具有凸出電介質(zhì)塊的適用于wimax和wlan的超寬帶天線的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有凸出電介質(zhì)塊的適用于WIMAX和WLAN的超寬帶天線。它包括基板、日字形貼片、倒L形貼片、阻抗匹配輸入傳輸線、金屬接地板和凸出的電介質(zhì)塊；基板的上表面設(shè)有日字形貼片、倒L形貼片、金屬接地板、阻抗匹配輸入傳輸線以及凸出的電介質(zhì)塊；金屬接地板上設(shè)有大矩形槽、左上小矩形槽、左下小矩形槽和右上小矩形槽，倒L形貼片位于大矩形槽右下角，與金屬接地板相連，阻抗匹配輸入傳輸線的一端與日字形貼片相連，阻抗匹配輸入傳輸線的另一端與基板的底端相連，金屬接地板的底端與基板的底端相連。本實用新型頻帶寬，損耗低，輻射特性好，成本低，尺寸小，易于制作，便于集成，適用于WIMAX和WLAN。
【專利說明】具有凸出電介質(zhì)塊的適用于WI MAX和WLAN的超寬帶天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及天線，尤其涉及一種具有凸出電介質(zhì)塊的適用于WIMAX和WLAN的 超寬帶天線。

【背景技術(shù)】
[0002] 天線是所有無線通信系統(tǒng)不可或缺的部分，承擔(dān)著將發(fā)射機發(fā)出的信號轉(zhuǎn)化成電 磁波的形式以向空間傳播，或?qū)⒆杂煽臻g中的電磁信號傳化成高頻信號以供接收機接收， 從而實現(xiàn)無線通信的空間信號交換過程。隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，硬件研發(fā)條件的 不斷進步，為了更好地實現(xiàn)無線信號的傳輸，對天線的性能上也提出了更高的要求，在當(dāng)今 無線通信設(shè)備廣泛應(yīng)用的大環(huán)境下，天線的重要性更是與日俱增，各種天線技術(shù)的研究和 更高的技術(shù)指標(biāo)的要求使得天線技術(shù)迎來了又一個發(fā)展的重大機遇。
[0003] 近年來，伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，無線通信領(lǐng)域也發(fā)生著日新月異的巨變，各 種無線通信業(yè)務(wù)飛速發(fā)展，這也使得原本就幾近枯竭的無線頻譜資源變得更加緊張。人們 對無線通信系統(tǒng)速度、容量及安全性方面的需求與擁擠的無線頻譜資源之間的矛盾日益加 劇，拓寬頻帶的范圍變得十分緊迫。超寬帶技術(shù)因其自身具備的各種優(yōu)勢與特性可以順利 的解決這一問題，而超寬帶天線作為無線通信系統(tǒng)中重要的組件，它的研究就變得十分有 意義。由于天線的性能好壞與否直接影響整個超寬帶通信系統(tǒng)的性能與通信質(zhì)量，所以設(shè) 計出高品質(zhì)的超寬帶天線變得十分有意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實用新型提供一種具有凸出電介質(zhì)塊的適用于WIMAX和WLAN的超寬帶天線，技 術(shù)方案如下：
[0005] 具有凸出電介質(zhì)塊的適用于WIMAX和WLAN的超寬帶天線包括基板、日字形貼片、 倒L形貼片、阻抗匹配輸入傳輸線、金屬接地板和凸出的電介質(zhì)塊；基板的上表面設(shè)有日字 形貼片、倒L形貼片、金屬接地板、阻抗匹配輸入傳輸線以及凸出的電介質(zhì)塊；金屬接地板 上設(shè)有大矩形槽、左上小矩形槽、左下小矩形槽和右上小矩形槽，倒L形貼片位于大矩形槽 右下角，與金屬接地板相連，阻抗匹配輸入傳輸線的一端與日字形貼片相連，阻抗匹配輸入 傳輸線的另一端與基板的底端相連，金屬接地板的底端與基板的底端相連。
