上并排设置有两个所述电流调节槽，两个所述电流调节槽的长度不同，且两个所述电流调节槽的第二矩形槽远离所述第一矩形槽一端的端部平齐。

在一些可能的设计中，还包括共面波导结构，所述共面波导结构与所述偶极子辐射体位于所述介质基板的同一表面上，所述共面波导结构与所述偶极子辐射体连接，以为所述偶极子辐射体馈电。

在一些可能的设计中，所述共面波导结构包括中心带和两个接地带，两个所述接地带分设于所述中心带的两侧；

两个所述接地带中的一者与一个所述偶极子臂连接，所述中心带一端与另一个所述偶极子臂连接，所述中心带的另一端设置为梯形，且所述梯形的宽度沿着远离所述偶极子臂的方向逐渐减小。

在一些可能的设计中，所述共面波导结构、所述偶极子辐射体均蚀刻在所述介质基板上。

在一些可能的设计中，所述介质基板为FR4基板。

本申请提供的宽带无线局域网偶极子天线，包括介质基板和偶极子辐射体，偶极子辐射体的两个偶极子臂又包括矩形贴片、两个第一辐射枝节和两个第二辐射枝节，两个第一辐射枝节对称设置在矩形贴片的两侧，可以在天线工作时，在5GHz频段处产生一个额外的谐振点，两个第二辐射枝节也对称设置在矩形贴片的两侧，在天线工作时可以在2.45GHz频段处产生一个额外的谐振点，从而有效展宽了天线的阻抗带宽，并且天线的整体体积较小，使得天线不仅能同时工作在2.45GHz和5GHz频段，还能满足目前的小型化使用需求。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1为本申请实施例提供的宽带无线局域网偶极子天线的立体图；

图2为图1中的宽带无线局域网偶极子天线的正视图；

图3为本申请实施例提供的宽带无线局域网偶极子天线的回波损耗仿真结果图；

图4为本申请实施例提供的宽带无线局域网偶极子天线在2.45GHz频段处的辐射方向性仿真结果图；

图5为本申请实施例提供的宽带无线局域网天线在5GHz频段处的辐射方向性仿真结果图。

附图标记：

100-介质基板；

200-偶极子臂；

210-矩形贴片；

220-第一辐射枝节；

230-第二辐射枝节；

231-第一贴片；

232-第二贴片；

233-第三贴片；

234-第四贴片；

300-共面波导结构；

310-中心带；

320-接地带；

400-馈电接头；

500-电流调节槽；

510-第一矩形槽；

520-第二矩形槽。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

目前工程应用所常用的WLAN标准共有三种，分别为IEEE 802.11a、IEEE 802.11b和IEEE 802.11g，其中IEEE 802.11a标准使用的5GHz频段(5.15-5.35GHz和5.725-5.825GHz)，后两个标准使用的是2.4GHz频段(2.4-2.484GHz)。

为了适应不同场景的使用需求，往往需要各种采用WLAN连接的移动终端可以同时在WLAN的2.45GHz和5GHz频段工作，而为了满足人们对于各种移动终端的便携性的需求，又需要使采用WLAN连接的移动终端朝着集成化和小型化的趋势发展。

因此，这就要求通信设备及其天线应具有小型化、宽频工作以及高增益等工作特点。

而目前为了使移动终端的天线能同时工作在2.45GHz和5GHz频段通信，一般会在移动终端内配备多种可匹配不同网络频段的天线，这就导致集成的天线尺寸较大，难以满足小型化的需求，而若是要满足小型化的需求，又使得天线只能工作在一个频段，难以满足宽频工作的需求，即目前的天线难以同时兼具小型化和宽频工作的工作特点。

为了解决上述问题，本申请提供一种宽带无线局域网偶极子天线，通过对偶极子辐射体的偶极子臂进行设计，使天线工作时，能在5GHz和2.45GHz频段处均增加额外的谐振点，展宽天线的阻抗带宽，同时，又使天线的整体体积较小，能满足小型化的使用需求。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。

图1为本申请实施例提供的宽带无线局域网偶极子天线的立体图；图2为图1中的宽带无线局域网偶极子天线的正视图。

请参见图1和图2所示，本申请实施例提供一种宽带无线局域网偶极子天线，包括介质基板100和偶极子辐射体，其中，偶极子辐射体包括两个偶极子臂200，两个偶极子臂200均设置在介质基板100的同一表面上，且二者呈镜面对称设置，即可以理解为两个偶极子臂200之间部分的中心轴线为对称轴，两个偶极子臂200相对于对称轴成镜像对称。

