專利名稱：一種雙極天線及移動多媒體廣播裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于通訊設備領域，具體涉及一種雙極天線。
背景技術：
隨著無線通訊技術的發(fā)展，無線通訊設備有了越來越高的要求，而作為電磁波接收與發(fā)送的天線也有了多種結構以適應通訊設備的要求，就天線的性能或者結構有了更高的挑戰(zhàn)。天線作為最終射頻信號的輻射單元和接收器件，其工作特性將直接影響整個電子系統(tǒng)的工作性能。然而天線的尺寸、帶寬、增益等重要指標卻受到了基本物理原理的限制(固定尺寸下的增益極限、帶寬極限等)。這些指標極限的基本原理使得天線的小型化技術難度遠遠超過了其它器件，而由于射頻器件的電磁場分析的復雜性，逼近這些極限值都成為了巨大的技術挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)雙極天線的輻射工作頻率直接和天線的尺寸正相關，帶寬和天線的面積正相關，使得天線的設計通常需要半波長的物理長度。在一些更為復雜的電子系統(tǒng)中，需要在饋入天線前額外的阻抗匹配網絡設計。但阻抗匹配網絡額外的增加了電子系統(tǒng)的饋線設計、增大了射頻系統(tǒng)的面積同時匹配網絡還引入了不少的能量損耗，很難滿足低功耗的系統(tǒng)設計要求。因此，小型化的新型天線技術成為了當代電子集成系統(tǒng)的一個重要技術瓶頸。在現有的移動多媒體廣播裝置中，特別是車載移動多媒體廣播裝置中的天線由于天線自身性能和體積限制不能滿足當前需求，這些體現在天線體積較大，放在車廂內或者車頂都將占用較大空間，并且影響整體的外觀；天線通常需要外置于設備，造成接線復雜、信號的強度衰減嚴重。在移動多媒體廣播裝置小型化、集成化的發(fā)展趨勢下，天線帶來的這些問題成為該發(fā)展趨勢的技術屏障。`發(fā)明內容為了解決現有雙極天線中存在的問題，本實用新型提供了一種雙極天線，通過應用超材料技術設計天線結構，在滿足通訊設備性能要求的前提下實現天線的小型化，為了實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案—種雙極天線，包括基板、設置在基板一表面的第一金屬片和第二金屬片、第一饋線以及第二饋線；所述基板呈矩形且具有第一中心線；所述第一金屬片和所述第二金屬片、所述第一金屬片和第二金屬片上分別鏤刻出的第一槽拓撲結構和第二槽拓撲結構對應互相對稱于所述第一中心線；所述第一饋線和所述第二饋線分別圍繞所述第一金屬片和所述第二金屬片，所述第一饋線靠近所述第一中心線的一端設置帶有朝向所述第二金屬片的凹口的第一饋片，所述第二饋線靠近所述第一中心線的一端設置與所述第一饋片所述凹口相對的第二饋片。進一步地，所述基板具有與所述第一中心線垂直的第二中心線；所述第一金屬片對稱于所述第二中心線。[0009]進一步地，所述第一槽拓撲結構在所述第二中心線任一側為開口螺旋環(huán)狀結構。進一步地,所述第一饋片與所述第二饋片稱合連接。進一步地，所述第一饋片的所述凹口及所述第二饋片呈矩形狀，所述第二饋片伸入所述第一饋片的所述凹口。進一步地，所述第一槽拓撲結構的槽寬與所述第一槽拓撲結構中相鄰槽的間距相
