專利名稱：新型四頻平面倒f天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型四頻平面倒F天線，該天線可廣泛應(yīng)用于無線通信技術(shù)領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，無線通信設(shè)備的終端越來越向小形化、多功能化等方 向發(fā)展，因此對(duì)于終端天線的設(shè)計(jì)也提出了小形、多頻帶的要求。平面倒F天線具有平面和 垂直兩種極化特性，結(jié)構(gòu)緊湊、便于集成、制作簡單、成本低、同時(shí)后向輻射較小、比吸收率 (SpecificAbsorption Rates)低。這讓平面倒F天線非常適用于移動(dòng)通信的終端之中。
通過對(duì)相關(guān)資料的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，在國內(nèi)，還沒有提出能同時(shí)工作于RFID、 GSM、 WCDMA和WIMAX四頻段平面倒F天線；在國外，2004年3月Hwee Siang Tan等人在IEEE antenna andwireless propagation letters (天線與無線傳輸快矛艮)，第3巻發(fā)表了 "New compact six-bandinternal antenna"(—種新的內(nèi)置緊湊形六頻天線)"，在該文中提出了 在雙層輻射貼片上開一個(gè)U形缺口來實(shí)現(xiàn)六頻工作，但該結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，同時(shí)天線尺寸也較 大，不利于移動(dòng)通信。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種新型四頻平面倒F天線，
能工作于四頻段-RFID(915MHz) 、 GSM(1800MHz) 、 WCDMA(2000MHz)和WIMAX(2. 45GHz)。
本發(fā)明的理論基礎(chǔ)是微帶天線分析理論。對(duì)微帶天線分析比較成熟的理論是由美籍華裔教 授羅遠(yuǎn)祉(Y. T. Lo)于1979年提出的空腔模型理論，現(xiàn)在已經(jīng)成為微帶天線分析的基本理 論。該理論認(rèn)為微帶天線可以看出四壁是磁壁，上下為電壁的腔體，首先計(jì)算腔體內(nèi)的內(nèi) 場，進(jìn)而計(jì)算輻射縫隙的等效磁流，最后計(jì)算天線的遠(yuǎn)場。而平面倒F天線由于一段短接， 因此可以看成是上下為電壁，四周為三面磁壁一面電壁的腔體，其余分析步驟同微帶天線。 根據(jù)理論分析，對(duì)于接地等效為無限大的矩形輻射單元，平面倒F天線的諧振頻率可以由 下式估算X=^g (1) 其中&為諧振頻率，C為光速，lp和Wp為矩形諧振單元的長度和寬度。
對(duì)于n形槽，諧振頻率的估算公式可以修正為, = 4"C) (2) 其中a為修正因子，在這里n形槽和矩形貼片的邊緣相對(duì)位置有關(guān)。lp和Wp為
n形槽的長度和寬度。 本發(fā)明針對(duì)RFID、GSM、WCDMA和WIMAX同時(shí)應(yīng)用于無線通信技術(shù)領(lǐng)域的要求，為了 實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，本發(fā)明的構(gòu)思是
通過在傳統(tǒng)平面倒F天線實(shí)現(xiàn)多頻的U形、L形開槽方式基礎(chǔ)上改變饋電形式，
在雙層矩形貼片開出雙n型槽，得到三頻天線；然后在頂層貼片與接地板中間處加載與 頂層相同的第二層貼片，耦合出第四個(gè)頻段，從而得到工作于四頻段——RFID(915MHz)、 GSM (1800MHz) 、WCDMA (2000MHz)和WIMAX (2. 45GHz)的一種新型平面倒F天線。
