WO2016115822A1 - 一种谐振环结构和天线 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种谐振环结构和天线，所述谐振环结构包括位于介质基板一侧的辐射贴片上的开槽环和贴附于介质基板另一侧的至少一个谐振环。

Description

一种谐振环结构和天线 技术领域
本实用新型涉及微波技术，尤其涉及一种谐振环结构和天线。
背景技术
无线通信网络已经从原来的2G发展到现在的3G全频以及LTE全频，甚至更宽频段。为了满足现有的多种无线通信网络的需求，大多数无线通信设备均采用多频天线和多频滤波器。
目前，实现多频天线的方法包括在辐射贴片上开各种形状的槽，引入电磁场带隙(Electromagnetic Band Gap，EBG)结构，或采用缺陷地结构在接地板上开槽等；实现多频阻带滤波器的常用方法包括在原有滤波器基础上加入带阻单元，使用复合左/右手材料传输线代替传统的微带传输线来产生阻带特性，使用两阶或三阶的阶梯阻抗谐振器来设计带阻滤波器，或采用开口谐振环(Split Ring Resonators，SRR)谐振环结构等。
然而，上述各种实现多频天线或多频阻带滤波器的方法均存在如下明显缺陷：1)阻带带宽较窄且不可控；2)阻带抑制能力不强，难以实现多阻带特性；3)加工较为复杂、尺寸大，不便于扩展。
发明内容
本实用新型实施例提供一种谐振环结构和天线，结构简单，便于扩展，能在满足天线或滤波器对多频、小型化需求的同时，使天线或滤波器达到较强的带外抑制能力。
本实用新型实施例的技术方案是这样实现的：
本实用新型实施例提供一种谐振环结构，所述谐振环结构包括：位于 介质基板一侧的辐射贴片上的开槽环和贴附于介质基板另一侧的至少一个谐振环。
在一实施例中，所述贴附于介质基板另一侧的至少一个谐振环包括两个谐振环。
在一实施例中，所述谐振环为互补开口谐振环。
在一实施例中，所述谐振环的形状为正方形、矩形、六边形、三角形或圆形中的任意一种。
本实用新型实施例还提供一种天线，所述天线包括：介质基板、介质基板一侧的辐射贴片、部署于介质基板表层的微带馈线、用于连接微带馈线和辐射贴片的短路柱、以及由位于辐射贴片上的开槽环和贴附于介质基板另一侧的至少一个谐振环组成的谐振环结构。
在一实施例中，所述辐射贴片的形状为菱形、三角形、矩形或圆形中的任意一种。
本实用新型实施例所提供的谐振环结构和天线，所述谐振环结构包括位于介质基板一侧的辐射贴片上的开槽环和贴附于介质基板另一侧的至少一个谐振环。如此，所述谐振环结构不仅结构简单，便于扩展；而且，可以通过合理调节所述开槽环和谐振环之间的距离及各自的长度来产生不同的耦合效果，从而满足天线或滤波器对多频、小型化的需求，同时还能够使天线或滤波器达到较强的带外抑制能力。
附图说明
图1为本实用新型实施例谐振环结构的组成结构示意图；
图2为本实用新型实施例天线的组成结构示意图；
图3为本实用新型实施例天线的底层结构示意图；
图4为本实用新型实施例天线的顶层结构示意图；
图5为本实用新型实施例天线的俯视图。
具体实施方式
在本实用新型实施例中，谐振环结构包括位于介质基板一侧的辐射贴片上的开槽环和贴附于介质基板另一侧的至少一个谐振环。
其中，所述开槽环的结构由磁场激发，即：在合适的磁场激发模式下，所述开槽环会在谐振频率附近呈现出负的有效磁导率；而所述谐振环是由电场激发的，即：在合适的电场激励模式下，所述谐振环会在谐振频率附近呈现出负的有效磁导率。这样，通过调整所述开槽环和谐振环各自的电长度，当两者的电长度刚好等于所需频率的半波长时，就会产生谐振，得到除了固有谐振频率之外的第二个谐振频率；再通过调整所述开槽环和谐振环两者之间的距离，当两者之间的距离不断发生变化时还会耦合出第三个谐振频率，同时产生一个新的阻带。
进一步地，所述贴附于介质基板另一侧的至少一个谐振环包括两个谐振环，即：在贴附于介质基板另一侧的一个谐振环附近引伸出另一个谐振环。这样，当所述两个谐振环的距离较近时，可以增加阻带带宽；当所述两个谐振环的距离稍远时，可以耦合出第四个谐振频率，同时产生另一个新的阻带。另外，根据所述两个谐振环之间的耦合强度可以调节阻带带宽和带外抑制能力。
如此，与普通的只能产生一个谐振频率的谐振环结构相比，本实用新型实施例所述谐振环结构在相同的尺寸下，可以根据需要产生四个谐振频率，且可以很好地调节谐振频段的带宽，因此，能够在较小的物理长度上实现特定的电长度，滤除不需要的频段。如果将所述谐振环结构应用到天线或滤波器的设计中时，可以有效的降低天线或滤波器的尺寸，满足天线或滤波器对多频段的需求；同时，能够解决相邻频段其他数据业务发射时带来的频段之间干扰问题，从而提高带外抑制能力。
下面结合附图及具体实施例对本实用新型再作进一步详细的说明。
图1为本实用新型实施例谐振环结构的组成结构示意图，如图1所示，所述谐振环结构包括：位于介质基板21一侧的辐射贴片22上的开槽环11和贴附于介质基板21另一侧的一个谐振环12。
进一步地，在一实施例中，如图1所示，所述谐振环结构还包括贴附于介质基板21另一侧的另一个谐振环13。
其中，所述谐振环12和谐振环13可以设置为互补开口谐振环。这样，利用如图1所示的谐振环结构，当所述开槽环11和谐振环12两者的电长度刚好等于所需频率的半波长时，就会产生谐振，得到除了固有谐振频率之外的第二个谐振频率；再通过调整所述开槽环11和谐振环12两者之间的距离，当两者之间的距离不断发生变化时还会耦合出第三个谐振频率，同时产生一个新的阻带。当所述谐振环12和谐振环13的距离较近时，可以增加阻带带宽；当所述谐振环12和谐振环13的距离稍远时，可以耦合出第四个谐振频率，同时产生另一个新的阻带。另外，根据所述谐振环12和谐振环13之间的耦合强度可以调节阻带带宽和带外抑制能力。
这里，所述谐振环12和谐振环13的形状可以为正方形、矩形、六边形、三角形或圆形中的任意一种。
图2为本实用新型实施例天线的组成结构示意图，如图2所示，所述天线包括：介质基板21、介质基板21一侧的辐射贴片22、部署于介质基板21表层的微带馈线23、用于连接微带馈线23和辐射贴片22的短路柱24、以及由位于辐射贴片22上的开槽环11和贴附于介质基板21另一侧的一个谐振环12组成的谐振环结构。
在一实施例中，如图2所示，所述谐振环结构还包括贴附于介质基板21另一侧的另一个谐振环13。
其中，所述谐振环12和谐振环13可以设置为互补开口谐振环。
这里，所述谐振环12和谐振环13的形状可以为正方形、矩形、六边 形、三角形或圆形中的任意一种；所述辐射贴片22的形状可以为菱形、三角形、矩形或圆形中的任意一种；所述介质基板21的材料可以是聚四氟乙烯纤维玻璃板或环氧纤维玻璃板中的任意一种。
需要说明的是，为了更好地体现所述天线的结构，将贴附有辐射贴片22的介质基板21一侧作为天线的底(bottom)层，如图3所示为所述天线的底层结构示意图；将贴附有谐振环12和谐振环13的介质基板21另一侧作为天线的顶(top)层，如图4所示为所述天线的顶层结构示意图。另外，图5所示为所述天线的俯视图。
这样，如图2所示，所述天线从微带馈线23经过短路柱24到达辐射贴片22，所述短路柱24自身的电感以及微带馈线23和辐射贴片22产生的耦合电容，以及辐射贴片22和天线所在无线终端9的接地板8之间的开槽产生的耦合电容相抵消，从而扩展了带宽；辐射贴片22上开槽环11和贴附于介质基板21另一侧的一个谐振环12共同组成了所述谐振环结构。其中，所述开槽环11与谐振环12各自的长度和两者之间的距离是可调的，所以通过所述开槽环11和谐振环12间的耦合可以得到所需频段。
在一应用实例中，所述介质基板21的材质为聚四氟乙烯，介电常数为4.2，天线的整体尺寸为25mm*15mm，整个天线工作的频段可以从低频1.5GHz到高频5GHz，其中，所述开槽环11和所述谐振环12各自的长度分别等于18mm和10mm，两者之间的距离为4.5mm，这样，能够使得天线工作在要求的频段，从而滤除诸如无线局域网络(Wireless Local Area Networks，WLAN)的其它网络对所述天线所属无线终端9的干扰。
在实际应用中，图1所示的谐振环结构可以应用于滤波器中，这种情况下，所述滤波器除了包括自身本来的基本结构组成部分，还包括如图1所示的谐振环结构的组成。这样，通过将本实用新型实施例所述谐振环结构应用于滤波器，能有效地降低滤波器的尺寸，满足滤波器对多频段的需 求；同时，能够解决相邻频段其它数据业务发射时带来的频段之间干扰问题，从而提高带外抑制能力。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。
工业实用性
本实用新型实施例所述谐振环结构包括位于介质基板一侧的辐射贴片上的开槽环和贴附于介质基板另一侧的至少一个谐振环。如此，所述谐振环结构不仅结构简单，便于扩展；而且，可以通过合理调节所述开槽环和谐振环之间的距离及各自的长度来产生不同的耦合效果，从而满足天线或滤波器对多频、小型化的需求，同时还能够使天线或滤波器达到较强的带外抑制能力。

