本發(fā)明屬于移動通信系統(tǒng)和無線通信技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種雙頻帶圓極化平面印刷天線。

背景技術(shù)：

近年來，隨著數(shù)據(jù)傳輸量的劇增，無線通信業(yè)務(wù)的多元化，就需要工作于不同頻段的無線通信系統(tǒng)。

隨著全球移動通信系統(tǒng)(gsm)、全球定位系統(tǒng)(gps)、數(shù)字通信系統(tǒng)(dcs)、個人通信系統(tǒng)(pcs)、通用移動電信系統(tǒng)(umts)、長期演進(lte)、無線局域網(wǎng)(wlan)、藍牙(bluetooth)、無線保真(wi-fi)和全球微波互聯(lián)接入(wimax)等無線通信標準的提出，以及移動終端集成化和小型化的發(fā)展需求，采用多個收發(fā)天線會導致同一平臺上搭載的天線數(shù)量增多，系統(tǒng)復(fù)雜度和成本提高。為盡量減少系統(tǒng)中天線的數(shù)量，同時為了避免在一個系統(tǒng)中存在的多個工作在不同頻段的天線之間的相互耦合和干擾的影響，這就要求天線具有多頻帶的特性。另外，將不同的極化模式運用在多頻帶天線中，可以增加天線的功能性，以適應(yīng)不同用途的無線通信系統(tǒng)，例如多頻帶線極化天線、多頻帶圓極化天線、以及多頻帶天線中不同極化模式的組合，這些天線在某種意義上都實現(xiàn)了小型化多功能的目的，而雙頻帶圓極化天線則是多頻帶多極化天線的一種，它將圓極化與雙頻特性相結(jié)合，在兩個頻段內(nèi)輻射或者接收旋向相同或相反的圓極化波。隨著印刷和集成工藝的日趨成熟，具有剖面低、體積小、重量輕、易共形、易大批量生產(chǎn)和易與其它電路集成等多種優(yōu)勢的平面印刷天線迅速成為研究熱點并得以廣泛應(yīng)用。

雙頻帶圓極化天線能夠在兩個工作頻帶內(nèi)接收和發(fā)射任意極化方向上的電磁波，有很強的抗干擾能力，有利于系統(tǒng)的小型集成化設(shè)計，可以增加通信容量，降低生產(chǎn)成本，更容易實現(xiàn)天線的智能化?，F(xiàn)有的雙頻帶圓極化平面印刷天線存在尺寸較大及阻抗帶寬和軸比帶寬較窄等問題，不能覆蓋較多無線通信頻段，難以滿足現(xiàn)代通信設(shè)備輕薄化以及功能多樣化的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種雙頻帶圓極化平面印刷天線，其阻抗帶寬和圓極化帶寬不僅可以同時覆蓋wlan(2.4/5.2/5.8ghz)和wi-fi(2.4/5.5ghz)頻段，還可同時覆蓋bluetooth(2.5ghz)和wimax(2.5/5.5ghz)頻段，并簡化結(jié)構(gòu)、達到天線的智能化和小型化

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一種雙頻帶圓極化平面印刷天線，包括介質(zhì)基板，其特征在于：

所述介質(zhì)基板為fr-4(玻璃纖維環(huán)氧樹脂)材料，其上表面印制有改進型l形微帶結(jié)構(gòu)、倒l形加載樁以及阻抗匹配輸入饋線，其下表面印制有加載倒l形金屬帶和開l形槽及矩形槽的金屬地面；

所述改進型l形微帶結(jié)構(gòu)是將l形微帶結(jié)構(gòu)剪切掉第一三角形微帶結(jié)構(gòu)、第二三角形微帶結(jié)構(gòu)及矩形微帶結(jié)構(gòu)得到；其中，l形微帶結(jié)構(gòu)由順次連接的第一水平微帶結(jié)構(gòu)和第一豎直微帶結(jié)構(gòu)組成，第一水平微帶結(jié)構(gòu)的一端與阻抗匹配輸入饋線連接，另一端與第一豎直微帶結(jié)構(gòu)相連；第一三角形微帶結(jié)構(gòu)位于第一豎直微帶結(jié)構(gòu)的左上角，第二三角形微帶結(jié)構(gòu)位于第一豎直微帶結(jié)構(gòu)的右下角，矩形微帶結(jié)構(gòu)位于第一水平微帶結(jié)構(gòu)的右下方，且與第二三角形微帶結(jié)構(gòu)右對齊；

