專利名稱：無線局域網(wǎng)和寬帶無線接入多倍頻程內(nèi)置卡片天線的制作方法
專利說明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實用新型是一種主要用于無線局域網(wǎng)和寬帶無線接入等無線通信系統(tǒng)中作為向空間發(fā)射電磁波或從空間接收電磁波的關(guān)鍵的電子部件，屬于內(nèi)置小天線和小陣列天線的技術(shù)領(lǐng)域。
二背景技術(shù)：
在內(nèi)置小天線和小陣列天線的技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，針對移動通信系統(tǒng)(如GSM和CDMA)中的手機、無線局域網(wǎng)和寬帶無線接入系統(tǒng)中的無線局域網(wǎng)卡及寬帶無線接入網(wǎng)卡中的內(nèi)置小天線和小陣列天線，由于巨大的市場需求和潛力，吸引許多專業(yè)技術(shù)人員去研究開發(fā)具有成本低、體積小、重量輕、電性能優(yōu)異、可靠性高、使用安裝方便、可大批量生產(chǎn)及電性能批量一致性好的內(nèi)置小天線和小陣列天線的產(chǎn)品。根據(jù)不同系統(tǒng)的具體情況，對這類小天線或小陣列天線人們希望達到的基本要求是(1)非常寬的工作頻率帶寬(希望達到多倍頻程的帶寬，以兼容不同頻段和不同系統(tǒng)的應(yīng)用需求)；(2)在所要求的工作頻率帶寬內(nèi)有優(yōu)良的匹配特性；(3)能滿足不同頻段和不同系統(tǒng)對天線輻射特性的要求；(4)損耗小，天線效率高；(5)制造成本低，工藝簡單，可大批量生產(chǎn)；(6)可靠性高；(7)電性能批量一致性好；(8)體積小、重量輕和使用安裝方便等。
同類產(chǎn)品由于對應(yīng)的工作頻率范圍和系統(tǒng)不同，采用的天線形式和結(jié)構(gòu)以及實現(xiàn)的工藝途徑也不同，對相同的工作頻率范圍和系統(tǒng)其采用的天線形式和結(jié)構(gòu)又不同，存在下列缺點(1)工作頻率范圍窄，不能同時兼容不同頻段和系統(tǒng)；(2)采用的天線形式和結(jié)構(gòu)及實現(xiàn)工藝復(fù)雜，如陶瓷天線、鐵氧體天線等；(3)制造成本高；(4)由于陶瓷和鐵氧體材料的損耗，天線效率較低；(5)對相同的工作頻率范圍和系統(tǒng)由于采用的天線形式和結(jié)構(gòu)不同，其工作頻率范圍窄，不能兼容不同的頻段和系統(tǒng)需求，無法同時滿足多系統(tǒng)和多頻段的應(yīng)用。
三、技術(shù)內(nèi)容1、發(fā)明目的本實用新型的發(fā)明目的就是提供一種具有多倍頻程工作頻率帶寬，可同時滿足多個系統(tǒng)和多個頻段的應(yīng)用需求，成本低，制造簡單，電性能優(yōu)良和使用方便的無線局域網(wǎng)和寬帶無線接入多倍頻程內(nèi)置卡片天線。
2、技術(shù)方案
本實用新型的無線局域網(wǎng)和寬帶無線接入多倍頻程內(nèi)置卡片天線由多個單元電路組合而成，即該多倍頻程內(nèi)置卡片天線由一個寬頻帶、低色散的共面波導(dǎo)阻抗變換電路、一個共面波導(dǎo)漸變線阻抗變換器、一個饋電連接段和徑向傳輸?shù)纳刃屋椛淦鹘M成一個天線單元，另一個完全相同的單元間隔一定距離，并行排列，間距中心處用矩形長條接地線段置于兩個單元中間，構(gòu)成一個抗多徑干擾的空間分集二元陣天線。兩個單元通過程控單刀雙擲開關(guān)電路，按時分動態(tài)雙工搜索自動智能選擇模式工作，完成空間分集和抗多徑干擾功能，共面波導(dǎo)阻抗變換電路由變換器G1構(gòu)成，饋電連接段由金屬導(dǎo)帶L1構(gòu)成，扇形輻射器由平面輻射器R1構(gòu)成，其中變換器G1、變換器G2、金屬導(dǎo)帶L1、平面輻射器R1依次相串聯(lián)連接組成一個單元，另一個完全相同的電路單元鏡像對稱，在該兩個單元中間設(shè)有一個矩形長條接地段。
發(fā)射時，信號輸入端P1(P3)的輸入信號經(jīng)低色散的共面波導(dǎo)阻抗變換電路、共面波導(dǎo)漸變線阻抗變換器、饋電連接段和扇形輻射器的輸出端P2(P4)向空間輻射。接收時的空間信號經(jīng)扇形輻射器、饋電連接段、共面波導(dǎo)漸變線阻抗變換器和共面波導(dǎo)阻抗變換電路由P1(P3)輸出。
