一种用于WLAN的垂直极化全向辐射陷波天线制造技术

本发明专利技术公开了一种用于WLAN的垂直极化全向辐射陷波天线，包括一个介质基板和一根同轴馈电电缆，所述介质基板上层沿着z轴方向印刷一对偶极子，沿着y轴方向印刷一对开口谐振环，所述偶极子的下臂上层金属印刷共面波导结构，在下臂下层印刷一层金属；所述同轴电缆的内部导体穿过介质基板与偶极子下臂的上金属层相连，外导体则与下臂的下金属层相连接，偶极子由同轴电缆馈电；所述介质基板下层印刷和上层极子下部同样大小形状的金属层。本发明专利技术所提出的平面陷波天线可以实现稳定的全向辐射特性和较小的不圆度。在工作频段内，天线在水平面具有高增益和较小的交叉极化分量。适用于需要陷波功能的全向覆盖WLAN应用。陷波功能的全向覆盖WLAN应用。陷波功能的全向覆盖WLAN应用。

【技术实现步骤摘要】
一种用于WLAN的垂直极化全向辐射陷波天线


[0001]本专利技术涉及无线通信
，具体涉及一种用于WLAN的垂直极化全向辐射陷波天线。

技术介绍

[0002]平面加工的宽带单极子被设计用于需要小型化的通信应用中。如图1所示，平面加工的单极子天线由一个平面单极子和一个大地板所构成。这种具有大地板的平面单极子天线具有宽带特性，可以覆盖UWB频段。相比于具有大地板的立体结构的宽带单极子天线，平面结构单极子具有体积小，加工成本低等优点。平面加工的宽带垂直极化全向辐射天线不需要一个大地板，天线的地板与天线处于同一平面，如图2所示。单极子天线的形状可以是多种形状，长方形、三角形、曲线形等形状均可以实现宽频带。这些平面加工的垂直极化全向辐射天线，都具有超宽带的工作频段，但这些垂直极化的天线的水平分量较高，尤其是在高频段，水平分量与垂直分量几乎处于同一量级。此外，这种天线形状多样，缺乏设计和优化方法的指导。
[0003]通过以上分析可以知道，现有的平面加工的宽带垂直极化全向辐射天线，虽然具有宽频带和小型化等优点，但是，面对现代通信系统对天线宽频带和小型化的进一步要求，具有小型化和宽频带等优秀电气指标的垂直极化全向辐射天线依然是现在的应用需求和研究难点.针对不同的通信系统和相应的指标要求，选择合适的陷波方法，设计满足宽带小型化的陷波天线，是本专利技术型专利研究的内容。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对
技术介绍
中问题，研究了一种用于WLAN的垂直极化全向辐射陷波天线，将开口谐振环引入到全向辐射垂直极化天线，在3.5GHz具有辐射零点，在陷波频段，水平面的最大增益可以从3dBi被抑制到
‑
15dBi。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术解决方案：
[0006]一种用于WLAN的垂直极化全向辐射陷波天线，包括一个介质基板和一根同轴馈电电缆，所述介质基板上层沿着z轴方向印刷一对偶极子，沿着y轴方向印刷一对开口谐振环，所述偶极子的下臂上层金属印刷共面波导结构，在下臂下层印刷一层金属；所述同轴电缆的内部导体穿过介质基板与偶极子下臂的上金属层相连，外导体则与下臂的下金属层相连接，偶极子由同轴电缆馈电；所述介质基板下层印刷和上层极子下部同样大小形状的金属层。
[0007]优选地，所述介质基板采用Rogers
‑
4350，其介电常数为ε
r
＝3.66，边长为37.7mm，厚度为0.787mm。
[0008]优选地，所述偶极子的天线臂为扇形，采用指数形天线臂来实现宽频带特性。
[0009]优选地，所述指数函数的表达式为Y(x)＝Ce
kx
+B，其中k为指数函数的常系数，B为指数函数的参数，系数k越小，指数函数线越接近直线。
[0010]优选地，所述一对开口谐振环为C形开口谐振环。
[0011]优选地，所述偶极子下臂的上下层金属通过四个金属化过孔连接。
[0012]相对于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：
[0013]本专利技术所提出的平面陷波天线可以实现稳定的全向辐射特性和较小的不圆度。在工作频段内，天线在水平面具有高增益和较小的交叉极化分量。适用于需要陷波功能的全向覆盖WLAN应用。
附图说明
[0014]图1为平面加工的单极子天线结构图。
[0015]图2为单极子天线的形状类型图。
