一種以阿基米德螺旋線ebg結構為地板的pifa天線的制作方法
【專利摘要】一種以阿基米德螺旋線EBG結構為地板的PIFA天線，它涉及一種PIFA天線，具體涉及一種以阿基米德螺旋線EBG結構為地板的PIFA天線。本發(fā)明為了解決現有PIFA天線輻射效率較低，天線整體體積較大的問題。本發(fā)明包括輻射片、短路板、地板、同軸內導體和同軸外導體，輻射片、地板由上至下依次并排平行設置，輻射片左端的端部通過短路板與地板左端的端部連接，同軸外導體豎直設置在地板左端的下方，且同軸外導體的上端與地板左端的下表面連接，同軸內導體豎直設置在輻射片與地板之間，且同軸內導體的上端與輻射片左端的下表面連接。本發(fā)明用于無線通信領域。
【專利說明】—種以阿基米德螺旋線EBG結構為地板的PIFA天線
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種PIFA天線，具體涉及一種以阿基米德螺旋線EBG結構為地板的PIFA天線，屬于無線通信領域。
【背景技術】
[0002]基于手機平臺的射頻識別是把RFID閱讀器與作為移動通信終端的手機相結合，以RFID技術為手段，通過移動通信網絡平臺快速獲取信息的新技術。PIFA天線自產生以來，因為它尺寸較小，可以充分利用PCB板作為接地面，并通過接地片將諧振長度鎖銷為四分之一波長，一直是內置天線的主要形式。EGB(電磁帶隙)結構所特有的頻率帶隙特性，使得它作為一種新型的人工電磁結構，在微波以及毫米波的頻段中有著非常廣泛的應用，其中作為天線的反射板在提高天線輻射效率方面得到顯著應用。但是，又由于EBG結構自身固有的周期性的特點，導致它想要達到目標的電特性時，往往具有很大的尺寸，會很大程度上的增加系統(tǒng)體積，因而在與集成電路系統(tǒng)的綜合中受到很大的制約。
【發(fā)明內容】
[0003]本發(fā)明為解決現有PIFA天線輻射效率較低，天線整體體積較大的問題，進而提出一種以阿基米德螺旋線EBG結構為地板的PIFA天線。
[0004]本發(fā)明為解決上述問題采取的技術方案是:本發(fā)明包括輻射片、短路板、地板、同軸內導體和同軸外導體，輻射片、地板由上至下依次并排平行設置，輻射片左端的端部通過短路板與地板左端的端部連接，同軸外導體豎直設置在地板左端的下方，且同軸外導體的上端與地板左端的下表面連接，同軸內導體豎直設置在輻射片與地板之間，且同軸內導體的上端與輻射片左端的下表面連接，同軸內導體的下端穿過地板左端的上表面插裝在同軸外導體內，輻射片和地板均為長方形板體，輻射片一條長邊的中部開有第一矩形缺口，輻射片另一條長邊上開有兩個第二矩形缺口，且兩個第二矩形缺口位于第一矩形缺口的兩側，地板上表面的中部開有第一長條形凹槽，且每個第一長條形凹槽沿長度方向的中心線與地板沿長度方向的中心線重合，地板的上表面上開有多個第二長條形凹槽，每個第二長條形凹槽沿長度方向的中心線均與地板沿寬度方向的中心線平行，第一長條形凹槽與多個第二長條形凹槽將地板的上表面分成多個單元格，每個所述單元格內均設有一個阿基米德螺線凹槽，每個阿基米德螺線凹槽的中心開有通孔。
[0005]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的諧振頻段為0.78G?0.99GHz，頻帶寬度為
0.21GHz，中心頻率為0.89GHz。而實測諧振頻段為0.76G?1.05GHz，頻帶寬度為0.29GHz，中心頻率為0.9IGHz0盡管有一定的頻率偏移，但本發(fā)明用于超高頻段射頻閱讀器，仍然是滿足設計要求的，覆蓋0.92G?0.925GHz。天線測試增益為3.13dB,比傳統(tǒng)平面倒F天線的2.57dB增加了 0.56dB，可見EBG地板的使用可以有效抑制天線的表面波和后向輻射，改善了天線的輻射性能。在微波暗室對天線的XOY面方向圖進行了測試，并且與沒有加載EBG結構的傳統(tǒng)平面倒F天線的方向圖進行了對比，加載了螺旋型EBG結構的平面倒F天線的后向輻射減小，主瓣變大，主輻射方向更加突出，所以加載了 EBG結構的PIFA天線方向性更好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]圖1是本發(fā)明的主視圖，圖2是輻射片的俯視圖，圖3是地板的俯視圖，圖4是阿基米德螺旋型EBG-PIFA的I Sll |結果，圖5是螺旋EBG-PIFA與傳統(tǒng)PIFA方向圖。
【具體實施方式】
