專(zhuān)利名稱(chēng)：一種小型化雙頻全向微帶天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于無(wú)線電設(shè)備中天線領(lǐng)域，尤其涉及一種小型化雙頻全向微帶天 線。
背景技術(shù)：
天線是無(wú)線電設(shè)備中的關(guān)鍵部件，它承擔(dān)著能量轉(zhuǎn)換功能和定向輻射(或接收) 的功能，直接決定電磁能量在空間傳輸?shù)男?，影響整個(gè)無(wú)線通信系統(tǒng)工作效果。隨著無(wú) 線通信事業(yè)的蓬勃發(fā)展，對(duì)天線性能提出了許多特殊的和苛刻的要求，蜂窩電話、全球定位 系統(tǒng)(GPS)、合成孔徑雷達(dá)(SAR)、衛(wèi)星通信、個(gè)人通信(GSM 900/DCS1800)，特別是現(xiàn)階段 的第三代移動(dòng)通信，以及今后的第四代移動(dòng)通信等領(lǐng)域，要求天線要同時(shí)具備多頻帶、寬帶 化、結(jié)構(gòu)小型化、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作成本低廉和適合大批量生產(chǎn)等性能。傳統(tǒng)的天線類(lèi)型很難 同時(shí)滿足上述所有性能要求?，F(xiàn)在傳統(tǒng)的雙頻貼片天線是指具有兩個(gè)諧振頻率的貼片天線，它具有貼片天線本 身的一些優(yōu)越性，如重量輕、剖面低、加工方便等。但是，由于雙頻貼片天線的饋電網(wǎng)絡(luò)相對(duì) 來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，尤其在陣列中更為突出。同時(shí)其結(jié)構(gòu)的物理尺寸過(guò)大，天線帶寬較窄，不易 實(shí)現(xiàn)全向輻射，很難滿足現(xiàn)在無(wú)線通信的要求。 還有一些共面波導(dǎo)饋電的雙頻單極子天線，它也具有雙頻和全向輻射的特性，同 時(shí)也具有饋電方便，容易加工制作，但是這種單極子天線物理尺寸比較大，天線帶寬較窄， 也很難滿足現(xiàn)在無(wú)線通信不斷發(fā)展的要求。同時(shí)對(duì)于一些同軸電纜饋電的雙頻全向天線，由于其加工復(fù)雜，不適合批量生產(chǎn)， 并且不易與其他物體共面等缺點(diǎn)，也不能滿足現(xiàn)在無(wú)線通信的一些要求。鑒于此，實(shí)有必要提供一種新型小型化雙頻全向微帶天線以解決上述技術(shù)問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種小型化雙頻全向微帶天線，用于實(shí)現(xiàn)全向輻射，增 加天線帶寬和實(shí)現(xiàn)天線小型化，簡(jiǎn)化饋電方式，降低各通訊系統(tǒng)間的干擾并節(jié)省成本。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種小型化雙頻全向微帶天線，其設(shè)置于包括饋電和輻射單元層、設(shè)置于饋電和 輻射單元層下的介質(zhì)層以及設(shè)置于介質(zhì)層下的金屬地層的PCB上，該天線包括微帶傳輸線 和自微帶傳輸線一端延伸設(shè)置的微帶振子，所述微帶傳輸線另一端位于PCB邊緣，所述微 帶振子包括低頻微帶振子和高頻微帶振子，所述低頻微帶振子包括自微帶傳輸線一側(cè)延伸 的第一微帶振子、自第一微帶振子一端垂直彎折的第二微帶振子、自第二微帶振子一端垂 直彎折的第三微帶振子、自第三微帶振子一端垂直彎折的第四微帶振子、自第四微帶振子 一端垂直彎折的第五微帶振子、自第五微帶振子一端垂直彎折的第六微帶振子以及自第六 微帶振子一端垂直彎折的第七微帶振子；其中，第二、四、六微帶振子互相平行，第一、三、 五、七微帶振子互相平行；所述高頻微帶振子包括自微帶傳輸線另一側(cè)延伸的第八微帶振子、自第八微帶振子一端垂直彎折的第九微帶振子以及自第九微帶振子一端垂直彎折的第 十微帶振子，所述第八、十微帶振子互相平行。