[0006] 所述的基板為介電常數(shù)為4. 9的玻璃纖維環(huán)氧樹脂材料，基板的長度為23mm? 25mm,寬度為14mm?16mm,厚度為0. 9mm?1. 1_。所述的日字形貼片長度為5mm?7mm,寬 度均為5mm?6mm,上部開槽長度為4mm?6mm,寬度為1mm?2mm,下部開槽長度為4mm? 6mm，寬度為1mm?2mm，上部開槽和下部開槽距離為1mm?1. 2mm，并與日字長邊距離相等。 所述的倒L形貼片長邊長度為3mm?4mm，短邊長度為1mm?2mm，寬度為0· 4mm?0· 6mm。 所述的阻抗匹配輸入傳輸線的長度為7mm?9mm，寬度為1. 8mm?2. 2mm。所述的金屬接地 板的長度為19mm?21mm，寬度為7mm?8mm，且下部金屬接地板與阻抗匹配輸入傳輸線距 離為0· 2mm?0· 4mm。所述的凸出的電介質(zhì)塊的長度為7mm?8mm,寬度為1. 8mm?2. 2mm, 厚度為〇· 9mm?1. 1mm。所述的大矩形槽的長度為13mm?15mm，寬度為10mm?12mm。所述 的左上小矩形槽、左下小矩形槽和右上小矩形槽的大小相同，長度均為1. 2mm?1. 4mm，寬 度均為1mm?1. 2mm，左上小矩形槽和右上小矩形槽與大矩形槽的距離均為1mm?1. 2mm， 左下小矩形槽與左上小矩形槽的距離為1mm?1. 2mm。
[0007] 本實用新型頻帶寬，損耗低，輻射特性好，成本低，尺寸小，易于制作，便于集成，適 用于 WIMAX 和 WLAN。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1是具有凸出電介質(zhì)塊的適用于WIMAX和WLAN的超寬帶天線的正面結(jié)構(gòu)圖；
[0009] 圖2是具有凸出電介質(zhì)塊的適用于WIMAX和WLAN的超寬帶天線的側(cè)面結(jié)構(gòu)圖； [0010] 圖3是具有凸出電介質(zhì)塊的適用于WIMAX和WLAN的超寬帶天線的回波損耗圖；
[0011] 圖4是天線在3. 791GHz時的E面和Η面輻射方向圖；
[0012] 圖5是天線在6. 743GHz時的Ε面和Η面輻射方向圖；
[0013] 圖6是天線在9. 272GHz時的Ε面和Η面輻射方向圖；
[0014] 圖7是天線在3. 791GHz時的表面電流分布圖；
[0015] 圖8是天線在6. 743GHz時的表面電流分布圖；
[0016] 圖9是天線在9. 272GHz時的表面電流分布圖。

【具體實施方式】
[0017] 如圖1?2所示，具有凸出電介質(zhì)塊的適用于WIMAX和WLAN的超寬帶天線包括基 板1、日字形貼片2、倒L形貼片3、阻抗匹配輸入傳輸線4、金屬接地板5和凸出的電介質(zhì)塊 6 ;基板1的上表面設(shè)有日字形貼片2、倒L形貼片3、金屬接地板5、阻抗匹配輸入傳輸線4 以及凸出的電介質(zhì)塊6 ;金屬接地板5上設(shè)有大矩形槽7、左上小矩形槽8、左下小矩形槽9 和右上小矩形槽10,倒L形貼片3位于大矩形槽7右下角，與金屬接地板5相連，阻抗匹配 輸入傳輸線4的一端與日字形貼片2相連，另一端與基板1的底端相連，金屬接地板5的底 端與基板1的底端相連。
