專利名稱：緊湊型高隔離度超寬帶雙波段天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型的高隔離度超寬帶雙波段天線，具體地說(shuō)是一種緊湊型高隔離度超寬帶雙波段天線，屬于平面逆F天線領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著電子器件朝著小型化、微型化方向，以及擴(kuò)頻、跳頻技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)通信設(shè)備的寬帶化和小型化提出了越來(lái)越高的要求。UWB ( ul-tra wide band，超寬帶)通信具有通信容量大、保密性好、平均功率密度小、抗多徑干擾能力強(qiáng)等許多優(yōu)點(diǎn)，是21世紀(jì)通信系統(tǒng)的重要發(fā)展方向，它的發(fā)展也要求與之相適應(yīng)的超寬帶天線技術(shù)。超寬帶天線設(shè)計(jì)是超寬帶通信技術(shù)的一個(gè)主要研究方向，在無(wú)線通信、無(wú)線接入、電子對(duì)抗等系統(tǒng)都有著廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的超寬帶天線如對(duì)數(shù)周期天線、等角螺旋阿基米德螺旋天線等，饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)復(fù)雜，尺寸較大，不滿足低功率短距離個(gè)人通信應(yīng)用對(duì)超寬帶天線的小型化要求，且相位中心不固定，應(yīng)用于脈沖無(wú)線電系統(tǒng)中傳輸時(shí)域短脈沖信號(hào)時(shí)有較嚴(yán)重的失真。逆F天線質(zhì)量小，平面結(jié)構(gòu)易于集成，天線頻帶能覆蓋多個(gè)通信頻段，可以減少通信系統(tǒng)所需天線的數(shù)目，進(jìn)而降低系統(tǒng)造價(jià)，并有利于系統(tǒng)的電磁兼容。因此，與傳統(tǒng)超寬帶天線相比，逆F天線極具研究前景和實(shí)用意義。基于IEEE802. 11標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線局域網(wǎng)允許在局域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中使用無(wú)需授權(quán)的 2. 4GHz或5. 3GHz射頻波段進(jìn)行免費(fèi)無(wú)線連接。在實(shí)際應(yīng)用中，2. 4GHz波段常常擁擠不堪， 因而提出了雙波段超寬帶工作天線。該類天線可以同時(shí)工作在2. 4GHz和5. 3GHz波段，大大提高了局域網(wǎng)無(wú)線通信的容量和質(zhì)量。但雙波段天線由于5. 3GHz與2. 4GHz波段頻率相差幾乎2倍，具有較強(qiáng)的互耦，常常導(dǎo)致天線無(wú)法在雙波段下同時(shí)正常工作。目前一般是設(shè)計(jì)具有兩輻射單元的天線，分別工作在5. 3GHz和2. 4GHz波段。為提高隔離度，通常將2個(gè)輻射單元的間距加大，但這大大增加了天線的尺寸，并且駐波比系數(shù)較大。因此設(shè)計(jì)具有高隔離度的緊湊型超寬帶雙波段天線是解決這一問題的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)背景技術(shù)中的不足，提供一種能夠在高隔離度 (<-15dB)下實(shí)現(xiàn)雙波段(2. 4GHz和5. 3GHz)工作的緊湊型超寬帶天線。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案