而每个偶极子臂200均包括矩形贴片210、两个第一辐射枝节220和两个第二辐射枝节230，在矩形贴片210的两侧，沿着远离两个偶极子臂200的对称轴的方向依次各设置有一第一辐射枝节220和一第二辐射枝节230，且两个第一辐射枝节220相对于矩形贴片210对称设置，两个第二辐射枝节230也相对于矩形贴片210对称设置，亦即，第二辐射枝节230位于第一辐射枝节220远离两个偶极子臂200的对称轴一侧。

其中，第一辐射枝节220和第二辐射枝节230均包括第一贴片231和第二贴片232，第一贴片231与矩形贴片210的延伸方向相互垂直，第一贴片231一端连接矩形贴片210，另一端连接第二贴片232的一端，第二贴片232朝着远离两个偶极子臂200的对称轴的方向延伸，且第二贴片232与矩形贴片210的延伸方向相同，即第一贴片231和第二贴片232共同组成类似于“Γ”的枝节贴片。

同时第一辐射枝节220的尺寸小于第二辐射枝节230的尺寸，即第一辐射枝节220的第一贴片231和第二贴片232组成小尺寸Γ枝节，第二辐射枝节230的第一贴片231和第二贴片232组成大尺寸的Γ枝节，其中，可以是第一辐射枝节220的第一贴片231的宽度小于第二辐射枝节230的第一贴片231的宽度，第一辐射枝节220的第二贴片232的长度小于第二辐射枝节230的第二贴片232的长度，当然也可以是其它方式，只要第一辐射枝节220的尺寸小于第二辐射枝节230的尺寸，使得第一辐射枝节220和第二辐射枝节230能在不同频段处产生额外的谐振点，以展开天线的阻抗带宽即可。

具体来说，只要将第一辐射枝节220、第二辐射枝节230的尺寸和在矩形贴片210上的位置调整好，在天线工作过程中，便可以有效控制电流路径长度，使第一辐射枝节220的小尺寸Γ枝节在5GHz频段处产生一个谐振点，而第一辐射枝节220是对称设置在矩形贴片210两侧的，即可以在矩形贴片210两侧生成频率相同的谐振点，可以避免天线的辐射方向性图发生偏移，同时还可以使第二辐射枝节230的大尺寸Γ枝节在2.45GHz频段处产生一个谐振点，而第二辐射枝节230也是对称设置在矩形贴片210两侧的，即也可以避免天线的辐射方向性图发生偏移，从而在有效展宽阻抗带宽的同时，还能防止天线的辐射方向性图发生偏移。

另外，偶极子辐射体的体积不大，不会占用过多面积，即天线的整体尺寸也较小，能满足目前对于天线体积小型化的要求。

在一些可能的实施方式中，第一辐射枝节220和第二辐射枝节230均还包括第三贴片233和第四贴片234，其中，第三贴片233与矩形贴片210的延伸方向相互垂直，即第三贴片233与第一贴片231的延伸方向相同，第三贴片233一端连接第二贴片232，另一端连接第四贴片234的一端，第四贴片234与矩形贴片210的延伸方向相同，且第四贴片234朝着远离两个偶极子臂200的对称轴的方向延伸，即第四贴片234与第二贴片232的延伸方向相同，可以等效为在原本的Γ枝节上，再增加了一个相对于原Γ枝节尺寸更小的Γ枝节。

在第一辐射枝节220原本的Γ枝节上，再增加一个尺寸更小的Γ枝节，可以再增加一个额外的谐振点，在第二辐射枝节230原本的Γ枝节上，再增加一个尺寸更小的Γ枝节，相应地，可以再增加一个额外的谐振点，从而进一步展宽阻抗带宽。

其中，可以理解的是，第三贴片233与第二贴片232的连接点，可以是在第二贴片232的任意位置，只要使二者能有效进行连接即可，而第三贴片233和第四贴片234的尺寸，则可以根据实际情况进行调整，只要能达到增加额外的谐振点的目的即可，本实施例在此不进行限制。

示例性地，可以使第一辐射枝节220与第二辐射枝节230在垂直于矩形贴片210的延伸方向上的长度相同，这样的设置方式可以使得偶极子辐射体的外形更为规整，方便进行加工。

当然，可以理解的是，本实施例并非对第一辐射枝节220和第二辐射枝节230的长度进行限制，只是列举一种可能的实现方式，实际生产过程中，第一辐射枝节220和第二辐射枝节230的相对长度，可以根据需要直接进行调整。