根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案 —種新型四頻平面倒F天線，包括頂層矩形貼片通過短路壁和蝶形貼片接連下面
的接地板，其特征在于所述頂層矩形貼片上開有雙n型槽，構(gòu)成三頻天線；在所述頂層矩形
貼片與接地板中間處有一個(gè)加載矩形貼片，加載矩形貼片同樣通過短路壁與接地板連接，
加載矩形貼片與頂層矩形貼片，也開有雙n型槽，耦合出第四個(gè)頻段，構(gòu)成四頻天線。
上述倒f天線中，所述雙n型槽中的小n型槽位于大n型槽中央，小n型槽的二 條平行槽寬度與大n型槽的二條平行槽寬度相同，小n型槽的一條橫槽與大n型槽的一條 橫槽寬度相同。 上述倒F天線中，所述雙n型槽的n型槽中心線與所在的頂層矩形貼片或加載矩 形貼片的中心線重合。 上述倒F天線中，所述頂層矩形貼片、加載矩形貼片和接地板之間的介質(zhì)均為空
氣，饋電僅一個(gè)，從接地板通過蝶形貼片饋入頂層矩形貼片，饋電位于雙n型槽對(duì)稱軸和頂 層矩形貼片邊緣上。 上述倒F天線中，所述短路壁為矩形貼片，位于頂層矩形貼片和加載矩形貼片的
邊緣處，所述蝶形貼片位于雙n型槽對(duì)稱軸和頂層矩形貼片邊緣上。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)本
發(fā)明的天線中頂層矩形貼片和加載矩形貼片中均有n型槽，可工作在四個(gè)頻段。這種天線 結(jié)構(gòu)簡單，容易制作，易于調(diào)節(jié)，可廣泛應(yīng)用于無線通信領(lǐng)域。 在本發(fā)明的天線結(jié)構(gòu)中，頂層矩形貼片作為輻射元O，產(chǎn)生低諧振頻率 f。(RFID (915MHz));較大的II型槽所圍的縫隙部分作為輻射元l，產(chǎn)生中間諧振頻率 ^ (WCDMA(2000MHz));較小的II型槽所圍的縫隙部分作為輻射元2，產(chǎn)生高頻諧振頻率 f2(WIMAX(2. 45GHz));加載的位于頂層貼片和接地板之間的貼片耦合出新的頻率諧振點(diǎn)
f 3 (GSM (1800MHz))。本發(fā)明可以得到工作于四頻段-RFID (915MHz) 、 GSM (1800MHz)、
WCDMA (2000MHz)和WIMAX (2. 45GHz)的一種新型平面倒F天線。


圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的新型四頻平面倒F天線的俯視圖。
圖2為本發(fā)明圖1示例的第二層貼片俯視圖。
圖3為圖1的左視圖。
圖4為圖3的左視圖。 圖5為圖1示例的四頻平面倒F天線仿真的頻率特性圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖詳述如下 實(shí)施例一 參見圖1、圖2、圖3和圖4，本新型四頻平面倒F天線包括頂層矩形貼片通過短路壁和蝶形貼片接連下面的接地板，其特征在于所述頂層矩形貼片上開有雙n型
槽，構(gòu)成三頻天線；在所述頂層矩形貼片與接地板中間處有一個(gè)加載矩形貼片，加載矩形貼
片同樣通過短路壁與接地板連接，加載矩形貼片與頂層矩形貼片，也開有雙n型槽，耦合出 第四個(gè)頻段，構(gòu)成四頻天線。
實(shí)施例二 本實(shí)施例基本上與實(shí)施例相同，特別之處如下上述雙TI型槽2中的
小n型槽位于大n型槽中央，小n型槽的二條平行槽寬度與大n型槽的二條平行槽寬度相 同，小n型槽的一條橫槽與大n型槽的一條橫槽寬度相同。雙n型槽2的n型槽中心線與 所在的頂層矩形貼片3或加載矩形貼片7的中心線重合。頂層矩形貼片3、加載矩形貼片7
和接地板6之間的介質(zhì)均為空氣，饋電僅一個(gè)，從接地板6通過蝶形貼片5饋入頂層矩形貼 片3，饋電位于雙n型槽對(duì)稱軸和頂層矩形貼片3邊緣上。短路壁4為矩形貼片，位于頂層
矩形貼片3和加載矩形貼片7的邊緣處，所述蝶形貼片5位于雙n型槽對(duì)稱軸和頂層矩形