新型小型化雙頻全向微帶天線是通過(guò)改進(jìn)創(chuàng)新一些基本和傳統(tǒng)的天線得到，其基 本思想就是通過(guò)一些新的結(jié)構(gòu)和新的方法，來(lái)減小現(xiàn)在天線的物理尺寸，增加天線帶寬， 簡(jiǎn)化饋電方式，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)全向輻射，使這種新型天線能夠滿足當(dāng)前無(wú)線通信中一些現(xiàn)在 天線無(wú)法滿足的要求。新型小型化雙頻全向微帶天線通過(guò)一條微帶傳輸線對(duì)兩個(gè)微帶振子進(jìn)行饋電，實(shí) 現(xiàn)了全向輻射和雙頻工作的目的，改變了傳統(tǒng)雙頻天線饋電方式復(fù)雜的缺點(diǎn)，同時(shí)采用微 帶結(jié)構(gòu)，具有重量輕、剖面低、加工方便等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)彎折的微帶振子代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直線型微 帶振子，達(dá)到減小天線尺寸的目的，使天線實(shí)現(xiàn)了小型化，在無(wú)線通信設(shè)備越來(lái)越小型化的 今天，天線的小型化具有更大的優(yōu)勢(shì)和用處。同時(shí)還在振子彎折處采用了倒角處理，使振子 上的電流更加平滑的流動(dòng)，從而增加了天線的帶寬，還在振子的中心進(jìn)行開(kāi)縫處理，增加了 電流流動(dòng)路徑，達(dá)到了增加了天線帶寬的目的。本實(shí)用新型可以應(yīng)用于蜂窩電話、全球定位系統(tǒng)(GPS)、合成孔徑雷達(dá)(SAR)、衛(wèi) 星通信、個(gè)人通信(GSM 900/DCS1800)，第三代移動(dòng)通信，以及今后的第四代移動(dòng)通信等領(lǐng) 域，本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種新型雙頻微帶天線，可以解決現(xiàn) 在雙頻全向天線中饋電方式復(fù)雜，物理尺寸過(guò)大以及帶寬較窄的問(wèn)題。

圖1為本實(shí)用新型天線結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實(shí)用新型天線金屬地層正視圖；圖3為本實(shí)用新型天線饋電和輻射單元層正視圖；圖4為本實(shí)用新型天線的饋電端口反射系數(shù)仿真曲線；圖5為本實(shí)用新型天線遠(yuǎn)場(chǎng)輻射仿真方向圖(2. 0GHz)。
具體實(shí)施方式
一種小型化雙頻全向微帶天線，其設(shè)置于包括饋電和輻射單元層、設(shè)置于饋電和 輻射單元層下的介質(zhì)層以及設(shè)置于介質(zhì)層下的金屬地層的PCB上，其特征在于該天線包 括微帶傳輸線和自微帶傳輸線一端延伸設(shè)置的微帶振子，所述微帶傳輸線另一端位于PCB 邊緣，所述微帶振子包括低頻微帶振子和高頻微帶振子，所述低頻微帶振子包括自微帶傳 輸線一側(cè)延伸的第一微帶振子、自第一微帶振子一端垂直彎折的第二微帶振子、自第二微 帶振子一端垂直彎折的第三微帶振子、自第三微帶振子一端垂直彎折的第四微帶振子、自 第四微帶振子一端垂直彎折的第五微帶振子、自第五微帶振子一端垂直彎折的第六微帶振 子以及自第六微帶振子一端垂直彎折的第七微帶振子；其中，第二、四、六微帶振子互相平 行，第一、三、五、七微帶振子互相平行；所述高頻微帶振子包括自微帶傳輸線另一側(cè)延伸的 第八微帶振子、自第八微帶振子一端垂直彎折的第九微帶振子以及自第九微帶振子一端垂 直彎折的第十微帶振子，所述第八、十微帶振子互相平行。所述低頻微帶振子呈“方波形”。 該天線的垂直彎折處設(shè)有倒角。所述第一、三、五、七微帶振子的中部設(shè)有矩形開(kāi)縫。具體的，天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)為[0020]在輻射單元層，一段長(zhǎng)度為L(zhǎng) = 30mm,寬度為Wf = 3. 