用于wlan和wimax的雙頻段mimo倒f天線的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于WLAN和WIMAX的雙頻段MIMO倒F天線，包括基板（1）、接地面（2）、兩個輻射單元（4）、饋源（5），其中所述基板（1）由銅面所覆蓋形成接地面（2）；在接地面（2）的兩個平行面上分別去除銅面形成兩個凹槽（3）；將兩個輻射單元（4）分別放置在兩個凹槽（3）內(nèi)；所述每個輻射單元（4）一端連接有銅塊（7），利用銅塊（7）與凹槽（3）底部的接地面（2）接觸；所述饋源（5）與每個輻射單元（4）連接提供饋電。本實(shí)用新型的天線工作頻率在3.51-3.67GHz、5.72-5.86GHz范圍內(nèi)，諧振頻率分別為3.6GHz和5.8GHz，在雙頻段均能同時接收和發(fā)射來自多個方向的信號，具有較好的MIMO功能。
【專利說明】用于WLAN和WIMAX的雙頻段MI MO倒F天線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種MMO天線，具體涉及一種應(yīng)用于WLAN和WIMAX的雙頻段MIMO倒F天線,屬于通信中倒F天線領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著無線電通訊行業(yè)飛速發(fā)展，無線通信裝置已被大量地使用在人們?nèi)粘Ｉ畹碾娮赢a(chǎn)品中，諸如筆記本電腦、智能手機(jī)、車載電子導(dǎo)航系統(tǒng)等。無線通信裝置通常配置在電子產(chǎn)品內(nèi)部，以內(nèi)置型天線對外進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。內(nèi)置型天線主要包括微帶天線、倒F天線、平面螺旋天線等，倒F天線具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、易于匹配和制作成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于藍(lán)牙、WLAN和WIMAX等無線通信領(lǐng)域。
[0003]近年來，無線局域網(wǎng)(Wireless Local Area Networks, WLAN)得到了廣泛的應(yīng)用，WLAN是利用無線通信技術(shù)在空中傳輸數(shù)據(jù)、話音和視頻信號，使用戶可以靈活地交換信息，基于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)，允許在局域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中使用無需授權(quán)的ISM(Industrial Scientific Medical)頻段中的 5.8GHz (5.725-5.825GHZ)射頻波段，在此頻段可進(jìn)行免費(fèi)無線連接，在諸如家庭、辦公場所、賓館及機(jī)場等眾多場合得到廣泛應(yīng)用。
[0004]全球微波互聯(lián)接入(WorldwideInteroperability for Microwave Access,UMAX)也是一項新興的寬帶無線接入技術(shù)，該技術(shù)基于IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)，能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接，數(shù)據(jù)傳輸距離最大可達(dá)50公里，目前WIMAX主要工作在2.5-2.69GHZ、
3.4-3.69GHZ 和 5.25-5.85GHZ 頻段。
[0005]MMO表示多輸入多輸出，在第四代移動通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中被廣泛采用，在新一代WLAN標(biāo)準(zhǔn)中，通常用于IEEE802.1 In，但也可以用于其他802.11技術(shù)。MMO允許多個天線同時發(fā)送和接收多個空間流，并能夠區(qū)分發(fā)往或來自不同空間方位的信號，從而使空間成為一種可以用于提高性能的資源，并能夠增加無線系統(tǒng)的覆蓋范圍。
[0006]對于應(yīng)用于WLAN和WIMAX領(lǐng)域的天線，要求具有電磁波輻射全向性、低損耗等特點(diǎn)，同時，由于應(yīng)用背景的限制，無線通信設(shè)備的終端越來越向小型化、多功能化等方向發(fā)展，因此對于終端天線的設(shè)計也提出了小型化、多頻帶以及天線對不同方向的信號有良好的接收和發(fā)射功能等要求。