所述倒l形加載樁由順次連接的第二豎直微帶結(jié)構(gòu)和第二水平微帶結(jié)構(gòu)組成，其中，第二水平微帶結(jié)構(gòu)位于第二豎直微帶結(jié)構(gòu)的右側(cè)，第二水平微帶結(jié)構(gòu)的右側(cè)距離介質(zhì)基板右側(cè)邊緣距離為w6，第二水平微帶結(jié)構(gòu)的下邊緣距離改進型l形微帶結(jié)構(gòu)的上邊緣距離為l8；

所述阻抗匹配輸入饋線為矩形微帶線饋線；其中，矩形微帶線垂直設(shè)置，下端位于介質(zhì)基板的底邊中心位置處，并與輸入的同軸饋電內(nèi)導體連接，上端與第一水平微帶結(jié)構(gòu)左端連接；

所述金屬地面上加載有倒l形金屬帶，且開有l(wèi)形槽和矩形槽；從介質(zhì)基板的底邊往上看，倒l形金屬帶、l形槽和矩形槽位于金屬地面頂端，從介質(zhì)基板的左邊往右看，倒l形金屬帶位于金屬地面的左側(cè)，l形槽位于金屬地面的右側(cè)；倒l形金屬帶由順次連接的第三豎直微帶結(jié)構(gòu)和第三水平微帶結(jié)構(gòu)組成，且第三水平微帶結(jié)構(gòu)位于第三豎直微帶結(jié)構(gòu)的右側(cè)，第三豎直微帶結(jié)構(gòu)的一端與金屬地面相連接，另一端與第三水平微帶結(jié)構(gòu)相連；l形槽由順次連接的水平槽和豎直槽組成，且水平槽位于豎直槽的左側(cè)；矩形槽位于金屬地面的正中間。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的。

本發(fā)明一種雙頻帶圓極化平面印刷天線，通過在介質(zhì)基板上表面印制有改進型l形微帶結(jié)構(gòu)、倒l形加載樁以及阻抗匹配輸入饋線，下表面印制有加載倒l形金屬帶和開l形槽及矩形槽的金屬地面，通過一定的布局，實現(xiàn)雙頻帶圓極化，其阻抗帶寬和圓極化帶寬可以同時覆蓋wlan(2.4/5.2/5.8-ghz)頻段、wi-fi(2.4/5.5-ghz)頻段、bluetooth(2.5-ghz)頻段以及wimax(2.5/5.5-ghz)頻段。

同時本發(fā)明一種雙頻帶圓極化平面印刷天線還具有以下有益效果：

(1)、與現(xiàn)有技術(shù)相比，該發(fā)明的阻抗和圓極化帶寬更寬，除了能夠覆蓋常用通信頻段wlan和wi-fi頻段外，還可以覆蓋bluetooth和wimax(2.5/5.5-ghz)頻段，并且該天線具有雙向輻射特性，結(jié)構(gòu)簡單以便于同微波電路進行集成；

(2)、本發(fā)明采用微帶饋電，采用的介質(zhì)基板為fr-4材料，通過所述改進型l形微帶結(jié)構(gòu)的不同模式來實現(xiàn)雙頻帶，這樣有利于天線的尺寸減?。?/p>

(3)、改進型l形微帶結(jié)構(gòu)還可以用來產(chǎn)生低頻段的圓極化，通過在介質(zhì)基底上表面加載倒l形微帶結(jié)構(gòu)和在金屬地面上加載倒l形金屬帶及開槽的方法，可以在高頻段產(chǎn)生圓極化，最終實現(xiàn)雙頻段圓極化；

(4)、在金屬地面上開l形槽可以產(chǎn)生另外一個諧振點，通過在金屬地面上開矩形槽可以使中間的諧振點和較高的諧振點融合，從而展寬高頻段的帶寬。

附圖說明

圖1是本發(fā)明雙頻帶圓極化平面印刷天線的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，(a)天線上表面圖，(b)為天線下表面圖；

