本发明专利技术公开了一种基于复合左右手传输线的多频段天线，所述天线由同轴馈线、矩形辐射贴片、通孔、倒F天线、曲流线、地和FR4基板构成；其中，由矩形辐射贴片、倒F天线和曲流线形成复合左右手传输线结构，由复合左右手传输线结构形成零阶谐振模式产生低频波段(670‑747GHz)，以覆盖LTE band 12(698‑746GHz)，倒F天线与矩形贴片形成耦合结构，产生WiFi低频波段(2.18‑2.52GHz)，以覆盖2.4GHzWiFi波段，倒F天线产生WiFi高频波段(4.73‑6.38GHz)，以覆盖5.0GHz WiFi波段，因零阶谐振模式的存在，使得天线尺寸足够小，天线实际体积较小，易于集成加工，整个频段内最大增益达到9.17dB，可应用于手机天线。
A Multi-band Antenna Based on Composite Right-Handed Transmission Line
【技术实现步骤摘要】
一种基于复合左右手传输线的多频段天线
本专利技术属于天线
，具体涉及一种基于复合左右手传输线的多频段天线，基于CRLH-TLZOR(复合左右手材料传输线-零阶谐振)结构形成多频段以达到覆盖LTEband12(698-746GHz)和WiFi2.4GHz和5.0GHz双频段的紧凑小型化WiFi天线。
技术介绍
近年来，由于科技时代的不断进步，人们对便携移动通信需求的提高，同时还有图像、视频等大量信息的快速无线传递，国内外无线通信系统的发展也越来越快。作为发射和接收电磁波信号的前端设备，天线在无线电系统中扮演着非常重要的角色。同时，伴随着科学技术的飞速发展和信息时代的到来，天线正不断地朝多频化、小型化以及宽带化方向发展。传统的天线已经越来越难以满足，在新时代繁杂的科技背景下，越来越多的无线通信技术可能需要同时使用到多个频率，或者一个固定空间的多个通信系统，需要工作在不同的频段及模式下。如果可以用一个或者很少的几个天线满足这众多无线通信系统的需求，则可以避免安装大量的各式各样的工作于不同频段的天线，这便引发了对高性能多频天线的需求。同时，随着无线通信技术的飞速发展和加工工艺的提高，对无线通信设备的移动性及便携性的需求也越来越大。如何在保证天线辐射特性的前提下，减小天线的尺寸，促进通信设备不断朝集成化、一体化迈进，一直作为近年来天线设计中的另一个重点和难点。天线尺寸减小，导致辐射电阻也随之减小，天线的输入阻抗的虚部增大，从而很难与传统的传输线进行匹配。传统的对天线加载，可以在一定程度上改善天线的输入阻抗特性，但由于加载势必会占据一定的空间，形成多余的体积，因此对天线小型化的贡献有限。这就意味着必须需要寻找新的途径来发展天线小型化技术，从而适应无线通信系统的需求。为适应当前宽带连接的快速发展，满足人们对无线连接稳定性和快速的要求，有了现在的5GHzWiFi技术，再加上原本的2.4GHz，就形成了现在的WiFi双频段，根据国际IEEE802.11b/g和IEEE802.11ac/n协议标准，WiFi低频工作范围为2.4-2.4825GHz，高频工作范围为5.15-5.825GHz，鉴于目前适用于WiFi高频段的天线尺寸都比较大的缺陷，同时，传统的复合左右手传输线结构天线，其设计频段大多为双频段，仅能覆盖本专利技术中的其中两个频段或覆盖本专利技术中的一个频段和其他类波段，有必要去研究一种方案来解决此种缺陷。
技术实现思路