[0007]對于申請?zhí)枮?01010131036.5的專利申請文件中，公開了一種雙頻倒F型天線，通過雙頻倒F型天線的低頻振子呈彎曲狀，從而減小了天線的尺寸，達(dá)到了筆記本電腦機(jī)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展趨勢的需求。但是，它結(jié)構(gòu)單一，不易接收多個方向的信號。而在專利號為ZL200920118137.1的專利文件中，公開了一種二元平面倒F天線陣列，通過利用兩個平面倒F天線的相鄰內(nèi)邊與通槽共同構(gòu)成一個λ /2槽天線，但是它存在中心工作頻率單一、設(shè)計較為復(fù)雜及無MMO功能，且不易與當(dāng)今靈活多變的通信設(shè)備相結(jié)合的缺點(diǎn)。
[0008]因此，增加倒F天線的中心工作頻率以及改變倒F天線的結(jié)構(gòu)使其滿足更多通信設(shè)備，并進(jìn)一步擴(kuò)大倒F天線的應(yīng)用范圍就成為了必須解決的關(guān)鍵問題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于WLAN和WIMAX的雙頻段MMO倒F天線，采用兩個空間距離相近、激勵電流相位分布相差180度的輻射單元天線技術(shù)，該天線工作頻率在3.51-3.67GHz,5.72-5.86GHz范圍內(nèi)，諧振頻率分別為3.6GHz和5.8GHz，天線在3.6GHz頻段和5.8GHz頻段均既能夠同時接收來自多個方向的信號，也能夠同時向多個方向發(fā)射信號，即具有較好的MMO功能。
[0010]本實(shí)用新型具體采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題:
[0011]用于WLAN和WIMAX的雙頻段MMO倒F天線，包括基板、接地面、兩個輻射單元、饋源，其中所述基板由銅面所覆蓋形成接地面；在所述接地面的兩個平行面上分別去除銅面形成兩個凹槽，且兩個凹槽呈中心對稱設(shè)置；將兩個輻射單元對稱地分別放置在兩個凹槽內(nèi)；所述每個輻射單元一端連接有銅塊，在凹槽上與銅塊對應(yīng)位置處設(shè)有第一開孔，所述銅塊穿過第一開孔與凹槽底部的接地面接觸；所述饋源與每個輻射單元連接提供饋電。
[0012]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:將所述接地面的前表面切除。
[0013]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:還包括用于降低回波損耗的短路接線，所述短路接線的一端連接接地面，短路接線的另一端連接輻射單元；所述短路接線包括內(nèi)短路接線和外短路接線。
[0014]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:在所述兩個凹槽上與輻射單元對應(yīng)位置處設(shè)有第二開孔，所述饋源位于第二開孔內(nèi)且與輻射單元連接提供饋電。
[0015]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述第二開孔對應(yīng)輻射單元饋點(diǎn)設(shè)置，所述饋源穿過第二開孔直接連接福射單元饋點(diǎn)。
[0016]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述天線的工作頻率在3.51-3.67GHz和
5.72-5.86GHz范圍內(nèi)，諧振頻率分別為3.6GHz和5.8GHz。
[0017]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述兩個輻射單元均由銅面組成的F形天線構(gòu)成。
[0018]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述基板用FR4材料制成。
[0019]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述基板為長方體或圓柱體結(jié)構(gòu)。
[0020]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述第一開孔和第二開孔均為長方體孔。
[0021]本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案，能產(chǎn)生如下技術(shù)效果:
[0022]本實(shí)用新型的用于WLAN和WIMAX的雙頻段MMO倒F天線，采用兩個空間距離相近的輻射單元，結(jié)合激勵電流相位分布相差180度的輻射單元天線技術(shù)，使得該天線工作頻率可以在3.51-3.67GHz、5.72-5.86GHz范圍內(nèi)，諧振頻率分別為3.6GHz和5.8GHz，天線在3.6GHz頻段和5.8GHz頻段均既能夠同時接收來自多個方向的信號，也能夠同時向多個方向發(fā)射信號，即具有較好的MMO功能。并且，一定程度上提高了穩(wěn)定性、降低天線的回波損耗，實(shí)現(xiàn)低損耗、全向性，可廣泛用于藍(lán)牙和無線局域網(wǎng)等無線通信領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本實(shí)用新型的用于WLAN和WMAX的雙頻段MMO倒F天線的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2是本實(shí)用新型的俯視圖。[0025]圖3是本實(shí)用新型的天線輻射單元為端口的饋電情況下的S (I, I)參數(shù)的仿真曲線圖。
