一种小型化紧凑型三频带天线制造技术

本发明专利技术公开了小型化紧凑型三频带天线，属于天线技术领域。该天线包括矩形介质基板，设置于介质基板正面的三个矩形辐射体以及三个微带线，设置于介质基板背面的环形辐射体以及三个开路线。该天线通过微带线激励，采用三个具有相同形状以及电磁特性的单极子和改进形的环形结构进行辐射，并在介质基板的上下面加载开路线以及微带线，通过调节开路线和微带线的长度就能实现较好的阻抗匹配。本发明专利技术能有效改善现有电小天线带宽较窄的问题，并且还具有结构紧凑、频带宽度高等优点。

A compact three-band antenna

【技术实现步骤摘要】
一种小型化紧凑型三频带天线
本专利技术属于天线
，具体涉及到一种具有电小特性的小型化紧凑型三频带贴片天线。
技术介绍
无线通信技术是当代发展速度最快的领域之一，这些技术早已经应用于蓝牙耳机、手提电脑、北斗定位以及安全传感器等系统。随着经济的发展，人们对这些无线通信设备的要求也随之增加。由于易于携带、安装简单以及体积较小等优点，小型化设备在日常办公以及家用等领域受到人们的青睐。天线作为无线系统中必不可少的部分，备受小型化系统设计者的关注。同时，现代办公以及家用设备种类越来越多，用途越来越广，因此对无线系统的要求越来越高。工程师将频谱划分成多段用于满足无线系统不同功能的需求。随着一体化智能家用以及办公设备的出现，多功能无线通信技术的需求越来越大。因此，亟需设计一款小型化紧凑型多功能天线满足多功能小型化无线通信系统的需求。YaohuiYang在《IEEETRANSACTIONSONANTENNASANDPROPAGATION》上发表了“CompactMultimodeMonopoleAntennaforMetal-RimmedMobilePhones”的文章，文中采用了单极子加载在天线的边框模实现双频带天线，该天线具有优良的-6dB阻抗带宽，但是天线的-10dB阻抗带宽较窄，天线的回波损耗较大。AhmadA.Salih在《IEEEANTENNASANDWIRELESSPROPAGATIONLETTERS》上发表了“ADual-BandHighlyMiniaturizedPatchAntenna”的文章，文章中用缺陷地结构实现双频带天线，该设计低频谐振点为2.43GHz，仅具有40MHz的-6dB阻抗带宽。
技术实现思路
本专利技术提供了一种具有电小特性的小型化紧凑型三频带天线，该天线通过微带线激励，采用三个具有相同形状以及电磁特性的单极子和改进形的环形结构进行辐射，并在介质基板的上下面加载微带线以及开路线，通过调节微带线和开路线的长度就能实现较好的阻抗匹配。本专利技术能有效改善现有电小天线带宽较窄的问题，并且还具有结构紧凑、频带宽度高等优点。本专利技术通过下述技术方案实现：一种小型化紧凑型三频带天线，包括矩形介质基板(11)，设置于介质基板正面的三个矩形辐射体(4、5、6)、三个微带线(1、2、3)，设置于介质基板背面的环形辐射体(7)、三个开路线(8、9、10)。所述三个矩形辐射体为尺寸相同的第一单极子、第二单极子、第三单极子，所述第一、第二单极子平行设置于介质基板下半部分，所述第三单极子设置于介质基板左上部分，且三个单极子与介质基板的边距离相同。所述微带线包括第一微带线(1)、第二微带线(2)、第三微带线(3)，三个微带线的一端都位于介质基板的边，另一端分别连接矩形辐射体；其中第一微带线作为微带馈线为天线馈电。所述环形辐射体为矩形金属环，其外侧与介质基板的边重合。进一步地，所述介质基板背面还设置有三条与环形辐射体连接的矩形开路线，其中第一开路线设置于第一、第二单极子投影之间，第二开路线设置于第二、第三单极子投影之间，第三开路线设置于第三单极子一侧。进一步地，所述介质基板为方形介质基板，矩形辐射体为方形辐射体。本专利技术天线首先选择环天线作为低频辐射单元；其次，将三个正方形的高频辐射单元使用特殊的摆放降低低频工作频率，实现天线的小型化；最后，使用微带线加载的方法激励出环形天线的高阶模式实现中频的辐射。本专利技术相对于现有技术，具有以下的优点：1、对比现有的贴片天线，本专利技术能同时实现小型化、结构紧凑、多频带等优点。本专利技术属于传统的贴片天线，其次具有电小尺寸，因此适用于低成本大规模的生产，非常适用于小型移动设备中。2、对比传统的小型化多频带天线，本专利技术设计出的紧凑型小型化天线，既保证了天线无需要外接较大的金属地板，同时在所覆盖的频带个数、各个频带宽度以及低成本方面也有明显优势。