在上述实施方式中，虽然可以第一辐射枝节220和第二辐射枝节230产生的额外谐振点的频率，使其和偶极子辐射体本身的谐振点的频率靠近，从而达到宽频带辐射。但是多频点谐振不可避免的会产生工作频段内某些频率处因阻抗不匹配造成的回波损耗大的问题，如果过度调节谐振点彼此靠近来改善阻抗匹配，工作频段将会变窄，不能够完整覆盖WLAN的2.45GHz和5GHz频段。对此，本实施例在矩形贴片210上设置有至少一个电流调节槽500，以通过电流调节槽500调节矩形贴片210的表面电流分布，从而改善天线工作频段内的阻抗匹配，降低工作频段内的回波损耗。

示例性地，电流调节槽500包括第一矩形槽510，以及与第一矩形槽510连通的第二矩形槽520，第二矩形槽520与矩形贴片210的延伸方向相同，且第一矩形槽510位于第二矩形槽520远离两个偶极子臂200的对称轴的一侧，即使得电流调节槽500由两个阶跃矩形槽组成，电流可以分布在阶跃矩形槽周围，可有效降低工作频段内的回波损耗。

当然，第一矩形槽510和第二矩形槽520的尺寸可以根据实际情况进行调整，以提升其降低回波损耗的效果，本实施例在此不对其进行限制。

当然，在存在多个电流调节槽500时，多个电流调节槽500可以并排设置。

示例性地，电流调节槽500设置有两个，二者并排设置，并且两个电流调节槽500的长度不同，两个电流调节槽500的第二矩形槽520远离第一矩形槽510一端的端部彼此平齐，即两个电流调节槽500的第一矩形槽510的端部存在前后关系，以更好地调节偶极子臂200的表面电流分布，改善工作频段内的阻抗匹配。

在一些可能的实施方式中，天线还包括共面波导结构300，共面波导结构300与偶极子辐射体位于介质基板100的同一表面上，共面波导结构300与偶极子辐射体连接，以为偶极子辐射体馈电，这样的设置方式可以直接将偶极子辐射体与共面波导结构300设置在介质基板100的同一表面上，有效降低加工难度和加工成本。

在一些可能的实施方式中，共面波导结构300包括中心带310和两个接地带320，两个接地带320分设于中心带310的两侧，两个接地带320中的一者与一个偶极子臂200连接，中心带310一端与另一个偶极子臂200连接，中心带310的另一端设置为梯形，且梯形的宽度沿着远离偶极子臂200的方向逐渐减小，在天线工作过程中，由于中心带310上设置有梯形结构，其可以降低偶极子辐射体的高回波损耗，进一步提升天线的工作性能。

其中，可以理解的是，天线还包括馈电接头400，其可以为常见的SMA(SubMiniature version A)接头，中心带310、接地带320分别与SMA接头的内导体、外导体焊接即可进行连接。

在一些可能的实施方式中，介质基板100为FR4基板，如环氧树脂玻璃纤维板，其高温下机械强度高，高湿下电气性能稳定性好，且介质基板100的厚度为1mm左右，也有利于减小天线整体的厚度尺寸，使天线小型化，便捷化，还可以使介质基板100的加工成本较低。

其中，偶极子辐射体、共面波导结构300均可直接蚀刻在介质基板100上，这样的方式能提升加工效率，同时精度高，无毛刺，有利于天线运行，并且只需要在天线的一个表面上进行加工，也可以有效降低加工难度和加工成本。

当然，可以理解的是，偶极子辐射体、共面波导结构300也可以通过其它方式固定在介质基板100上，只要不影响天线工作即可。

总地来说，本申请实施例提供的宽带无线局域网偶极天线，通过在矩形贴片210两侧依次加载第一辐射枝节220和第二辐射枝节230，增加了多个谐振点，有效展宽了天线的阻抗带宽，同时，在矩形贴片210内部蚀刻有连个电流调节槽500，可以调节表面电流分布，改善了天线的阻抗匹配，最终实现了宽频带辐射，使天线能够同时工作于WLAN的2.45GHz和5GHz频段，另外，偶极子辐射体采用共面波导结构300进行馈电，共面波导结构300的中心带310设置有梯形结构，可以有效降低偶极子辐射体引起的高回波损耗，同时共面波导结构300和偶极子辐射体可以蚀刻在介质基板100的同一表面上，还能有效降低加工成本。