[0026]圖4是本實(shí)用新型的天線輻射單元為端口的饋電情況下的S (2，2)參數(shù)的仿真曲線圖。
[0027]圖5是本實(shí)用新型天線輻射單元為端口的饋電情況下的駐波比參數(shù)的仿真曲線圖。
[0028]其中標(biāo)號解釋:1-基板，2-接地面，3-凹槽，4-輻射單元，5-饋源，6_第二開孔，
7-銅塊，8-第一開孔，9-內(nèi)短路接線，10-外短路接線。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合說明書附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施方式進(jìn)行描述。
[0030]參照圖1，本實(shí)用新型設(shè)計了 一種用于WLAN和WIMAX的雙頻段MMO倒F天線，包括基板1、接地面2、兩個輻射單元4、饋源5，其中所述基板I由銅面所覆蓋形成接地面2 ；在所述接地面2的兩個平行面上分別去除銅面形成兩個凹槽3，且兩個凹槽3呈中心對稱設(shè)置；即在接地面2的上、下表面中心對稱地切除部分銅面，得到兩個凹槽3。將兩個輻射單元4對稱地分別放置在兩個凹槽3內(nèi)；兩個輻射單元4的形狀相同，即均由銅面組成的F形天線構(gòu)成。所述每個輻射單元4 一端連接有銅塊7，通過銅塊7使得輻射單元能夠?qū)崿F(xiàn)接地，為了實(shí)現(xiàn)銅塊7接地，在凹槽3上與銅塊7對應(yīng)位置處設(shè)有第一開孔8，所述銅塊7穿過第一開孔8與凹槽3底部的接地面2接觸實(shí)現(xiàn)接地；所述饋源5用于為每個輻射單元4提供饋電；通過兩個輻射單元4的分部并結(jié)合電磁波輻射相位分布相差180度得到雙頻段天線。
[0031]基板I可以為長方體結(jié)構(gòu)，基板I的兩側(cè)具有相同的結(jié)構(gòu)，且呈中心稱地分設(shè)置，兩個輻射單元4在分別位于上、下表面不相交，但是其兩個饋源提供的電流相位差為180度，使得兩個輻射單元的電磁波輻射方向正交。
[0032]將所述接地面2的前表面切除，切除前表面可以減少銅面對天線所發(fā)射和接收電磁波的吸收作用，從而增加天線的增益。前表面從圖1中看是基板I面對觀看者所能見的面。
[0033]在每個凹槽3上切去兩個大小不等的長方體，得到長方體的用于接地的第一開孔8和用于放置饋源5的第二開孔6，但孔不限于長方體結(jié)構(gòu)，其剖面矩形如圖2所示。
[0034]每個輻射單元4的一端連接銅塊7，其屬于天線輻射單元的一部分，第一開孔8設(shè)置在凹槽3上與銅塊7對應(yīng)位置處，使得銅塊7可以放置在第一開孔8內(nèi)，銅塊7可以穿過第一開孔8與接地面5接觸提供更好的接地。
[0035]第二開孔6用于放置饋源5，其是在每個凹槽3上與輻射單元4對應(yīng)位置處設(shè)置，實(shí)現(xiàn)饋電供應(yīng)。若第二開孔6位于輻射單元4饋點(diǎn)處，饋源5穿過第二開孔6直接連接輻射單元4饋點(diǎn)，縮短饋源5與輻射單元饋點(diǎn)距離，可以更好地提高供電穩(wěn)定性。
[0036]天線還包括用于降低回波損耗的短路接線，短路接線的一端連接接地面2，短路接線的另一端連接輻射單元4 ;短路接線包括內(nèi)短路接線9和外短路接線10，均為銅面，作用為降低天線的回波損耗。
[0037]本實(shí)用新型采用兩個空間距離相近的輻射單元，結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)中公知的激勵電流相位分布相差180度技術(shù)組建天線，該天線的工作頻率在3.51-3.67GHz和5.72-5.86GHz范圍內(nèi)，諧振頻率分別為3.6GHz和5.8GHz ο
[0038]為了驗(yàn)證本實(shí)用新型的天線能夠在雙頻段同時接收來自多個方向的信號，也能夠同時向多個方向發(fā)射信號，特以實(shí)驗(yàn)進(jìn)行證明。
[0039]按照圖1所示結(jié)構(gòu)組建天線，上述天線基板I采用長方體結(jié)構(gòu)，可以用普通的FR4材料制成，厚度為2.6mm,長度為53.0mm,寬度為9.15mm,長方體第一開孔8的剖面矩形長度為2.1mm,寬度為1.8mm,長方體第二開孔6的剖面矩形長度為1.8mm,寬度為1.8mm,基板I為銅面所覆蓋，作為接地面2,厚度為0.018_。
[0040]參照圖3給出了天線兩個輻射單元為端口的饋電情況下的S (I, I)參數(shù)的仿真曲線圖，參照圖4，給出了天線輻射單元為端口的饋電情況下的S (2，2)參數(shù)的仿真曲線圖，從圖中可以看到天線輻射單元4頻率帶寬分別為3.51-3.67GHz,5.72-5.86GHz，天線的諧振頻率分別為3.6GHz和5.8GHz。