貼片3邊緣上。 構(gòu)建本天線過程中，首先確定整個(gè)矩形貼片的長度和寬度，調(diào)節(jié)矩形短路片和饋 線的位置，設(shè)計(jì)出工作于915MHz的單頻PIFA天線，然后根據(jù)公式(1)和(2)計(jì)算出開出 內(nèi)、外側(cè)的兩個(gè)U形槽的尺寸，從而得到&、 f2兩個(gè)頻段。通過在頂層貼片和接地板之間加 入一層加載矩形貼片7，將引入一個(gè)新的頻率諧振&。為了得到更好的阻抗匹配參數(shù)和更 大的帶寬，我們用了蝶形貼片5饋線和加載矩形貼片7，蝶形貼片5饋線主要改善天線的帶 寬特性。對(duì)以上所述的天線進(jìn)行統(tǒng)一建模仿真，得到的結(jié)果如圖5所示，本發(fā)明的頻率特 性是回波損耗參數(shù)。其中，橫坐標(biāo)表示頻率分量，單位為GHz ;縱坐標(biāo)代表幅度變量，單位為 dB。可以看至lj，在RFID、GSM、WCDMA和WIMAX頻段，回波損耗參數(shù)的幅值均小于-10dB，得到 了 RFID、GSM、WCDMA和WIMAX四頻段工作的實(shí)用天線。
權(quán)利要求
一種新型四頻平面倒F天線，包括頂層矩形貼片(3)通過短路壁(4)和蝶形貼片(5)接連下面的接地板(6)，其特征在于所述頂層矩形貼片(3)上開有雙∏型槽(2)，構(gòu)成三頻天線；在所述頂層矩形貼片(3)與接地板中間處有一個(gè)加載矩形貼片(7)，加載矩形貼片(7)同樣通過短路壁(4)與接地板(6)連接，加載矩形貼片(7)與頂層矩形貼片(3)，也開有雙∏型槽(2)，耦合出第四個(gè)頻段，構(gòu)成四頻天線。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的新型四頻平面倒F天線，其特征在于所述雙n型槽(2)中的小n型槽位于大n型槽中央，小n型槽的二條平行槽寬度與大n型槽的二條平行槽寬度相 同，小n型槽的一條橫槽與大n型槽的一條橫槽寬度相同。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型四頻平面倒F天線，其特征在于所述雙n型槽(2)的n 型槽中心線與所在的頂層矩形貼片(3)或加載矩形貼片(7)的中心線重合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型四頻平面倒F天線，其特征在于所述頂層矩形貼片(3)、 加載矩形貼片(7)和接地板(6)之間的介質(zhì)均為空氣，饋電僅一個(gè)，從接地板(6)通過蝶形 貼片(5)饋入頂層矩形貼片(3)，饋電位于雙n型槽對(duì)稱軸和頂層矩形貼片(3)邊緣上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型四頻平面倒F天線，其特征在于所述短路壁(4)為矩形 貼片，位于頂層矩形貼片(3)和加載矩形貼片(7)的邊緣處，所述蝶形貼片(5)位于雙n型 槽對(duì)稱軸和頂層矩形貼片(3)邊緣上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型四頻平面倒F天線。本發(fā)明通過在傳統(tǒng)平面倒F天線基礎(chǔ)上，改變饋電形式，在雙層矩形貼片開出雙∏型槽，得到三頻天線；然后在頂層貼片與接地板中間處加載與頂層相同的第二層貼片，耦合出第四個(gè)頻段，從而得到工作于四頻段——RFID(915MHz)、GSM(1800MHz)、WCDMA(2000MHz)和WIMAX(2.45GHz)的一種新型平面倒F天線。這種天線結(jié)構(gòu)簡單、容易制作、易于調(diào)節(jié)，可廣泛應(yīng)用于無線通信領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H01Q5/01GK101710646SQ200910199590
公開日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月26日
發(fā)明者孫權(quán), 楊卓琦, 沈旭, 王子華, 高山 申請(qǐng)人:上海大學(xué)