一种带开口谐振环的双频偶极子天线制造技术

本发明专利技术涉及一种带谐振环的双频偶极子天线，包括介质板、两个V型偶极子臂、两个开口谐振环，其中开口谐振环为带缺口的金属环。其中一个V型偶极子臂位于介质板上表面，另一个V型偶极子臂位于介质板下表面，一个开口谐振环位于介质板上表面，另一个开口谐振环位于介质板下表面。介质板上表面和下表面的V型偶极子臂中心对称，介质板上表面和下表面的开口谐振环中心对称。V型偶极子臂的作用是引起低频谐振，开口谐振环的作用是与偶极子臂耦合而引起高频谐振，从而实现天线的双频工作。

A dual frequency dipole antenna with an open resonant ring

The invention relates to a dual frequency dipole antenna with a resonant ring, which includes a dielectric plate, two V type dipole arms and two open resonant rings, in which the opening ring is a notched metal ring. One of the V dipole arms is located on the surface of the medium plate, and the other V dipole arm is located on the lower surface of the medium plate. One opening resonant ring is located on the surface of the medium plate, and the other opening is located on the surface of the medium plate. The V type dipole arm on the upper and lower surfaces of the dielectric plate is centrosymmetric, and the open resonant ring on the upper and lower surfaces of the dielectric plate is symmetrical. The role of the V type dipole arm is to cause the low frequency resonance. The opening resonant ring is coupled to the dipole arm to cause the high frequency resonance, thus realizing the dual frequency operation of the antenna.