[0041]參照圖5給出了天線輻射單元4為端口的饋電情況下的駐波比參數(shù)的仿真曲線圖，從圖中可以看到天線的駐波比系數(shù)VSWR1、VSWR2在3.51-3.67GHz、5.72-5.86GHz波段均小于2.0:1，均能滿足WLAN和WIMAX的指標(biāo)需求。
[0042]本實(shí)用新型的設(shè)計參數(shù)是在一定的理論分析的基礎(chǔ)上選擇的，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明效果良好。此實(shí)施例實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，天線在中心工作頻率為3.6GHz處工作頻段為3.51GHz至
3.67GHz，S11回波損耗為-18.49dB, S22回波損耗為-19.96dB，在中心工作頻率為5.8GHz處工作頻段為5.71GHz至5.86GHz，S11回波損耗為-18.53dB, S22回波損耗為-18.45dB,因此，在3.6GHz頻段和5.8GHz頻段均既能夠同時接收來自多個方向的信號，也能夠同時向多個方向發(fā)射信號，實(shí)現(xiàn)低損耗、全向性，可用于藍(lán)牙和無線局域網(wǎng)等無線通信領(lǐng)域。
[0043]上面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實(shí)用新型宗旨的前提下做出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.用于WLAN和WIMAX的雙頻段MMO倒F天線，其特征在于:包括基板(I)、接地面(2)、兩個輻射單元(4)、饋源(5)，其中所述基板(I)由銅面所覆蓋形成接地面(2);在所述接地面(2)的兩個平行面上分別去除銅面形成兩個凹槽(3)，且兩個凹槽(3)呈中心對稱設(shè)置；將兩個輻射單元(4)對稱地分別放置在兩個凹槽(3)內(nèi)；所述每個輻射單元(4) 一端連接有銅塊(7)，在凹槽(3)上與銅塊(7)對應(yīng)位置處設(shè)有第一開孔(8)，所述銅塊(7)穿過第一開孔(8)與凹槽(3)底部的接地面(2)接觸；所述饋源(5)與每個輻射單元(4)連接提供饋電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于WLAN和WIMAX的雙頻段MIMO倒F天線，其特征在于:將所述接地面(2)的前表面切除。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于WLAN和WIMAX的雙頻段MMO倒F天線，其特征在于:還包括用于降低回波損耗的短路接線，所述短路接線的一端連接接地面(2)，短路接線的另一端連接輻射單元(4);所述短路接線包括內(nèi)短路接線(9)和外短路接線(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用于WLAN和WIMAX的雙頻段MIMO倒F天線，其特征在于:在所述兩個凹槽(3)上與輻射單元(4)對應(yīng)位置處設(shè)有第二開孔(6)，所述饋源(5)位于第二開孔(6)內(nèi)且與輻射單元(4)連接提供饋電。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述用于WLAN和WIMAX的雙頻段MIMO倒F天線，其特征在于:所述第二開孔(6)對應(yīng)輻射單元(4)饋點(diǎn)設(shè)置，所述饋源(5)穿過第二開孔(6)直接連接輻射單元(4)饋點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于WLAN和WIMAX的雙頻段MIMO倒F天線，其特征在于:所述天線的工作頻率在3.51-3.67GHz和5.72-5.86GHz范圍內(nèi)，諧振頻率分別為3.6GHz和5.8GHz。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于WLAN和WIMAX的雙頻段MIMO倒F天線，其特征在于:所述兩個輻射單元(4)均由銅面組成的F形天線構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于WLAN和WIMAX的雙頻段MIMO倒F天線，其特征在于:所述基板(I)用FR4材料制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于WLAN和WIMAX的雙頻段MIMO倒F天線，其特征在于:所述基板(I)為長方體結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述用于WLAN和WIMAX的雙頻段MIMO倒F天線，其特征在于:所述第一開孔(8)和第二開孔(6)均為長方體孔。
【文檔編號】H01Q21/30GK203589209SQ201320746163
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】李家強(qiáng), 游小龍, 李垚, 朱勇安, 丁清源, 唐於烽 申請人:南京信息工程大學(xué)