坐寸O進一步地，所述第一饋線的寬度、所述第一饋線與所述第一金屬片間的距離與所述第一槽拓撲結構的槽寬相等。進一步地，所述第一槽拓撲結構的槽寬為O. 3mm。作為優(yōu)選，所述基板由陶瓷材料、高分子材料、鐵電材料、鐵氧材料或鐵磁材料制成。本實用新型還闡述了一種移動多媒體廣播裝置，所述移動多媒體廣播裝置包括以上所述的雙極天線。本實用新型的天線是應用超材料技術設計出使電磁波諧振的天線，決定該天線體積的金屬片尺寸的物理尺寸 不受半波長的物理長度限制，該金屬片與饋線進行信號耦合即可得到本實用新型中的天線，可以根據無線通訊設備本身尺寸設計出相應的天線，滿足無線通訊設備小型化、天線內置的需求。本實用新型中的移動無線多媒體裝置應用該天線實現了天線的內置，解決了天線外置導致的接線復雜、線路故障較多等問題；該裝置能夠實時獲取廣播節(jié)目，且獲得良好的視聽效果；使得天線不再影響外觀，適于推廣。

圖1是本實用新型雙極天線實施例1的結構示意圖；圖2是本實用新型雙極天線實施例2的結構示意圖；圖3是本實用新型實施例2的S參數仿真圖；圖4是本實用新型實施例2操作于2. 4GHz時E方向輻射場型量測結果；圖5是本實用新型實施例2操作于2. 4GHz時H方向輻射場型量測結果；圖6是本實用新型一種移動多媒體廣播裝置的結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合附圖及具體實施方式
對本實用新型作進一步說明。所謂雙極天線即從輸入端看去有兩個臂的天線，本實用新型的雙極天線采用人工電磁材料理論來設計，即超材料技術理論；所述人工電磁材料是指將金屬片加工設計(如采用蝕刻工藝等方式)成響應電磁波的一定形狀的金屬片結構，所述人工電磁材料也能將高頻電信號轉化電磁波；其性能直接取決于電磁波亞波長的金屬片結構。尤其在金屬片結構的諧振頻段，人工電磁材料通常體現出高度的色散特性，換言之，金屬片結構的阻抗、容感性、等效的介電常數和磁導率隨著頻率會發(fā)生劇烈的變化。因而可基于人工電磁材料設計方法將金屬片結構的基本特性進行設計，使得金屬片與其依附的介質基板等效地組成了一個高度色散的特種電磁材料，從而實現輻射特性豐富的天線。如圖1所示為本實用新型實施例1的雙極天線的結構示意圖。本實施例中的天線10包括基板7、設置在基板7 —表面上的第一金屬片6和第二金屬片8、第一饋線4以及第二饋線5。其中，基板7呈矩形，且該基板7具有第一中心線a和與第一中心線a垂直的第二中心線b。在第一金屬片6和第二金屬片8上分別鏤刻出第一槽拓撲結構61和第二槽拓撲結構81，第一金屬片6、第一槽拓撲結構61與第二金屬片8、第二槽拓撲結構81對應著互相對稱于第一中心線a。第一饋線4和第二饋線5分別圍繞第一金屬片6和第二金屬片8，通過耦合方式分別饋入第一金屬片6和第二金屬片8，在第一饋線4靠近第一中心線a的一端設置了第一饋片3，第一饋片3在朝向第二金屬片8的一邊設置了凹口 31，在第二饋線5靠近第一中心線a的一端設置了第二饋片9，第二饋片9與第一饋片3的凹口 31相對，第一饋片3、第一饋片3上的凹口 31和第二饋片9均呈矩形狀，第二饋片9伸入第一饋片3的凹口 31中，第一饋片3與第二饋片9耦合連接。本實用新型中第一金屬片6和第二金屬片8上分別鏤刻出第一槽拓撲結構61和第二槽拓撲結構81，鏤刻時去除第一槽拓撲結構61和第二槽拓撲結構81對應的材料后，在第一金屬片6和第二金屬片8上分別呈現出第一金屬走線62和第二金屬走線82 ;第一槽拓撲結構61中相鄰槽的間距即為第一金屬走線62的寬度，第一槽拓撲結構61的槽寬與第一金屬走線62的寬度相等，第一饋線4的寬度以及第一饋線4與第一金屬片6的間距與第一槽拓撲結構61的槽寬相等，在本實施例1中均為O. 3mm。