25mm的微帶傳輸線，其特征 阻抗為50歐姆，在微帶傳輸線的尾端連接兩個(gè)微帶振子構(gòu)成天線的輻射單元，分別對(duì)應(yīng)不 同的頻點(diǎn)輻射，對(duì)應(yīng)低頻點(diǎn)工作的輻射體由7段微帶振子組成，對(duì)應(yīng)高頻工作的輻射體由 三段微帶振子組成，其參數(shù)分別為4 = 5. BmmjWL1 = SmmjW1 = 1. 5mm, L2 = 9. 35mm, WL2 = 2. 5mm, W2 = 1. 5mm, SL = 3mm, Sff = 0. 5mm。介質(zhì)層介電常數(shù)為 3. 48，厚度為 1. 524mm。結(jié) 構(gòu)圖如圖2所示。在金屬地層，與作為天線饋電單元的微帶線對(duì)應(yīng)部分被涂敷了金屬，作為饋電單 元的金屬地。金屬地的寬度與介質(zhì)板寬度一致，長(zhǎng)度為微帶線長(zhǎng)度，即30mm。其結(jié)構(gòu)圖如圖 3所示。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)參數(shù)，加工制作了天線模型并進(jìn)行了性能測(cè)試。測(cè)試結(jié)果(參考圖 4)表明該新型小型化雙頻微帶天線的Sll < -IOdB頻率范圍分別從1. 9GHz到2. 2GHz和 從2. 5GHz到2. 75GHz，分別達(dá)到了 14. 6%和10%，同時(shí)天線的物理尺寸也縮小了 38%，表 明該天線具有較寬的阻抗帶寬和很好的小型化特征。本實(shí)用新型小型化雙頻微帶天線通過(guò)改進(jìn)實(shí)用新型一些基本和傳統(tǒng)的天線得到， 其基本思想就是得到滿足當(dāng)前無(wú)線通信的一些要求，通過(guò)彎折的單極振子代替了傳統(tǒng)的 直線型單極振子，達(dá)到減小天線尺寸的目的，尺寸縮小了 38%，為了增加天線的帶寬，在振 子彎折處進(jìn)行了倒角處理，同時(shí)在振子內(nèi)部開(kāi)縫，使天線輸入阻抗的相對(duì)帶寬分別達(dá)到了 14. 6%和10%，同時(shí)還通過(guò)一段微帶線對(duì)兩個(gè)單極振子進(jìn)行饋電，實(shí)現(xiàn)雙頻輻射。新型小型化雙頻全向微帶天線通過(guò)一條微帶傳輸線對(duì)兩個(gè)微帶振子進(jìn)行饋電，實(shí) 現(xiàn)了全向輻射和雙頻工作的目的，改變了傳統(tǒng)雙頻天線饋電方式復(fù)雜的缺點(diǎn)，同時(shí)采用微 帶結(jié)構(gòu)，具有重量輕、剖面低、加工方便等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)彎折的微帶振子代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直線型微 帶振子，達(dá)到減小天線尺寸的目的，使天線實(shí)現(xiàn)了小型化，在無(wú)線通信設(shè)備越來(lái)越小型化的 今天，天線的小型化具有更大的優(yōu)勢(shì)和用處。同時(shí)還在振子彎折處采用了倒角處理，使振子 上的電流更加平滑的流動(dòng)，從而增加了天線的帶寬，還在振子的中心進(jìn)行開(kāi)縫處理，增加了 電流流動(dòng)路徑，達(dá)到了增加了天線帶寬的目的，天線的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。本專(zhuān)利采用了彎折的微帶振子代替?zhèn)鹘y(tǒng)直線型的微帶振子作為天線的輻射體，大 大減小了天線的物理尺寸，通過(guò)在微帶振子彎折處做倒角處理，以及在微帶振子中心處開(kāi) 縫，增加了天線的帶寬，具有很高的創(chuàng)造性。本專(zhuān)利在雙頻帶內(nèi)工作，并具有全向輻射特性，以及小型化和較寬的帶寬，并且很 適合批量生產(chǎn)，非常適合現(xiàn)階段第三代移動(dòng)通信以及今后第四代移動(dòng)通信的應(yīng)用。因此，具 有較高的實(shí)用性。