[0018] 所述的基板1為介電常數(shù)為4. 9的玻璃纖維環(huán)氧樹脂材料，基板1的長度為 23mm?25mm,寬度為14mm?16mm,厚度為0· 9mm?1. 1mm。所述的日字形貼片2長度為 5mm?7mm,寬度均為5mm?6mm,上部開槽長度為4mm?6mm,寬度為1_?2mm,下部開槽 長度為4mm?6mm,寬度為1_?2mm,上部開槽和下部開槽間距離為1_?1. 2mm,并與日 字長邊距離相等。所述的倒L形貼片3長邊長度為3mm?4mm,短邊長度為1mm?2mm,寬 度為0· 4mm?0· 6mm。所述的阻抗匹配輸入傳輸線4的長度為7mm?9mm,寬度為1. 8mm? 2. 2_。所述的金屬接地板5的長度為19mm?21mm,寬度為7mm?8mm,且下部金屬接地板 與阻抗匹配輸入傳輸線4距離為0. 2mm?0. 4mm。所述的凸出的電介質(zhì)塊6的長度為7mm? 8mm,寬度為1. 8mm?2. 2mm,厚度為0· 9mm?1. 1mm。所述的大矩形槽7的長度為13mm? 15臟，寬度為10mm?12mm。所述的左上小矩形槽8、左下小矩形槽9和右上小矩形槽10的 大小相同，長度均為1. 2mm?1. 4mm，寬度均為1mm?1. 2mm，左上小矩形槽8和右上小矩形 槽10與大矩形槽7的距離均為1mm?1. 2mm，左下小矩形槽9與左上小矩形槽8的距離為 1mm ?L 2mm〇
[0019] 實施例1
[0020] 具有凸出電介質(zhì)塊的適用于WIMAX和WLAN的超寬帶天線：
[0021] 選擇介電常數(shù)為4. 9的玻璃纖維環(huán)氧樹脂材料,基板的長度為24mm,寬度為15mm, 厚度為1mm。日字形貼片長度為6mm,寬度均為5. 5mm,上部開槽長度為5mm,寬度為1. 5mm, 下部開槽長度為5mm，寬度為1mm，上部開槽和下部開槽間距離為1mm，并與日字長邊距離相 等。倒L形貼片長邊長度為3. 5mm，短邊長度為1. 5mm，寬度為0. 5mm。阻抗匹配輸入傳輸 線的長度為8mm，寬度為2mm。金屬接地板的長度為20mm，寬度為7. 5mm，且下部金屬接地板 與阻抗匹配輸入傳輸線距離為〇· 2mm。凸出的電介質(zhì)塊的長度為7. 5mm，寬度為2mm，厚度 為1mm。大矩形槽的長度為14mm，寬度為11mm。左上小矩形槽、左下小矩形槽和右上小矩形 槽的大小相同，長度均為1.3mm，寬度均為1mm，左上小矩形槽和右上小矩形槽與大矩形槽 的距離均為1mm，左下小矩形槽與左上小矩形槽的距離為1mm。具有凸出電介質(zhì)塊的適用于 WIMAX和WLAN的超寬帶天線的各項性能指標(biāo)采用CST軟件進行測試，所得的回波損耗曲線 如附圖3所示。由圖可見，-10dB以下的工作頻段為3. 5156GHz?9. 831GHz。圖4所示為 具有凸出電介質(zhì)塊的適用于WIMAX和WLAN的超寬帶天線在3. 791GHz時的E面和Η面方向 圖，由圖可見，在頻率為3. 791GHz時，增益為2. 6dBi，半功率波瓣寬度為84.6°。圖5所示 為具有凸出電介質(zhì)塊的適用于WIMAX和WLAN的超寬帶天線在6. 743GHz時的E面和Η面方 向圖，由圖可見，在頻率為6. 743GHz時，增益為3. ldBi，半功率波瓣寬度為74. 5°。圖6所 示為具有凸出電介質(zhì)塊的適用于WIMAX和WLAN的超寬帶天線在9. 272GHz時的E面和Η面 方向圖，由圖可見，在頻率為9. 272GHz時，增益為3. 6dBi，半功率波瓣寬度為66. 8 °。圖7-9 所示為具有凸出電介質(zhì)塊的適用于WIMAX和WLAN的超寬帶天線在3. 5156GHz、6. 743GHz、 9. 831GHz時的表面電流分布圖。
【權(quán)利要求】