鉴于上述提出的缺陷，本专利技术的目的在于提出一种多频段小型化的谐振天线设计思想，通过复合左右手传输线结构来产生零阶谐振结构来实现天线的小型化、宽频带和多频段。为了解决现有技术存在的技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种基于复合左右手传输线的多频段天线，该多频段天线包括基板(7)以及分别设置在该基板(7)两面的第一线路层和第二线路层，所述第一线路层至少设置倒F天线(2)和矩形辐射贴片(1)，所述第二线路层至少设置曲流线(3)和地(5)；其中，该多频段天线还设置同轴馈线(6)，所述同轴馈线(6)用于对倒F天线(2)进行馈电；所述矩形辐射贴片(1)通过通孔(4)与曲流线(3)进行相接，所述曲流线(3)与地(5)相接，所述矩形辐射贴片(1)、倒F天线(2)和曲流线构(3)形成复合左右手传输线单元；所述复合左右手传输线单元形成零阶谐振模式产生低频波段(670-747GHz)，以覆盖LTEband12(698-746GHz)；倒F天线(2)与矩形辐射贴片(1)形成耦合结构对矩形辐射贴片(1)形成激励，形成电流回路，产生WiFi低频波段(2.18-2.52GHz)，以覆盖2.4GHzWiFi波段；倒F天线(2)产生WiFi高频波段(4.73-6.38GHz)，以覆盖5.0GHzWiFi波段。作为进一步的改进方案，所述复合左右手传输线单元中，所述矩形辐射贴片(1)和曲流线(3)之间产生耦合电容作为串联左手电容CL，倒F天线(2)自身电感作为串联右手电感LR，曲流线(3)本身电感作为并联左手电感LL，矩形辐射贴片(1)和倒F天线(2)之间产生耦合电容作为并联右手电容CR。作为进一步的改进方案，所述复合左右手传输线结构形成零阶谐振模式时，ωse＝ωsh＝ω0，其中，ω0为谐振频率，ωse为串联谐振频率，ωsh为并联谐振频率，作为进一步的改进方案，所述同轴馈线(6)的阻抗值为50欧姆。作为进一步的改进方案，所述同轴馈线(6)的外部使用绝缘体进行绝缘，其底部采用镀头进行封闭。作为进一步的改进方案，所述基板(7)采用FR4基板。作为进一步的改进方案，所述基板(7)的体积为105*60*0.8mm3，所述地(5)的面积为90*60mm2，所述矩形辐射贴片(1)的面积为19*4mm2。作为进一步的改进方案，所述通孔(4)的半径为0.3mm，所述同轴馈线(6)的馈电探针为0.35mm，所述同轴馈线(6)的半径为0.75mm。作为进一步的改进方案，所述曲流线(3)的宽度为0.72mm，所述曲流线(3)的总长为60.6mm，所述倒F天线(2)总长为30mm。作为进一步的改进方案，所述串联左手电容CL＝0.43pF,，所述串联右手电感LR＝0.51nH，所述并联左手电感LL＝1.12nH，所述并联右手电容CR＝0.18pF。与现有技术相比较，本专利技术通过加载矩形辐射贴片、曲流线、倒F天线构成复合左右手传输线单元，形成零阶谐振频率，利用此种结构的特点，在不影响或提高天线性能的情况下，缩减了天线的尺寸，实现了紧密性；本专利技术在不增加制作成本和工艺复杂性的前提下，能够覆盖更多的频段。通过零阶谐振频率模式以达到覆盖LTEband12(698-746GHz)波段的同时，还能产生2.4GHz和5.0GHz两个谐振频率以达到覆盖WiFi波段。本专利技术在整个频段内的最大增益达到9.17dB，相较于同类天线，增益有明显提升。附图说明图1是本专利技术一种基于复合左右手传输线的多频段天线的总体结构图，其中，左边为基板正面(第一线路层)，右边为基板反面(第二线路层)。图2是本专利技术实际天线尺寸部分结构示意图。图3是本专利技术复合左右手传输线单元的等效电路图。图4是本专利技术一种优选实施方式中回波损耗s11参数示意图。图5是本专利技术一种优选实施方式中天线在谐振频率为0.7GHz时的2D方向图。图6是本专利技术一种优选实施方式中天线在谐振频率为2.45GHz时的2D方向图。图7是本专利技术一种优选实施方式中天线在谐振频率为5.0GHz时的2D方向图。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术提供的技术方案作进一步说明。