图3为本申请实施例提供的宽带无线局域网偶极子天线的回波损耗仿真结果图。

请参见图3所示，对本申请实施例提供的宽带无线局域网偶极子天线进行的S11仿真测试结果显示，在S11<-10dB时的带宽仿真结果为2.26-6.06GHz，可以满足IEEE802.11b/g(2400-2484MHz)和IEEE 802.11a(5150-5350MHz，5725-5825MHz)标准所需的带宽。

图4为本申请实施例提供的宽带无线局域网偶极子天线在2.45GHz频段处的辐射方向性仿真结果图；图5为本申请实施例提供的宽带无线局域网天线在5GHz频段处的辐射方向性仿真结果图。

请参见图4和图5所示，对本申请实施例提供的宽带无线局域网偶极子天线进行的辐射方向性仿真测试结果显示，在2.45GHz和5.5GHz均具有良好的全向辐射特性，H面的不圆度分别为0.3dB和0.56dB。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (10)

1.一种宽带无线局域网偶极子天线，其特征在于，包括介质基板和偶极子辐射体，所述偶极子辐射体包括呈镜面对称设置在所述介质基板的同一表面上的两个偶极子臂；

所述偶极子臂包括矩形贴片、两个第一辐射枝节和两个第二辐射枝节，所述第一辐射枝节的尺寸小于所述第二辐射枝节的尺寸，两个所述第一辐射枝节对称设置在所述矩形贴片的延伸方向的两侧，两个所述第二辐射枝节对称设置在所述矩形贴片的延伸方向的两侧，且所述第二辐射枝节位于所述第一辐射枝节远离两个所述偶极子臂的对称轴一侧；

所述第一辐射枝节和所述第二辐射枝节均包括第一贴片和第二贴片，所述第一贴片与所述矩形贴片的延伸方向相互垂直，所述第一贴片一端连接所述矩形贴片，另一端连接所述第二贴片的一端，所述第二贴片朝着远离所述对称轴的方向延伸，且所述第二贴片与所述矩形贴片的延伸方向相同。

2.根据权利要求1所述的宽带无线局域网偶极子天线，其特征在于，所述第一辐射枝节和所述第二辐射枝节均还包括第三贴片和第四贴片，所述第三贴片与所述矩形贴片的延伸方向相互垂直，所述第三贴片一端连接所述第二贴片，另一端连接所述第四贴片的一端，所述第四贴片与所述矩形贴片的延伸方向相同，且所述第四贴片朝着远离所述对称轴的方向延伸。

3.根据权利要求2所述的宽带无线局域网偶极子天线，其特征在于，所述第一辐射枝节与所述第二辐射枝节在垂直于所述矩形贴片的延伸方向上的长度相同。

4.根据权利要求2所述的宽带无线局域网偶极子天线，其特征在于，所述矩形贴片上设置有至少一个电流调节槽，以通过所述电流调节槽调节所述矩形贴片的表面电流分布。

5.根据权利要求4所述的宽带无线局域网偶极子天线，其特征在于，所述电流调节槽包括第一矩形槽，以及与所述第一矩形槽连通的第二矩形槽，所述第二矩形槽与所述矩形贴片的延伸方向相同，且所述第一矩形槽位于所述第二矩形槽远离所述对称轴一侧。

6.根据权利要求5所述的宽带无线局域网偶极子天线，其特征在于，每个所述矩形贴片上并排设置有两个所述电流调节槽，两个所述电流调节槽的长度不同，且两个所述电流调节槽的第二矩形槽远离所述第一矩形槽一端的端部平齐。

7.根据权利要求1-6任一项所述的宽带无线局域网偶极子天线，其特征在于，还包括共面波导结构，所述共面波导结构与所述偶极子辐射体位于所述介质基板的同一表面上，所述共面波导结构与所述偶极子辐射体连接，以为所述偶极子辐射体馈电。

8.根据权利要求7所述的宽带无线局域网偶极子天线，其特征在于，所述共面波导结构包括中心带和两个接地带，两个所述接地带分设于所述中心带的两侧；

两个所述接地带中的一者与一个所述偶极子臂连接，所述中心带一端与另一个所述偶极子臂连接，所述中心带的另一端设置为梯形，且所述梯形的宽度沿着远离所述偶极子臂的方向逐渐减小。

9.根据权利要求7所述的宽带无线局域网偶极子天线，其特征在于，所述共面波导结构、所述偶极子辐射体均蚀刻在所述介质基板上。

10.根据权利要求1-6任一项所述的宽带无线局域网偶极子天线，其特征在于，所述介质基板为FR4基板。