[0007]【具體實施方式】一:結合圖1至圖5說明本實施方式，本實施方式所述一種以阿基米德螺旋線EBG結構為地板的PIFA天線包括輻射片1、短路板2、地板3、同軸內導體4和同軸外導體5，輻射片1、地板3由上至下依次并排平行設置，輻射片I左端的端部通過短路板2與地板3左端的端部連接，同軸外導體5豎直設置在地板3左端的下方，且同軸外導體5的上端與地板3左端的下表面連接，同軸內導體4豎直設置在輻射片I與地板3之間，且同軸內導體4的上端與輻射片I左端的下表面連接，同軸內導體4的下端穿過地板3左端的上表面插裝在同軸外導體5內，輻射片I和地板3均為長方形板體，輻射片I 一條長邊的中部開有第一矩形缺口 1-1，輻射片I另一條長邊上開有兩個第二矩形缺口 1-2，且兩個第二矩形缺口 1-2位于第一矩形缺口 1-1的兩側，地板3上表面的中部開有第一長條形凹槽3-1，且每個第一長條形凹槽3-1沿長度方向的中心線與地板3沿長度方向的中心線重合，地板3的上表面上開有多個第二長條形凹槽3-2，每個第二長條形凹槽3-2沿長度方向的中心線均與地板3沿寬度方向的中心線平行，第一長條形凹槽3-1與多個第二長條形凹槽3-2將地板3的上表面分成多個單元格，每個所述單元格內均設有一個阿基米德螺線凹槽3-3，每個阿基米德螺線凹槽3-1的中心開有通孔。
[0008]本實施方式中阿基米德螺線凹槽3-3的標準極坐標方程為:r ( Θ ) = a+b ( Θ )，式中:b是阿基米德螺旋線系數，單位是mm/°，表示每旋轉I度時極徑的增加(或減小)量；Θ是極角，單位為度，表示阿基米德螺旋線轉過的總度數；a是當Θ =0°時的極徑，單位mm,改變參數a將改變螺線形狀，b控制螺線間距離。地板3為微帶形式，采用印刷電路板工藝，阿基米德螺旋線采用凹形加工，上層金屬層厚度為0.1mm，中間層介質層厚度為2mm，地板厚度0.1mm。
[0009]【具體實施方式】二:結合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式所述一種以阿基米德螺旋線EBG結構為地板的PIFA天線的輻射片I的長度為40mm，輻射片I的寬度為20mm，第一矩形缺口 1-1與輻射片I左端之間的距離LI為20mm，鄰近輻射片I左端的第二矩形缺口 1-2與輻射片I左端之間距離L2為10mm，遠離輻射片I左端的第二矩形缺口 1_2與輻射片I左端之間的距離L3為30mm，第一矩形缺口 1-1的寬度為9mm，第一矩形缺口 1-1的深度為16mm,每個第二矩形缺口 1-2的寬度為9mm,每個第二矩形缺口 1-2的深度為16mm。
[0010]本實施方式的技術效果是:如此設置，增加了電流路徑，增大電長度，降低了天線的諧振頻率，保證了天線諧振在所需頻點，諧振深度加深，使得天線帶寬增寬，同時滿足了天線的機械強度。其它組成及連接關系與【具體實施方式】一相同。
[0011]【具體實施方式】三:結合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式所述一種以阿基米德螺旋線EBG結構為地板的PIFA天線的短路板2的寬度為2mm，短路板2的長度為10mm。
[0012]本實施方式的技術效果是:如此設置，使得天線諧振在所需頻點，且諧振深度較深。其它組成及連接關系與【具體實施方式】一相同。
[0013]【具體實施方式】四:結合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式所述一種以阿基米德螺旋線EBG結構為地板的PIFA天線的地板3的寬度為20mm，地板3的長度為40mm，輻射片I下表面與地板3上表面之間的距離為10mm。
[0014]本實施方式的技術效果是:如此設置，有利于天線的能量輻射，且盡可能的減小體積。其它組成及連接關系與【具體實施方式】一相同。
[0015]【具體實施方式】五:結合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式所述一種以阿基米德螺旋線EBG結構為地板的PIFA天線的同軸內導體4的軸線與地板3左端之間的距離L4為 3mm η
[0016]本實施方式的技術效果是:如此設置，使得天線的阻抗匹配得到滿足，諧振深度較深。其它組成及連接關系與【具體實施方式】一相同。
[0017]【具體實施方式】六:結合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式所述一種以阿基米德螺旋線EBG結構為地板的PIFA天線的每個阿基米德螺線凹槽3-3的寬度為0.5mm,每個阿基米德螺線凹槽3-3中心的通孔的直徑為0.2mm，第一長條形凹槽3_1的寬度為0.5mm,每個第二長條形凹槽3-2的寬度我0.5mm。
[0018]本實施方式的技術效果是:如此設置，隨著螺旋線圈數的增加，增加了結構的等效電感，降低了諧振頻率，拓展了帶寬，諧振頻率達到0.9IG?0.93GHz，達到了工作需要。其它組成及連接關系與【具體實施方式】一相同。
[0019]工作原理
[0020]本發(fā)明采用螺旋結構增加電感的方式降低諧振頻率到所需頻率，并且通過改變阿基米德螺旋線的圈數可以使得EBG工作在不同的頻段，這樣使得阿基米德螺旋線的使用范圍大大增加，本發(fā)明應用于超高頻段，當螺旋的圈數為4.1圈時，諧振頻率達到0.91G?