参见图1-2，所示为本专利技术公开了一种基于复合左右手传输线的多频段天线的结构框图，包括基板(7)以及分别设置在该基板(7)两面的第一线路层和第二线路层，其中，第一线路层至少设置倒F天线(2)和矩形辐射贴片(1)，第二线路层至少设置曲流线(3)和地(5)；该多频段天线还设置同轴馈线(6)，所述同轴馈线(6)对倒F天线(2)进行馈电；所述矩形辐射贴片(1)通过通孔(4)与曲流线(3)进行相接，所述曲流线(3)与地(5)相接，所述矩形辐射贴片(1)、倒F天线(2)和曲流线构(3)形成复合左右手传输线单元，复合左右手传输线单元形成零阶谐振模式产生低频波段(670-747GHz)，以覆盖LTEban本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于复合左右手传输线的多频段天线，其特征在于，该多频段天线包括基板(7)以及分别设置在该基板(7)两面的第一线路层和第二线路层，所述第一线路层至少设置倒F天线(2)和矩形辐射贴片(1)，所述第二线路层至少设置曲流线(3)和地(5)；其中，该多频段天线还设置同轴馈线(6)，所述同轴馈线(6)用于对倒F天线(2)进行馈电；所述矩形辐射贴片(1)通过通孔(4)与曲流线(3)进行相接，所述曲流线(3)与地(5)相接，所述矩形辐射贴片(1)、倒F天线(2)和曲流线构(3)形成复合左右手传输线单元；所述复合左右手传输线单元形成零阶谐振模式产生低频波段(670‑747GHz)，以覆盖LTE band 12(698‑746GHz)；倒F天线(2)与矩形辐射贴片(1)形成耦合结构对矩形辐射贴片(1)形成激励，形成电流回路，产生WiFi低频波段(2.18‑2.52GHz)，以覆盖2.4GHzWiFi波段；倒F天线(2)产生WiFi高频波段(4.73‑6.38GHz)，以覆盖5.0GHz WiFi波段。
【技术特征摘要】
1.一种基于复合左右手传输线的多频段天线，其特征在于，该多频段天线包括基板(7)以及分别设置在该基板(7)两面的第一线路层和第二线路层，所述第一线路层至少设置倒F天线(2)和矩形辐射贴片(1)，所述第二线路层至少设置曲流线(3)和地(5)；其中，该多频段天线还设置同轴馈线(6)，所述同轴馈线(6)用于对倒F天线(2)进行馈电；所述矩形辐射贴片(1)通过通孔(4)与曲流线(3)进行相接，所述曲流线(3)与地(5)相接，所述矩形辐射贴片(1)、倒F天线(2)和曲流线构(3)形成复合左右手传输线单元；所述复合左右手传输线单元形成零阶谐振模式产生低频波段(670-747GHz)，以覆盖LTEband12(698-746GHz)；倒F天线(2)与矩形辐射贴片(1)形成耦合结构对矩形辐射贴片(1)形成激励，形成电流回路，产生WiFi低频波段(2.18-2.52GHz)，以覆盖2.4GHzWiFi波段；倒F天线(2)产生WiFi高频波段(4.73-6.38GHz)，以覆盖5.0GHzWiFi波段。2.根据权利要求1所述的基于复合左右手传输线的多频段天线，其特征在于，所述复合左右手传输线单元中，所述矩形辐射贴片(1)和曲流线(3)之间产生耦合电容作为串联左手电容CL，倒F天线(2)自身电感作为串联右手电感LR，曲流线(3)本身电感作为并联左手电感LL，矩形辐射贴片(1)和倒F天线(2)之间产生耦合电容作为并联右手电容CR。3.根据权利要求2所述的基于复合左右手传输线的多频段天线，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：程知群，周伟伟，熊英健，金江亮，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学富阳电子信息研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33
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