1. 一種具有凸出電介質(zhì)塊的適用于WIMAX和WLAN的超寬帶天線，其特征在于包括基 板（1)、日字形貼片（2)、倒L形貼片（3)、阻抗匹配輸入傳輸線（4)、金屬接地板（5)和凸出 的電介質(zhì)塊（6);基板（1)的上表面設(shè)有日字形貼片（2)、倒L形貼片（3)、金屬接地板（5)、 阻抗匹配輸入傳輸線（4)以及凸出的電介質(zhì)塊（6);金屬接地板（5)上設(shè)有大矩形槽（7)、 左上小矩形槽（8)、左下小矩形槽（9)和右上小矩形槽（10)，倒L形貼片（3)位于大矩形槽 (7)右下角，與金屬接地板（5)相連，阻抗匹配輸入傳輸線（4)的一端與日字形貼片（2)相 連，另一端與基板（1)的底端相連，金屬接地板（5)的底端與基板（1)的底端相連。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種具有凸出電介質(zhì)塊的適用于WIMAX和WLAN的超寬帶天線， 其特征在于所述的基板（1)為玻璃纖維環(huán)氧樹脂材料，基板（1)的長度為23mm?25mm，寬 度為14mm?16mm，厚度為0· 9mm?L 1mm。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種具有凸出電介質(zhì)塊的適用于WIMAX和WLAN的超寬帶天線， 其特征在于所述的日字形貼片（2)長度為5mm?7_，寬度均為5mm?6_，上部開槽長度 為4mm?6mm,寬度為1_?2mm,下部開槽長度為4mm?6mm,寬度為1_?2mm,上部開槽 和下部開槽間距離為1mm?1. 2mm，并與日字長邊距離相等。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種具有凸出電介質(zhì)塊的適用于WIMAX和WLAN的超寬帶天線， 其特征在于所述的倒L形貼片（3)長邊長度為3mm?4_，短邊長度為1mm?2_，寬度為 0. 4mm ?0· 6mm。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種具有凸出電介質(zhì)塊的適用于WIMAX和WLAN的超寬帶天線， 其特征在于所述的阻抗匹配輸入傳輸線（4)的長度為7mm?9mm，寬度為1. 8mm?2. 2mm。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種具有凸出電介質(zhì)塊的適用于WIMAX和WLAN的超寬帶天線， 其特征在于所述的金屬接地板（5)的長度為19mm?21_，寬度為7mm?8_，且下部金屬 接地板與阻抗匹配輸入傳輸線（4)距離為0. 2mm?0. 4mm。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種具有凸出電介質(zhì)塊的適用于WIMAX和WLAN的超寬帶天線， 其特征在于所述的凸出的電介質(zhì)塊（6)的長度為7mm?8_，寬度為1. 8mm?2. 2_，厚度 為 0· 9mm ?1. 1mm。
8. 如權(quán)利要求1所述的一種具有凸出電介質(zhì)塊的適用于WIMAX和WLAN的超寬帶天線， 其特征在于所述的大矩形槽（7)的長度為13mm?15_，寬度為10mm?12_。
9. 如權(quán)利要求1所述的一種具有凸出電介質(zhì)塊的適用于WIMAX和WLAN的超寬帶天線， 其特征在于所述的左上小矩形槽（8)、左下小矩形槽（9)和右上小矩形槽（10)的大小相同， 長度均為1. 2mm?1. 4mm，寬度均為1mm?1. 2mm，左上小矩形槽（8)和右上小矩形槽（10) 與大矩形槽（7)的距離均為1mm?1. 2mm，左下小矩形槽（9)與左上小矩形槽（8)的距離為 1mm ?L 2mm〇
【文檔編號】H01Q9/06GK203871472SQ201420113680
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】李九生 申請人:中國計量學(xué)院