Claims (9)

  1. 一种谐振环结构，所述谐振环结构包括：位于介质基板一侧的辐射贴片上的开槽环和贴附于介质基板另一侧的至少一个谐振环。
  2. 根据权利要求1所述的谐振环结构，其中，所述贴附于介质基板另一侧的至少一个谐振环包括两个谐振环。
  3. 根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述谐振环为互补开口谐振环。
  4. 根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述谐振环的形状为正方形、矩形、六边形、三角形或圆形中的任意一种。
  5. 一种天线，所述天线包括：介质基板、介质基板一侧的辐射贴片、部署于介质基板表层的微带馈线、用于连接微带馈线和辐射贴片的短路柱、以及由位于辐射贴片上的开槽环和贴附于介质基板另一侧的至少一个谐振环组成的谐振环结构。
  6. 根据权利要求5所述的天线，其中，所述辐射贴片的形状为菱形、三角形、矩形或圆形中的任意一种。
  7. 根据权利要求5所述的天线，其中，所述贴附于介质基板另一侧的至少一个谐振环包括两个谐振环。
  8. 根据权利要求5至7任一项所述的天线，其中，所述谐振环为互补开口谐振环。
  9. 根据权利要求5至7任一项所述的天线，其中，所述谐振环的形状为正方形、矩形、六边形、三角形或圆形中的任意一种。
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