發(fā)射狀態(tài)下，低色散的共面波導(dǎo)阻抗變換電路的一端P1(P3)為電磁波信號輸入端，低色散的共面波導(dǎo)阻抗變換電路的另一端接共面波導(dǎo)漸變線阻抗變換器的輸入端，共面波導(dǎo)漸變線阻抗變換器的輸出端接饋電連接段的一端，饋電連接段的另一端接扇形輻射器的輸入端(即扇形圓心一端)經(jīng)端口P2(P4)電磁波信號由導(dǎo)行波變換成空間波向空間輻射傳播。
接收狀態(tài)下，信號走向與發(fā)射狀態(tài)相反，來自空間P2(P4)的電磁波信號經(jīng)扇形輻射器由扇形輻射器的扇形圓心一端輸出，接饋電連接段的一端，饋電連接段的另一端接共面波導(dǎo)漸變線阻抗變換器的一端(即發(fā)射狀態(tài)下的輸出端)，共面波導(dǎo)漸變線阻抗變換器的另一端(即發(fā)射狀態(tài)下的輸入端)，接低色散的共面波導(dǎo)阻抗變換電路的一端，經(jīng)低色散的共面波導(dǎo)阻抗變換電路的另一端由P1(P3)輸出。
3、技術(shù)效果(1)由于采用了低色散的共面波導(dǎo)阻抗匹配和變換電路及徑向傳輸?shù)纳刃屋椛淦鳎乖撎炀€的工作頻率范圍被展寬到了多個倍頻程，使得在多倍頻程帶寬內(nèi)都具有優(yōu)良的電性能指標(biāo)和輻射特性，這樣可使一種天線同時滿足多種系統(tǒng)和多個頻段的的應(yīng)用需求，簡化了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，減低了產(chǎn)品造價，提高了產(chǎn)品的電性能和可靠性，并可在許多不同頻段和系統(tǒng)中的便攜式產(chǎn)品中廣泛采用。
(2)由于采用了普通的雙面印刷電路板材料和制造技術(shù)，使其成本低廉，制造簡單，可靠性和成品率高。
(3)由于采用了超寬帶的阻抗匹配和變換電路，以及超寬帶的徑向傳輸扇形輻射器，使其在多個倍頻程頻帶內(nèi)具備優(yōu)異電性能的同時，結(jié)構(gòu)上為卡片形式，而且體積小、重量輕、使用方便。
(4)由于采用了小二元陣天線，即保證了小的體積和重量又有效地利用空間分集方法較好的解決了因?qū)嶋H電磁波信號傳輸產(chǎn)生的多徑干擾，提高了產(chǎn)品性能和使用效果。
四

圖1是本實用新型的電路結(jié)構(gòu)框圖。其中包括兩個完全相同的共面波導(dǎo)阻抗變換電路1、共面波導(dǎo)漸變線阻抗變換器2、饋電連接段3、扇形輻射器4，矩形長條接地段5。
圖2是本實用新型的電原理圖。
五、具體實施方法本實用新型的無線局域網(wǎng)和寬帶無線接入多倍頻程內(nèi)置卡片天線由多個單元電路組合而成，即該多倍頻程內(nèi)置卡片天線由一個寬頻帶、低色散的共面波導(dǎo)阻抗變換電路、一個共面波導(dǎo)漸變線阻抗變換器、一個饋電連接段和徑向傳輸?shù)纳刃屋椛淦鹘M成一個天線單元，另一個完全相同的單元間隔一定距離，間距中心處用矩形長條接地線段置于兩個單元中間，構(gòu)成一個抗多徑干擾的空間分集二元陣天線。以下對上述各部分的實施方案和工作原理分別進行描述。
(1)寬頻帶、低色散的共面波導(dǎo)阻抗變換電路1它由雙面電路板構(gòu)成，背面為接地面，正面有中心導(dǎo)體和兩邊對稱的縫隙及接地面構(gòu)成，正反兩邊的接地面有多個金屬化通孔連接，中心導(dǎo)體的寬度和兩邊對稱縫隙的寬度及雙面電路板的厚度與雙面電路板中間介質(zhì)材料的介電常數(shù)決定了共面波導(dǎo)阻抗變換電路的阻抗，而共面波導(dǎo)阻抗變換電路的長度與工作頻率(或波長)相對應(yīng)，當(dāng)傳輸信號由共面波導(dǎo)阻抗變換電路的一端向另一端傳輸時，相應(yīng)的阻抗會從高阻抗變換到低阻抗或是從低阻抗變換到高阻抗，以實現(xiàn)阻抗匹配，保證信號的正常傳輸。
(2)共面波導(dǎo)漸變線阻抗變換器2與共面波導(dǎo)阻抗變換電路類似，它由雙面電路板構(gòu)成，背面為接地面，正面有中心導(dǎo)體和兩邊對稱的縫隙及接地面構(gòu)成，正反兩邊的接地面有多個金屬化通孔連接，中心導(dǎo)體寬度隨長度方向?qū)ΨQ均勻變化，阻抗高的一端中心導(dǎo)體寬度窄，阻抗低的一端中心導(dǎo)體寬度寬，共面波導(dǎo)漸變線阻抗變換器中心導(dǎo)體寬度隨長度方向由寬變窄，對應(yīng)阻抗由低變高，當(dāng)中心導(dǎo)體寬度隨長度方向由窄變寬，對應(yīng)阻抗由高變低，從而實現(xiàn)阻抗匹配，保證信號的正常傳輸。