[0016]图3为本专利技术整体结构图。
[0017]图4为本专利技术陷波天线的上下金属层结构图，其中(a)为上层金属层，(b)为下层金属层。图5为本专利技术VSWR和隔离度的仿真与测量结果图。图6为本专利技术辐射方向图的仿真与测试结果。
具体实施方式
[0018]为更进一步阐述本专利技术为实现预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
[0019]如图3所示，本专利技术一种用于WLAN的垂直极化全向辐射陷波天线由一个介质基板和一根同轴馈电电缆组成。介质基板采用Rogers
‑
4350，其介电常数为εr＝3.66，边长为37.7mm，厚度为0.787mm。图中天线各部分尺寸参数为：
[0020]D1＝0.7mm，G1＝8.2mm，G2＝0.23mm，L1＝36.8mm，L2＝8.7mm，S1＝0.2mm，W1＝1.3mm，k＝0.2。
[0021]如图4(a)和(b)给出了陷波天线的上下金属层的结构。在介质基板的上层，沿着z轴方向印刷了一对偶极子，沿着y轴方向印刷了一对开口谐振环。偶极子臂为扇形，采用指数形天线臂来实现宽频带特性，指数函数的表达式为Y(x)＝Ce
kx
+B，其中系数k越小，指数函数线越接近直线。一对开口谐振环为C形开口谐振环。偶极子由共面波导结构馈电，共面波导结构可以设计在这两个金属层内。因此，在偶极子的下臂上层金属印刷了共面波导结构，在下臂下层印刷了一层金属。偶极子下臂的上下层金属通过四个金属化过孔连接。偶极子先通过同轴电缆将信号馈至共面波导，然后继续由共面波导馈至天线，同轴电缆的内部导体穿过介质基板与下臂的上金属层相连，外导体则与下臂的下金属层相连接。
[0022]为了对专利技术所提出的垂直极化全向辐射陷波天线的性能进行验证，将仿真设计的天线进行加工测试，并且将实测结果和仿真结果进行对比。该天线的测量结果由安捷伦网络分析仪(安捷N5230A)和远场测量系统(NSI 2000)测试获得。
[0023]天线仿真和测量的VSWR和隔离度的结果如图5所示。对于VSWR<2，所测的频带为2.3
‑
2.78GHz和5.2
‑
6GHz，覆盖了2.4
‑
GHz和5
‑
GHz的WLAN频段。所测得的天线VSWR在3.4
‑
3.6GHz陷波频段内大于16。图6给出了水平面的最大增益，在3.4
‑
3.6GHz的陷波频段内，有一个辐射零点，且在陷波频段内所测得的增益全部小于
‑
6dBi。在2.4
‑
GHz的WLAN频段内，测
得的增益大约为2dBi，在5
‑
GHz的WLAN频段内，测得的增益为3.5
‑
4.2dBi。总之，对于VSWR<2，所提出的天线可以覆盖2.4
‑
2.5GHz和5.15
‑
5.85GHz两个WLAN工作频带，而在陷波频段3.4
‑
3.6GHz，测量的最小增益为
‑
16dB。实测结果与仿真结果吻合很好。仿真结果和测量结果之间的偏差主要是由加工制造、安装和宽带测量公差引起的。
[0024]图(a)、(b)和(c)分别描绘了2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz在水平面的辐射方向图。从图中可以看出，所提出的天线在这三个频点的垂直极化分量不圆度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于WLAN的垂直极化全向辐射陷波天线，包括一个介质基板和一根同轴馈电电缆，其特征在于：所述介质基板上层沿着z轴方向印刷一对偶极子，沿着y轴方向印刷一对开口谐振环，所述偶极子的下臂上层金属印刷共面波导结构，在下臂下层印刷一层金属；所述同轴电缆的内部导体穿过介质基板与偶极子下臂的上金属层相连，外导体则与下臂的下金属层相连接，偶极子由同轴电缆馈电；所述介质基板下层印刷和上层极子下部同样大小形状的金属层。2.如权利要求1所述的一种用于WLAN的垂直极化全向辐射陷波天线，其特征在于：所述介质基板采用Rogers
‑
4350，其介电常数为ε
r
＝3.66，边长为37.7mm，厚度为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：李敏，许崇彩，杨敏，王志超，李海霞，尹多多，刘昊，沃陈陈，高景行，
申请(专利权)人：宿迁学院，
类型：发明
国别省市：