本實(shí)用新型的描述和應(yīng)用是說(shuō)明性的，并非想將本實(shí)用新型的范圍限制在上述實(shí) 施例中。這里所披露的實(shí)施例的變形和改變是可能的，對(duì)于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái) 說(shuō)實(shí)施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本 實(shí)用新型的精神或本質(zhì)特征的情況下，本實(shí)用新型可以以其他形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。在不脫離本實(shí) 用新型范圍和精神的情況下，可以對(duì)這里所披露的實(shí)施例進(jìn)行其他變形和改變。
權(quán)利要求一種小型化雙頻全向微帶天線，其設(shè)置于包括饋電和輻射單元層、設(shè)置于饋電和輻射單元層下的介質(zhì)層以及設(shè)置于介質(zhì)層下的金屬地層的PCB上，其特征在于該天線包括微帶傳輸線和自微帶傳輸線一端延伸設(shè)置的微帶振子，所述微帶傳輸線另一端位于PCB邊緣，所述微帶振子包括低頻微帶振子和高頻微帶振子，所述低頻微帶振子包括自微帶傳輸線一側(cè)延伸的第一微帶振子、自第一微帶振子一端垂直彎折的第二微帶振子、自第二微帶振子一端垂直彎折的第三微帶振子、自第三微帶振子一端垂直彎折的第四微帶振子、自第四微帶振子一端垂直彎折的第五微帶振子、自第五微帶振子一端垂直彎折的第六微帶振子以及自第六微帶振子一端垂直彎折的第七微帶振子；其中，第二、四、六微帶振子互相平行，第一、三、五、七微帶振子互相平行；所述高頻微帶振子包括自微帶傳輸線另一側(cè)延伸的第八微帶振子、自第八微帶振子一端垂直彎折的第九微帶振子以及自第九微帶振子一端垂直彎折的第十微帶振子，所述第八、十微帶振子互相平行。
2.如權(quán)利要求1所述的一種小型化雙頻全向微帶天線，其特征在于該天線的垂直彎 折處設(shè)有倒角。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種小型化雙頻全向微帶天線，其特征在于所述第一、 三、五、七微帶振子的中部設(shè)有矩形開(kāi)縫。
4.如權(quán)利要求1所述的一種小型化雙頻全向微帶天線，其特征在于所述微帶傳輸線 長(zhǎng)度L為30mm，寬度Wf為3. 25mm。
5.如權(quán)利要求1所述的一種小型化雙頻全向微帶天線，其特征在于所述微帶傳輸線 的特征阻抗為50歐姆。
6.如權(quán)利要求1所述的一種小型化雙頻全向微帶天線，其特征在于所述介質(zhì)層介電 常數(shù)為3. 48。
專(zhuān)利摘要一種小型化雙頻全向微帶天線，采用印刷技術(shù)制作在一塊PCB板上；PCB板由饋電和輻射單元層、介質(zhì)層和金屬地層三層構(gòu)成；天線的饋電和輻射單元層由微帶傳輸線和微帶振子組成，微帶傳輸線一端位于PCB邊緣，為天線饋電端口，另一端連接兩個(gè)作為天線輻射單元的微帶振子，以使天線能夠在兩個(gè)頻帶內(nèi)進(jìn)行全向輻射；微帶振子經(jīng)過(guò)彎折處理從而實(shí)現(xiàn)天線小型化，同時(shí)為了增加天線的輸入阻抗帶寬，還在振子彎折處進(jìn)行倒角處理，并在低頻點(diǎn)輻射振子的中心開(kāi)矩形縫。本實(shí)用新型采用微帶饋電方式，雙頻工作，體積小，天線帶寬較寬，實(shí)現(xiàn)了全向輻射，從而簡(jiǎn)化了饋電方式，降低了各通訊系統(tǒng)間的干擾，節(jié)省了成本，適用范圍廣。
文檔編號(hào)H01Q5/01GK201601223SQ20092021173
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2009年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月2日
發(fā)明者林水洋, 王國(guó)勝, 王萍 申請(qǐng)人:上海無(wú)線通信研究中心