【技术实现步骤摘要】
一种带开口谐振环的双频偶极子天线
本专利技术涉及双频偶极子天线领域，更具体地，涉及了一种带开口谐振环的双频偶极子天线。
技术介绍
天线是一种导行波与自由空间波之间的转换器件或换能器件，是任何无线系统必不可少的组成器件。在移动通信装置及微波能量传输领域中，偶极子天线得到了广泛的应用。偶极子天线具有结构简单、制作成本低以及性能良好的特点，因而广泛应用到移动通信领域和微波能量采集领域中。相对于单极子天线，偶极子天线在增益方向性能方面有较高的优势，有较好的方向特性，且偶极子天线有良好的辐射特性，波长缩短效应和谐振特性。传统的多频天线技术，常应用在天线上开槽线的方法引入多个谐振频率，以实现多频段工作，但可能引入不需要的工作频率。加载寄生单元也是常用的多频技术，通过寄生单元与枝节的耦合作用，增加新的工作频段。因此，随着现代通信系统向小型化和多频化方向发展，设计一种容易实现、小型化的双/多频偶极子天线是非常有必要的。
技术实现思路
本专利技术为解决以上现有技术的难题，提供了一种带开口谐振环的双频偶极子天线，该天线结合开口谐振环的特性与偶极子的优越性能，偶极子实现低频的引入，开口谐振环实现高频的引入，从而实现了天线双频工作。为实现以上专利技术目的，采用的技术方案是：一种带谐振环的双频偶极子天线，包括介质板、两个V型偶极子臂、两个开口谐振环；其中，一个V型偶极子臂位于介质板上表面，另一个V型偶极子臂位于介质板下表面；同样大小的开口谐振环一个位于介质板上表面，另一个位于介质板下表面；V型偶极子臂的作用是引起低频谐振，开口谐振环的作用是与偶极子臂耦合而引起高频谐振，从而实现天线的双频工作。在开口谐振环中，由于闭合的金属环具有电感特性，为了更好地引起谐振，在金属环上开一个缺口引入电容特性，以抵消金属环的电感特性，开口谐振环能使天线达到更好的匹配，有效地工作于高频频段。优选的，所述介质板上表面和下表面的两个V型偶极子臂的位置关系是：介质板上表面的V型偶极子臂以顶点与介质板的中心重合，且以该介质板中心旋转180度后与介质板下表面的V型偶极子臂重合，即中心对称。优选的，所述介质板上表面和下表面的开口谐振环的位置关系是：介质板上表面的开口谐振环以介质板为中心旋转180度后与介质板下表面的开口谐振环重合，即中心对称；其中开口谐振环为金属环；介质板上表面的开口谐振环与介质板上表面的V型偶极子臂没有交叠，即两者没有耦合作用，介质板上表面的开口谐振环与介质板下表面的V型偶极子臂有交叠，即两者有耦合作用；介质板下表面的开口谐振环与介质板下表面的V型偶极子臂没有交叠，即两者没有耦合作用，介质板下表面的开口谐振环与介质板上表面的V型偶极子臂有交叠，即两者有耦合作用。优选的，为了拓展高频频段的带宽，介质板上表面设有两个开口谐振环，与介质板下表面的V型偶极子臂的两翼有交叠耦合，与介质板上表面的V型偶极子臂的两翼没有交叠耦合；介质板下表面也设有两个开口谐振环，与介质板上表面的V型偶极子臂的两翼有交叠耦合，与介质板下表面的V型偶极子臂的两翼没有交叠耦合。优选的，所述天线采用底馈形式，天线馈电点所在位置位于介质板的中心处，其中，介质板上表面的V型偶极子臂与同轴线的内芯连接，介质板下表面的V型偶极子臂与同轴线的外表面连接，通过同轴线外接3.5mm的SMA头进行馈电。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、在常规的平面印刷偶极子的基础上，引入开口谐振环，由于偶极子和开口谐振环的谐振作用，天线可以实现双频工作；2、偶极子臂采用V字形状结构，在进一步增加电流有效流动路径的同时，又进一步缩小了天线的尺寸；3、在阻抗匹配上，采用带缺口的金属环引入电容特性以抵消谐振环的电感特性，在不需要复杂的外围匹配电路的情况下就能使天线达到很好的匹配；4、介质板一侧的开口谐振环与另一侧的偶极子臂交叠耦合，与同侧的偶极子臂没有交叠耦合，产生耦合作用使高频频段谐振的同时，能够缩小的天线的尺寸。附图说明图1为带单个开口谐振环的偶极子天线的整体结构图。图2为图1的上表面与下表面结构图。图3为图1的侧面结构图。图4为图1的仿真和测试的反射系数S11对比图。图5为带两个开口谐振环的偶极子天线的整体结构图。图6为图5的上表面与下表面结构图。图7为图5的仿真和测试的反射系数S11对比图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；以下结合附图和实施例对本专利技术做进一步的阐述。实施例1如图1、2、3所示，带单个开口谐振环的偶极子天线，包括第一V型偶极子臂1、第二V型偶极子臂2、第一开口谐振环3、第二开口谐振环4、介质板5、同轴线内芯6、同轴线外表面7、SMA头8。图2（a）为介质板的上表面的结构图，包括第一V型偶极子臂1、第一开口谐振环3，其中第一V型偶极子臂1与同轴线的内芯6连接。图2（b）图为介质板的下表面的结构图，包括第二V型偶极子臂2、第二开口谐振环4，其中第二V型偶极子臂2与同轴线的外表面7连接。介质板上表面的第一开口谐振环3与第一V型偶极子臂1没有交叠耦合，与第二V型偶极子臂2交叠耦合；介质板下表面的第二开口谐振环4与第二V型偶极子臂2没有交叠耦合，与第一V型偶极子臂1交叠耦合。如图3所示，天线采用底馈形式，天线馈电点所在位置位于介质板的中心处，通过同轴线外接3.5mm的SMA头8进行馈电。在本实例中，该天线印刷在厚为2mm，介电系数为4.4，损耗角正切为0.01的FR-4环氧玻纤布介质基板上。图4为仿真和测试的反射系数S11对比图，可以看出天线具有较好的阻抗匹配效果，此天线的工作频段的低频部分为800MHz到1GHz，覆盖的带宽为200MHz，覆盖了CDMA800、GSM900等移动通信频段。工作频段的高频部分为2.4GHz到2.6GHz，覆盖的带宽为200MHz，覆盖了WIFI无线通信频段。通过修改基板大小，调整相应天线贴片的参数，可以使天线的工作频段改变，即此种形式的天线的性能完全可以满足实际要求。实施例2如图5、6所示，带两个开口谐振环的偶极子天线，包括第三V型偶极子臂11、第四V型偶极子臂21、第三开口谐振环31、第四开口谐振环32、第五开口谐振环41、第六开口谐振环42、介质板5、同轴线内芯6、同轴线外表面7、SMA头8。图6（a）为介质板的上表面的结构图，包括第三V型偶极子臂11、第三开口谐振环31、第四开口谐振环32，其中第三V型偶极子臂11与同轴线的内芯6连接。图6（b）图为介质板的下表面的结构图，包括第四V型偶极子臂21、第五开口谐振环41、第六开口谐振环42，其中第四V型偶极子臂21与同轴线的外表面7连接。介质板上表面的第三开口谐振环31和第四开口谐振环32与第三V型偶极子臂11没有交叠耦合，与第四V型偶极子臂21交叠耦合；介质板下表面的第五开口谐振环41和第六开口谐振环42与第四V型偶极子臂21没有交叠耦合，与第三V型偶极子臂11交叠耦合。如图3所示，天线采用底馈形式，天线馈电点所在位置位于介质板的中心处，通过同轴线外接3.5mm的SMA头8进行馈电。在本实例中，该天线印刷在厚为2mm，介电系数为4.4，损耗角正切为0.01的FR-4环氧玻纤布介质基板上。图7为仿真和测试的反射系数S11对比图，可以看出天线具有较好的阻抗匹配效果，此天线的工作频段的低频部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带谐振环的双频偶极子天线，其特征在于，包括介质板、两个V型偶极子臂、两个开口谐振环；其中，一个V型偶极子臂位于介质板上表面，另一个V型偶极子臂位于介质板下表面；同样大小的开口谐振环一个位于介质板上表面，另一个位于介质板下表面；V型偶极子臂的作用是引起低频谐振，开口谐振环的作用是与偶极子臂耦合而引起高频谐振，从而实现天线的双频工作。

【技术特征摘要】
1.一种带谐振环的双频偶极子天线，其特征在于，包括介质板、两个V型偶极子臂、两个开口谐振环；其中，一个V型偶极子臂位于介质板上表面，另一个V型偶极子臂位于介质板下表面；同样大小的开口谐振环一个位于介质板上表面，另一个位于介质板下表面；V型偶极子臂的作用是引起低频谐振，开口谐振环的作用是与偶极子臂耦合而引起高频谐振，从而实现天线的双频工作。2.根据权利要求1所述的带谐振环的双频偶极子天线，其特征在于，所述介质板上表面和下表面的两个V型偶极子臂的位置关系是：介质板上表面的V型偶极子臂以顶点与介质板的中心重合，且以该介质板中心旋转180度后与介质板下表面的V型偶极子臂重合，即中心对称。3.根据权利要求1所述的带谐振环的双频偶极子天线，其特征在于，所述介质板上表面和下表面的开口谐振环的位置关系是：介质板上表面的开口谐振环以介质板为中心旋转180度后与介质板下表面的开口谐振环重合，即中心对称；其中开口谐振环为金属环；介质板上表面的开口谐振环与介质板上表面的V...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭洪舟，黎梓宏，曾淼旺，陈智聪，路崇，曾衍瀚，
申请(专利权)人：广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院，中山大学，佛山市顺德区中山大学研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44