一種緊湊型高隔離度雙波段超寬帶天線，包括天線基板、以及與基板處于同一水平面內(nèi)且相互并排放置的三個(gè)輻射元件，基板的底面作為接地面；其中，第一輻射元件由一 L形金屬條與一半圓形金屬塊相連構(gòu)成，所述半圓形金屬塊為第一輻射元件的輻射末端；第二輻射元件由一個(gè)S形金屬條與一矩形金屬塊相連構(gòu)成，所述矩形金屬塊為第二輻射元件的輻射末端；第三輻射元件由一 L形金屬條與一橢圓形金屬塊相連構(gòu)成，所述橢圓形金屬塊為第三輻射元件的輻射末端；第一輻射元件和第三輻射元件分別對(duì)稱布置在第二輻射元件的兩側(cè)，所述三個(gè)輻射元件的饋電端分別與基板相連。進(jìn)一步的，本發(fā)明的一種緊湊型高隔離度雙波段超寬帶天線，所述第一輻射元件工作在2. 4GHz波段，第三輻射元件工作在5. 3GHz波段，第二輻射元件工作在4. 2GHz波段。進(jìn)一步的，本發(fā)明的一種緊湊型高隔離度雙波段超寬帶天線，所述天線基板用金屬材料制成，厚度在0. 2mnT0. 5mm，位于基板的邊緣兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)同軸電纜焊接固定
點(diǎn)ο進(jìn)一步的，本發(fā)明的一種緊湊型高隔離度雙波段超寬帶天線，所述第一輻射元件和第二輻射元件采用同軸電纜饋電且共用一個(gè)饋電端，饋電端位于第一輻射元件的L形金屬條與第二輻射元件的S形金屬條的連接處。進(jìn)一步的，本發(fā)明的一種緊湊型高隔離度雙波段超寬帶天線，所述第三輻射元件采用同軸電纜饋電，饋電端位于構(gòu)成所述第三輻射元件的L形金屬條與橢圓形金屬塊的連接處。本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果
本發(fā)明采用三輻射元件天線技術(shù)，其緊湊結(jié)構(gòu)使得整個(gè)UWB天線可以工作在雙波段 (2. 4GHz和5. 3GHz)，隔離度小于_15dB，駐波比小于2，增益約為4dBi，天線效率大于65%。


圖1是雙波段UWB天線平面示意圖。圖2是天線基板平面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是輻射元件3、4平面結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是輻射元件5平面結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是輻射元件3、4饋電端為Pl端口、輻射元件5饋電端為P2端口情況下的S 參數(shù)曲線圖。圖6是輻射元件3、4饋電端為Pl端口、輻射元件5饋電端為P2端口情況下的駐波比曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明
如圖1所示，本發(fā)明的超寬帶天線包括天線基板1、以及與基板1處于同一水平面內(nèi)且相互并排放置的三個(gè)輻射元件，其中三個(gè)輻射元件的饋電端分別與基板相連。其中，輻射元件3由一 L形金屬條與一半圓形金屬塊相連構(gòu)成，半圓形金屬塊為輻射元件3的輻射末端。輻射元件4由一個(gè)S形金屬條與一矩形金屬塊相連構(gòu)成，矩形金屬塊為輻射元件4的輻射末端。輻射元件5由一 L形金屬條與一橢圓形金屬塊相連構(gòu)成，橢圓形金屬塊為輻射元件5的輻射末端。通過每個(gè)輻射元件結(jié)構(gòu)的特殊設(shè)計(jì)，可以有效的改善輻射元件表面的電流分布， 進(jìn)而改善由表面電流所激勵(lì)的輻射場(chǎng)分布，從而提高天線在兩個(gè)工作波段內(nèi)的隔離度。此外不同的輻射元件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形成了不同的輻射阻抗，進(jìn)而可以降低天線在工作波段內(nèi)的駐波比。輻射元件3和輻射元件5分別對(duì)稱布置在輻射元件4的兩側(cè)，這樣可以提高輻射元件3和輻射元件5的隔離度以及降低其駐波比。天線基板1可以用銅板、鋁板等金屬材料制成，厚度在0. 2mnT0. 5mm,同軸電纜焊接固定點(diǎn)2位于基板1的邊緣兩側(cè)，基板底面作為接地面。參照?qǐng)D2和圖3，輻射元件3和輻射元件4采用和基板1 一樣的材料制成，具體實(shí)現(xiàn)可以在一整塊金屬材料板上，通過線切割工藝或激光切割工藝制成圖2和圖3所示的圖樣。參照?qǐng)D3，輻射元件3和輻射元件4共用一個(gè)饋電，可以使得在輻射元件3和輻射元件4形成的表面電流分布所激勵(lì)的輻射與輻射元件5形成的表面電流分布所激勵(lì)的輻射具有更高的隔離度，饋電采用同軸電纜，饋電端如圖1所示位于6處。參照?qǐng)D4，輻射元件5采用同軸電纜饋電，饋電端如圖1所示位于7處。輻射元件4的引入干擾了輻射元件3和輻射元件5的互耦，從而增加了 2. 4GHz和 5. 