圖2是本發(fā)明雙頻帶圓極化平面印刷天線的尺寸示意圖，其中，(a)天線上表面圖，(b)為天線下表面圖；

圖3是本發(fā)明實施例的仿真與測試的反射系數(shù)曲線圖；

圖4是本發(fā)明實施例在2.56ghz的仿真和測試輻射方向圖對比圖，其中，(a)為xoz面，(b)為yoz面；

圖5是本發(fā)明實施例在5.76ghz的仿真和測試輻射方向圖對比圖，其中，(a)為xoz面，(b)為yoz面；

圖6是本發(fā)明實施例的實測增益曲線圖。

圖中標記說明：介質(zhì)基板1、阻抗匹配輸入饋線2、改進型l形微帶結(jié)構(gòu)3、倒l形加載樁4、第二豎直微帶結(jié)構(gòu)41、第二水平微帶結(jié)構(gòu)42、l形微帶結(jié)構(gòu)5、第一三角形微帶結(jié)構(gòu)51、第二三角形微帶結(jié)構(gòu)52、矩形微帶結(jié)構(gòu)53、倒l形金屬帶6、第三豎直微帶結(jié)構(gòu)61、第三水平微帶結(jié)構(gòu)62、l形槽7、水平槽71、豎直槽72、矩形槽8、金屬地面9。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當已知功能和設(shè)計的詳細描述也許會淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時，這些描述在這里將被忽略。

圖1是本發(fā)明雙頻帶圓極化平面印刷天線的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，(a)天線上表面圖，(b)為天線下表面圖。

在本實施例中，如圖1所示，本發(fā)明多頻帶平面印刷天線的結(jié)構(gòu)示意圖包括介質(zhì)基板1以及上表面印制的阻抗匹配輸入饋線2、改進型l形微帶結(jié)構(gòu)3和倒l形加載樁4，下表面印制的加載倒l形金屬帶6和開l形槽7及矩形槽8的金屬地面9；介質(zhì)基板1的材料為fr-4(玻璃纖維環(huán)氧樹脂)。

如圖1(a)所示，阻抗匹配輸入饋線2為一矩形微帶饋線，矩形微帶線垂直設(shè)置，下端位于介質(zhì)基板1的底邊中心位置處，并與輸入的同軸饋電內(nèi)導體連接，上端與第一水平微帶結(jié)構(gòu)左端連接。

改進型l形微帶結(jié)構(gòu)3是將l形微帶結(jié)構(gòu)5剪切掉第一三角形微帶結(jié)構(gòu)51、第二三角形微帶結(jié)構(gòu)52及矩形微帶結(jié)構(gòu)53得到；其中，l形微帶結(jié)構(gòu)5由順次連接的第一水平微帶結(jié)構(gòu)和第一豎直微帶結(jié)構(gòu)組成，第一水平微帶結(jié)構(gòu)的一端與阻抗匹配輸入饋線2連接，另一端與第一豎直微帶結(jié)構(gòu)相連。

倒l形加載樁4是由順次連接的第二豎直微帶結(jié)構(gòu)41和第二水平微帶結(jié)構(gòu)42組成，第二水平微帶結(jié)構(gòu)42位于第二豎直微帶結(jié)構(gòu)41的右側(cè)；

如圖1(b)所示，金屬地面9上加載有倒l形金屬帶6，且開有l(wèi)形槽7和矩形槽8；從介質(zhì)基板1的底邊往上看，倒l形金屬帶6、l形槽7和矩形槽8位于金屬地面9的頂端，從介質(zhì)基板1的左邊往右看，倒l形金屬帶6位于金屬地面9的左側(cè)，l形槽7位于金屬地面9的右側(cè)；倒l形金屬帶6由順次連接的第三豎直微帶結(jié)構(gòu)61和第三水平微帶結(jié)構(gòu)62組成，且第三水平微帶結(jié)構(gòu)62位于第三豎直微帶結(jié)構(gòu)61的右側(cè)，第三豎直微帶結(jié)構(gòu)61的一端與金屬地面9相連接，另一端與第三水平微帶結(jié)構(gòu)62相連；l形槽7由順次連接的水平槽71和豎直槽72組成，且水平槽71位于豎直槽72的左側(cè)；矩形槽8位于金屬地面9的正中間。