0.93GHz，正好滿足射頻識別閱讀器0.92?0.925GHz的工作范圍。同時在每個螺旋結構的中心都添加了金屬化過孔，它的作用是，使得整個EBG結構可以構成LC并聯(lián)諧振回路，然后使整個結構諧振在目標頻率上。
【權利要求】
1.一種以阿基米德螺旋線EBG結構為地板的PIFA天線，其特征在于:所述一種以阿基米德螺旋線EBG結構為地板的PIFA天線包括輻射片(I)、短路板(2)、地板(3)、同軸內導體(4)和同軸外導體(5)，輻射片(I)、地板(3)由上至下依次并排平行設置，輻射片(I)左端的端部通過短路板(2)與地板(3)左端的端部連接，同軸外導體(5)豎直設置在地板(3)左端的下方，且同軸外導體(5)的上端與地板(3)左端的下表面連接，同軸內導體(4)豎直設置在輻射片(I)與地板(3)之間，且同軸內導體(4)的上端與輻射片(I)左端的下表面連接，同軸內導體(4)的下端穿過地板(3)左端的上表面插裝在同軸外導體(5)內，輻射片(I)和地板(3)均為長方形板體，輻射片(I) 一條長邊的中部開有第一矩形缺口(1-1)，輻射片(I)另一條長邊上開有兩個第二矩形缺口(1-2)，且兩個第二矩形缺口(1-2)位于第一矩形缺口(1-1)的兩側，地板(3)上表面的中部開有第一長條形凹槽(3-1)，且每個第一長條形凹槽(3-1)沿長度方向的中心線與地板(3)沿長度方向的中心線重合，地板(3)的上表面上開有多個第二長條形凹槽(3-2)，每個第二長條形凹槽(3-2)沿長度方向的中心線均與地板(3)沿寬度方向的中心線平行，第一長條形凹槽(3-1)與多個第二長條形凹槽(3-2)將地板(3)的上表面分成多個單元格，每個所述單元格內均設有一個阿基米德螺線凹槽(3-3)，每個阿基米德螺線凹槽(3-1)的中心開有通孔。
2.根據權利要求1所述一種以阿基米德螺旋線EBG結構為地板的PIFA天線，其特征在于:輻射片(I)的長度為40mm，輻射片(I)的寬度為20mm，第一矩形缺口(1-1)與輻射片(I)左端之間的距離(LI)為20mm，鄰近輻射片(I)左端的第二矩形缺口(1_2)與輻射片(I)左端之間距離(L2)為10mm，遠離輻射片(I)左端的第二矩形缺口(1_2)與輻射片(I)左端之間的距離(L3)為30mm，第一矩形缺口(1_1)的寬度為9mm，第一矩形缺口(1_1)的深度為16mm,每個第二矩形缺口(1-2)的寬度為9mm,每個第二矩形缺口(1_2)的深度為16mm。
3.根據權利要求1所述一種以阿基米德螺旋線EBG結構為地板的PIFA天線，其特征在于:短路板⑵的寬度為2mm，短路板⑵的長度為10mm。
4.根據權利要求1所述一種以阿基米德螺旋線EBG結構為地板的PIFA天線，其特征在于:地板(3)的寬度為20mm，地板(3)的長度為40mm，輻射片(I)下表面與地板(3)上表面之間的距離為10mm。
5.根據權利要求1所述一種以阿基米德螺旋線EBG結構為地板的PIFA天線，其特征在于:同軸內導體⑷的軸線與地板⑶左端之間的距離(L4)為3mm。
6.根據權利要求1所述一種以阿基米德螺旋線EBG結構為地板的PIFA天線，其特征在于:每個阿基米德螺線凹槽(3-3)的寬度為0.5mm，每個阿基米德螺線凹槽(3_3)中心的通孔的直徑為0.2mm，第一長條形凹槽(3-1)的寬度為0.5mm，每個第二長條形凹槽(3_2)的寬度我0.5mm。
【文檔編號】H01Q1/48GK104241820SQ201410409814
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月19日 優(yōu)先權日:2014年8月19日
【發(fā)明者】邢立鯤, 李紅梅, 孫士明, 王金悅 申請人:哈爾濱工業(yè)大學