(3)饋電連接段3在雙面電路板的正面，由一段與共面波導(dǎo)漸變線阻抗變換器連接端寬度相同的金屬導(dǎo)帶構(gòu)成，完成共面波導(dǎo)漸變線阻抗變換器和徑向傳輸?shù)纳刃屋椛淦鞯倪B接。
(4)徑向傳輸?shù)纳刃屋椛淦?在雙面電路板的正反兩面，具有相同扇角形狀的圖形，正反兩面圖形有多個金屬化通孔連接，這種具有徑向傳輸?shù)纳刃屋椛淦鳎勒諒较騻鬏斁€和寬帶天線理論，這種輻射器具有非常好的寬帶特性。
(5)二元陣天線的組成由一個寬頻帶、低色散的共面波導(dǎo)阻抗變換電路、一個共面波導(dǎo)漸變線阻抗變換器、一個饋電連接段和徑向傳輸?shù)纳刃屋椛淦鹘M成一個天線單元，另一個完全相同的單元間隔一定距離，間距中心處用矩形長條接地線段置于兩個單元中間，構(gòu)成一個抗多徑干擾的空間分集二元陣天線，通常單元間隔取中心頻率的四分之一波長，其原理是利用四分之一波長的開路和短路的傳輸特性來減小二元間的相互干擾，間距中心處的矩形長條接地線段，用于擴展頻率帶寬和寬帶頻率范圍內(nèi)減小二元間的相互干擾。
(6)空間分集二元陣天線和抗多徑干擾的實現(xiàn)空間分集是利用二元天線的輻射特性互補來實現(xiàn)，而抗多徑干擾是由于波的傳輸中多重反射和時延特性，以及波在空中是矢量迭加的原理，這樣空間位置不同信號強弱也不同，同時利用兩個天線按時分動態(tài)雙工搜索自動智能選擇的工作模式，可自動選定接收信號強的天線工作。
根據(jù)以上所述，按照圖2的電原理圖，采用相應(yīng)的印刷電路板加工和制造工藝，便可實現(xiàn)本實用新型。
權(quán)利要求1.一種無線局域網(wǎng)和寬帶無線接入多倍頻程內(nèi)置卡片天線，其特征在于該多倍頻程內(nèi)置卡片天線由共面波導(dǎo)阻抗變換電路(1)、共面波導(dǎo)漸變線阻抗變換器(2)、饋電連接段(3)和徑向傳輸?shù)纳刃屋椛淦?4)依次相串聯(lián)組成一個單元，另一個完全相同的單元間隔一定距離平行排列，在兩個單元之間的縱向?qū)ΨQ軸處用矩形長條接地線段(5)置于兩個單元中間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線局域網(wǎng)和寬帶無線接入多倍頻程內(nèi)置卡片天線，其特征在于共面波導(dǎo)阻抗變換電路(1)由變換器G1構(gòu)成，饋電連接段(3)由金屬導(dǎo)帶L1構(gòu)成，扇形輻射器(4)由平面輻射器R1構(gòu)成，其中變換器G1、變換器G2、金屬導(dǎo)帶L1、平面輻射器R1依次相串聯(lián)連接組成一個單元，另一個完全相同的電路單元鏡像對稱，在該兩個單元中間設(shè)有一個矩形長條接地段(5)。
專利摘要無線局域網(wǎng)和寬帶無線接入多倍頻程內(nèi)置卡片天線是一種主要用于無線局域網(wǎng)和寬帶無線接入等無線通信系統(tǒng)，該天線由共面波導(dǎo)阻抗變換電路、共面波導(dǎo)漸變線阻抗變換器、饋電連接段和徑向傳輸?shù)纳刃屋椛淦饕来蜗啻?lián)組成一個單元，另一個完全相同的單元間隔一定距離平行排列，在兩個單元之間的縱向?qū)ΨQ軸處用矩形長條接地線段置于兩個單元中間；共面波導(dǎo)阻抗變換電路由變換器G1構(gòu)成，饋電連接段由金屬導(dǎo)帶L1構(gòu)成，扇形輻射器由平面輻射器R1構(gòu)成，其中變換器G1、變換器G2、金屬導(dǎo)帶L1、平面輻射器R1依次相串聯(lián)連接組成一個單元，另一個完全相同的電路單元鏡像對稱，在該兩個單元中間設(shè)有一個矩形長條接地段。
文檔編號H01Q1/22GK2571001SQ0226296
公開日2003年9月3日 申請日期2002年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月8日
發(fā)明者戴永勝, 夏新球, 陳威, 陳建華, 高京華 申請人:南京智達康無線通信科技有限公司