3、本专利技术中，在环形辐射体一定的情况下，添加单极子结构，使得低频的工作频段降低，同时进一步实现小型化。4、本专利技术中，在天线的上表面加载微带线，使得环形辐射体电特性发生变化，从而激励出环形辐射体的高阶模式。微带线加载在天线的上表面有利于新的谐振点出现，增加天线的工作范围。5、本专利技术的紧凑型三频带天线，以较小的尺寸，获得的天线工作频率覆盖了WLAN以及WiMAX通信所需的频段。附图说明图1是本专利技术实施例天线结构示意图；图2是本专利技术实施例天线正面结构示意图；图3是本专利技术实施例天线背面结构示意图；图4是实施例天线回波损耗的仿真曲线。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细描述。如图1所示，本文提出的小型化紧凑型三频带天线，包括方形介质基板(11)，设置于介质基板正面的三个方形辐射体(4、5、6)、三个微带线(1、2、3)，设置于介质基板背面的环形辐射体(7)、三个开路线(8、9、10)。所述方形介质基板(11)的边长为S＝26.4mm，采用介电常数为4.6，厚度为1mm的FR4材质。如图2所示，所述三个方形辐射体为尺寸相同的第一单极子、第二单极子、第三单极子，其边长为H2＝10.9mm，其边大小决定着天线高频段谐振频点的位置以及低频谐振点的偏移量。所述微带线包括第一微带线(1)、第二微带线(2)、第三微带线(3)，其长度为H1＝1.8mm，宽度为S1＝1.92mm。其中第一微带线(1)作为馈线为天线馈电，第二微带线(2)、第三微带线(3)与天线的中频相关。如图3所示，环形辐射体为矩形金属环(7)，四边的宽度为W4＝1.8mm、W5＝1.8mm、L4＝1.8mm、L5＝1.8mm，其大小与天线的低频谐振点有关。环形辐射体内部还连接有三条矩形开路线，其中第一开路线(8)设置于第一、第二单极子投影之间，第二开路线(9)设置于第二、第三单极子投影之间，第三开路线(10)设置于第三单极子一侧，尺寸分别为：L1＝1mm，W1＝2.65mm；L2＝8mm，W2＝1mm；L3＝1mm，W3＝10mm，其长度起着调节三个频带位置的作用。实际应用中，如图1所示，天线的信号从端口Port1馈入，得到天线未加载第二微带线、第三微带线、第一开路线、第二开路线和第三开路线的S11、曲线如图4所示，在2.5-2.7GHz、5.15-5.25GHz这二个频段，天线的回波损耗S11均小于-10dB。天线加载第二微带线、第三微带线、第一开路线、第二开路线和第三开路线的S11曲线如图4所示，在2.4-2.4835GHz、3.5-3.7GHz和5.725-5.825GHz这三个频段，天线的回波损耗均小于-10dB。通过对比图4中的二条曲线可以发现，加载微带线与开路线的天线在谐振点的回波损耗S11更小、频带数目更多，说明该天线阻抗匹配以及频带数目通过加载微带线与开路线后得到明显提高。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小型化紧凑型三频带天线，包括矩形介质基板，设置于介质基板正面的三个矩形辐射体、三个微带线，设置于介质基板背面的环形辐射体、三个开路线；所述三个矩形辐射体为尺寸相同的第一单极子、第二单极子、第三单极子，所述第一、第二单极子平行设置于介质基板下半部分，所述第三单极子设置于介质基板左上部分，且三个单极子与介质基板的边距离相同；所述微带线包括第一微带线、第二微带线、第三微带线，三个微带线的一端都位于介质基板的边，另一端分别连接矩形辐射体；其中第一微带线作为微带馈线为天线馈电；所述环形辐射体为矩形金属环，其外侧与介质基板的边重合。

【技术特征摘要】
1.一种小型化紧凑型三频带天线，包括矩形介质基板，设置于介质基板正面的三个矩形辐射体、三个微带线，设置于介质基板背面的环形辐射体、三个开路线；所述三个矩形辐射体为尺寸相同的第一单极子、第二单极子、第三单极子，所述第一、第二单极子平行设置于介质基板下半部分，所述第三单极子设置于介质基板左上部分，且三个单极子与介质基板的边距离相同；所述微带线包括第一微带线、第二微带线、第三微带线，三个微带线的一端都位于介质基板的边，另一端分别连接矩形辐射体；...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪劲松，邓焱，陈执戬，李雪飞，周维思，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51