其中，所述的第一水平微帶結(jié)構(gòu)、第一豎直微帶結(jié)構(gòu)、第二水平微帶結(jié)構(gòu)、第二豎直微帶結(jié)構(gòu)、第三水平微帶結(jié)構(gòu)、第三豎直微帶結(jié)構(gòu)均為矩形金屬帶。

圖2是本發(fā)明雙頻帶圓極化平面印刷天線的尺寸示意圖，其中，(a)天線上表面圖，(b)為天線下表面圖。

在本實施例中，采用的介質(zhì)基板1為fr-4材料，其相對介電常數(shù)為εr＝4.6,厚度h＝1.6mm,其具體的幾何尺寸為：g1：42.5mm；g2：48mm；l1：14mm；l2：3mm；l3：3mm；l4：2.5mm；l5：18mm；l6：6mm；l7：12mm；l8：1mm；l9：5.85mm；l10：4.5mm；l11：40.5mm；l12：3mm；l13：4mm；l14：1mm；l15：1.5mm；l16：5.5mm；lg：14.5mm；w1：4mm；w2：6mm；w3：4.5mm；w4：4.5mm；w5：6.8mm；w6：4.45mm；w7：3.6mm；w8：3mm；w9：5mm；w10：4mm；w11：18.8mm；w12：17mm；w13：11mm；w14：4mm；w15：10mm；w16：8.5mm；w17：2mm；w18：3.75mm；

其中，以下參數(shù)在相應(yīng)的范圍內(nèi)變化時同樣可以得到較好的效果：如圖2(a)所示，阻抗匹配輸入饋線的上邊緣比第二水平微帶結(jié)構(gòu)的上邊緣高l3，l3＝2.8～3.2mm；第二豎直微帶結(jié)構(gòu)的高度l5為18～19mm；第二水平微帶結(jié)構(gòu)的高度l6為5～6.5mm；第二三角形微帶結(jié)構(gòu)的高l10為13.55～14.05mm，另一條直角邊的長w4為4～5mm；第二水平微帶結(jié)構(gòu)的右側(cè)距離介質(zhì)基板右側(cè)邊緣距離w6為4.45mm，其下邊緣距離改進型l形微帶結(jié)構(gòu)的上邊緣距離l8為1mm；如圖2(b)所示，金屬地面的高lg為14～15mm。

實施例

本發(fā)明的效果可通過上述具體雙頻帶圓極化平面印刷天線的測試來進一步說明：

對本實施例雙頻帶圓極化平面印刷天線的反射系數(shù)s11進行仿真和測試，其結(jié)果如圖3所示，由測試結(jié)果可以看出本發(fā)明的阻抗帶寬為370mhz(2.38-2.75ghz)和2330mhz(4.05-6.38ghz)，圓極化帶寬為610mhz(2.39-3ghz)和850mhz(5.15-6ghz),阻抗帶寬和圓極化帶寬的重合的帶寬為360mhz(2.39-2.75ghz)和850mhz(5.15-6ghz)。上述結(jié)果表明該天線不僅能夠同時覆蓋wlan(2.4/5.2/5.8-ghz)頻段和wi-fi(2.4/5.5-ghz)頻段，還可以覆蓋bluetooth(2.5-ghz)頻段和wimax(2.5/5.5-ghz)頻段。

對本實施例雙頻帶圓極化平面印刷天線在2.56ghz和5.76ghz的xoz面和yoz面的輻射方向圖進行仿真和測試，并進行對比，其中，圖4(a)為2.56ghz在xoz面的輻射方向圖，圖4(b)為2.56ghz在yoz面的輻射方向圖。圖5(a)為5.76ghz在xoz面的輻射方向圖，圖5(b)為5.76ghz在yoz面的輻射方向圖。由圖4和圖5可見，本發(fā)明雙頻帶圓極化平面印刷天線具有雙向輻射特性，在+z方向輻射左旋圓極化波，而在-z方向輻射右旋圓極化波。

對本發(fā)明實施例的增益進行測試，其結(jié)果如圖6所示，本發(fā)明在2.39-2.75ghz工作頻段內(nèi)的測得的峰值增益的變化范圍為：0.88dbi-1.4dbi；在5.15-6ghz工作頻段內(nèi)測得的峰值增益的變化范圍為3.9dbi-4.5dbi。

盡管上面對本發(fā)明說明性的具體實施方式進行了描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于具體實施方式的范圍，對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護之列。