在本實施例1中，第一金屬片6自身對稱于第二中心線b,因而,設置在第一金屬片6上的第一微槽結構61和第一金屬走線62也對稱于第二中心線b，第一槽拓撲結構61在第二中心線的任一側均為開口螺旋環(huán)狀結構。由于第二金屬片8、第二槽拓撲結構81、第二金屬走線82與第一金屬片6、第一微槽結構61、第一金屬走線62對應著互相對稱于第一中心線a，因此，同樣地，第二金屬片8自身對稱于第二中心線b，設置在第二金屬片8上的第二槽拓撲結構81和第二金屬走線82也對稱于第二中心線b，第二槽拓撲結構81在第二中心線的任一側均為開口螺旋環(huán)狀結構。 第一金屬片6和第二金屬片8由銅或銀材料制成，優(yōu)選為銅，價格低廉，導電性能好，為了實現更好阻抗匹配，也可以為銅和銀組合。在本實施例1中，基板7可由陶瓷材料、高分子材料、鐵電材料、鐵氧材料或鐵磁材料制成，優(yōu)選地，由高分子材料制成，具體地可以是FR-4、F4B等高分子材料。如圖2所示為本實用新型實施例2的雙極天線的結構示意圖。在該實施例2中，該雙極天線10與實施例1的雙極天線10在材料選擇、制備方法方面相同，本實施例2雙極天線10中第一金屬片6和第二金屬片8結構與實施例1相同，但與實施例1相比，存在第一金屬片6和第二金屬片8的尺寸不同、第一饋片3和第二饋片9的尺寸的不同、第一饋線4和第二饋線5的尺寸不同，使得實施例2的雙極天線與實施例1相比具有不同的諧振頻率。本實用新型中，饋線與金屬片之間信號饋入方式可以采用多種方式。饋線直接與所述金屬片相連；且饋線與金屬片的相連接點位置可以位于金屬片上的任意位置。饋線采用包圍方式設置于金屬片外圍且饋線的末端設置于金屬片外圍任意位置。如圖3所示為本實用新型實施例2的S參數仿真圖，該圖示出了實施例2的天線在2. 3924GHz和2. 6107GHz分別具有-10. 752dB和-10. 30IdB的損耗，在該區(qū)間內，最低損耗達到-25dB以下，表明本實用新型實施例2天線能夠在2. 4GHz附近頻率段內工作，并且滿足無線通訊設備中對天線的要求。[0033]圖4、圖5分別示出了本實用新型實施例2天線操作于2. 4GHz時分別在垂直平面(E-Plane)和水平平面(H-Plane)方向遠場仿真結果圖,在此結果中能夠觀察到本實用新型的天線的極化效果不亞于現有天線并符合應用標準。本實用新型中，關于雙極天線10的加工制造，只要滿足本實用新型的設計原理，可以采用各種制造方式。最普通的方法是使用各類印刷電路板(PCB)的制造方法，如覆銅的PCB制造均可滿足本實用新型的加工要求。除此加工方式，還可以根據實際的需要引入其它加工手段，如導電銀漿油墨加工方式、各類可形變器件的柔性PCB加工、鐵片天線的加工方式以及鐵片與PCB組合的加工方式。其中，鐵片與PCB組合加工方式是指利用PCB的精確加工來完成槽拓撲結構的加工，用鐵片來完成其它輔助部分。由于采用低成本的銅材料形成所述金屬片。由于本實用新型的主要性能都集中在金屬片的槽拓撲結構的設計，因此，饋線的引線對雙極天線的輻射頻率影響相對較小。基于這個特點，雙極天線可以被靈活的擺放在系統(tǒng)的任何位置，簡化的安裝測試的復雜度。本實用新型雙極天線在發(fā)生尺寸修改、饋線長度和環(huán)繞方式變化、兩饋片的大小間距的變化等改變時會引起雙極天線諧振頻段的變化，而依此啟發(fā)對本實用新型雙極天線的修改均被涵蓋在本實用新型雙極天線的設計思想中，都應受到本實用新型的保護。圖6示出了一種移動多媒體廣播裝置的結構示意圖，該裝置包括信號處理模塊、顯示模塊、電源模塊和天線，電源模塊為該裝置的工作提供電能，天線和顯示模塊均與信號處理模塊相連，天線接收到的信號經信號處理模塊處理后轉換為視頻、音頻等由顯示模塊輸出。