3GHz兩個(gè)波段的隔離度。圖5給出了輻射元件3、4的饋電端為Pl端口、輻射元件5的饋電端為P2端口情況下的S參數(shù)仿真曲線圖，從圖中可以看到輻射元件3、4、5相互之間的S12 (耦合度)在 2. 4GHz 2. 5GHz 波段、4. 2GHz 4. 75GHz 波段以及 5. 15GHz 5. 825GHz 波段均小于 _15dB。圖6給出了輻射元件3、4的饋電端6為Pl端口、輻射元件5的饋電端7為P2端口情況下的駐波比參數(shù)的仿真曲線圖，從圖中可以看到輻射元件3、4、5相互之間的駐波比系數(shù)在2. 4GHz 2. 5GHz波段、4. 2GHz 4. 75GHz波段以及5. 15GHz 5. 825GHz波段均小于2. 0。
權(quán)利要求
1.一種緊湊型高隔離度雙波段超寬帶天線，其特征在于包括天線基板(1)、以及與基板(1)處于同一水平面內(nèi)且相互并排放置的三個(gè)輻射元件，基板(1)的底面作為接地面； 其中，第一輻射元件(3)由一 L形金屬條與一半圓形金屬塊相連構(gòu)成，所述半圓形金屬塊為第一輻射元件(3)的輻射末端；第二輻射元件(4)由一個(gè)S形金屬條與一矩形金屬塊相連構(gòu)成，所述矩形金屬塊為第二輻射元件(4)的輻射末端；第三輻射元件(5)由一 L形金屬條與一橢圓形金屬塊相連構(gòu)成，所述橢圓形金屬塊為第三輻射元件(5)的輻射末端；第一輻射元件(3)和第三輻射元件(5)分別對(duì)稱布置在第二輻射元件(4)的兩側(cè)，所述三個(gè)輻射元件的饋電端分別與基板相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種緊湊型高隔離度雙波段超寬帶天線，其特征在于所述第一輻射元件(3)工作在2. 4GHz波段，第三輻射元件(5)工作在5. 3GHz波段，第二輻射元件⑷工作在4. 2GHz波段。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種緊湊型高隔離度雙波段超寬帶天線，其特征在于所述天線基板(1)用金屬材料制成，厚度在0. 2mnT0. 5mm，位于基板(1)的邊緣兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)同軸電纜焊接固定點(diǎn)(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種緊湊型高隔離度雙波段超寬帶天線，其特征在于所述第一輻射元件(3)和第二輻射元件(4)采用同軸電纜饋電且共用一個(gè)饋電端，饋電端位于第一輻射元件(3)的L形金屬條與第二輻射元件(4)的S形金屬條的連接處(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種緊湊型高隔離度雙波段超寬帶天線，其特征在于所述第三輻射元件(5)采用同軸電纜饋電，饋電端位于構(gòu)成所述第三輻射元件(5)的L形金屬條與橢圓形金屬塊的連接處(7)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種緊湊型高隔離度雙波段超寬帶天線，包括天線基板(1)、以及與基板(1)處于同一水平面內(nèi)且相互并排放置的三個(gè)輻射元件，基板(1)的底面作為接地面；其中，第一輻射元件(3)由一L形金屬條與一半圓形金屬塊相連構(gòu)成，第二輻射元件(4)由一個(gè)S形金屬條與一矩形金屬塊相連構(gòu)成，第三輻射元件(5)由一L形金屬條與一橢圓形金屬塊相連構(gòu)成，第一輻射元件(3)和第三輻射元件(5)分別對(duì)稱布置在第二輻射元件(4)的兩側(cè)，所述三個(gè)輻射元件的饋電端分別與基板相連。本發(fā)明采用雙饋電三輻射元件天線技術(shù)，使得天線可以工作在雙波段，耦合度小于-15dB(對(duì)應(yīng)隔離度大于15dB)，駐波比小于2，增益約為4dBi，天線效率大于65%。
文檔編號(hào)H01Q5/00GK102570010SQ201210085970
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月28日
發(fā)明者于兵, 周俊萍, 周勇, 成浩, 李家強(qiáng), 王友保, 王峰, 王金虎, 祁博宇, 葛俊祥 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)