其中天線為本實用新型所述的雙極天線，如需接收2. 4GHz頻段的信號則可以是實施例2所述的雙極天線，也可以根據該裝置需要對本實用新型中雙極天線進行尺寸修改、饋線長度和環(huán)繞方式變化、兩饋片的大小間距變化等，以獲得適當的諧振頻段。本實用新型雙極天線體積小且性能好，能夠內置于移動多媒體廣播裝置中，對移動多媒體裝置的集成化、小型化起了舉足輕重的作用。以上僅是對本實用新型實施例的描述，不應當成是對本實用新型的限制，任何不脫離本實用新型宗旨下的改 變均在本實用新型的保護之內。
權利要求1.一種雙極天線，其特征在于，所述天線包括基板、設置在基板一表面的第一金屬片和第二金屬片、第一饋線以及第二饋線；所述基板呈矩形且具有第一中心線；所述第一金屬片和所述第二金屬片、所述第一金屬片和第二金屬片上分別鏤刻出的第一槽拓撲結構和第二槽拓撲結構對應互相對稱于所述第一中心線；所述第一饋線和所述第二饋線分別圍繞所述第一金屬片和所述第二金屬片，所述第一饋線靠近所述第一中心線的一端設置帶有朝向所述第二金屬片的凹口的第一饋片，所述第二饋線靠近所述第一中心線的一端設置與所述第一饋片所述凹口相對的第二饋片。
2.根據權利要求1所述的雙極天線，其特征在于，所述基板具有與所述第一中心線垂直的第二中心線；所述第一金屬片對稱于所述第二中心線。
3.根據權利要求1或2所述的雙極天線，其特征在于，所述第一槽拓撲結構在所述第二中心線任一側為開口螺旋環(huán)狀結構。
4.根據權利要求1或2或3所述的雙極天線，其特征在于，所述第一饋片與所述第二饋片耦合連接。
5.根據權利要求1所述的雙極天線，其特征在于，所述第一饋片的所述凹口及所述第二饋片呈矩形狀，所述第二饋片伸入所述第一饋片的所述凹口。
6.根據權利要求1所述的雙極天線，其特征在于，所述第一槽拓撲結構的槽寬與所述第一槽拓撲結構中相鄰槽的間距相等。
7.根據權利要求1所述的雙極天線，其特征在于，所述第一饋線的寬度、所述第一饋線與所述第一金屬片間的距離與所述第一槽拓撲結構的槽寬相等。
8.根據權利要求6或7所述的雙極天線，其特征在于，所述第一槽拓撲結構的槽寬為O. 3mmο
9.根據權利要求1所述的雙極天線，其特征在于，所述基板由陶瓷材料、高分子材料、鐵電材料、鐵氧材料或鐵磁材料制成。
10.一種移動多媒體廣播裝置，其特征在于，所述移動多媒體廣播裝置包括權利要求1-9任一項所述的雙極天線。
專利摘要本實用新型提供了一種雙極天線，該天線包括基板、設置在基板一表面的第一金屬片和第二金屬片、第一饋線以及第二饋線；基板呈矩形且具有第一中心線及與第一中心線垂直的第二中心線；第一金屬片和第二金屬片、第一金屬片和第二金屬片上分別鏤刻出的第一槽拓撲結構和第二槽拓撲結構對應互相對稱于所述第一中心線；第一饋線和第二饋線分別圍繞第一金屬片和第二金屬片，第一饋線靠近第一中心線的一端設置帶有朝向第二金屬片的凹口的第一饋片，第二饋線靠近第一中心線的一端設置與第一饋片凹口相對的第二饋片。本實用新型的天線是應用超材料技術設計出使電磁波諧振的天線，滿足無線通訊設備小型化、天線內置的需求。
文檔編號H01Q1/38GK202905940SQ201220164228
公開日2013年4月24日 申請日期2012年4月18日 優(yōu)先權日2011年9月23日
發(fā)明者劉若鵬, 徐冠雄 申請人:深圳光啟高等理工研究院, 深圳光啟創(chuàng)新技術有限公司