一種cpw饋電雙頻微帶天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及無線通信中的一種CPW饋電雙頻微帶天線。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著多頻段多業(yè)務(wù)無線通信系統(tǒng)的快速發(fā)展，高性能多頻段天線的研究也越來越受到世界各地的學(xué)者廣泛關(guān)注。特別是適用于2.4GHz,5.2GHz和5.8GHz的本地?zé)o線局域網(wǎng)(WLAN)，以及適用于2.6GHz,3.5GHz和5.5GHz的全球微波互聯(lián)接入(WiMAX)的多頻段微帶天線，更是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。
[0003]通過對(duì)相關(guān)資料的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，目前已經(jīng)發(fā)表了很多研究多頻段天線的文獻(xiàn)。其中，實(shí)現(xiàn)多頻段的方法一般有三種:第一種是使用覆蓋目標(biāo)工作頻段的寬帶或者超寬帶天線，但是不能避免目標(biāo)工作頻段外的信號(hào)干擾問題；第二種方法是使用獨(dú)立的天線分別覆蓋目標(biāo)工作頻段，但是存在各天線單元之間有互耦與干擾、天線尺寸較大等問題；第三種是使用單個(gè)天線實(shí)現(xiàn)多個(gè)工作頻段，覆蓋所有目標(biāo)頻段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提供一種CPW饋電雙頻微帶天線，具有體積小、重量輕、成本低、易集成、損耗低、輻射特性好、多個(gè)工作頻段、各頻段之間隔離度好、穩(wěn)定度高、適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，適用于WLAN和WiMAX等現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0006]一種CPW饋電雙頻微帶天線，包括介質(zhì)基板、兩個(gè)對(duì)稱倒π型槽、以及共面集成波導(dǎo)饋線，其中:兩個(gè)倒η型槽以及共面集成波導(dǎo)饋線設(shè)置在介質(zhì)基板的上表面，所述的兩個(gè)倒π型槽關(guān)于中心為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，并且倒π型槽的底端與介質(zhì)基板的底端連接，共面集成波導(dǎo)饋線的底端與介質(zhì)基板的底端連接。
[0007]進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述倒π型槽由第一槽線、第二槽線、第三槽線、第四槽線、第五槽線和第六槽線組成；第一槽線的底端與介質(zhì)基板的底端連接，并且垂直于介質(zhì)基板的底端；第二槽線的一端與第一槽線的頂端連接，其另一端與第三槽線的頂端連接，并且同時(shí)垂直于第一槽線與第三槽線；第四槽線的底端與第三槽線的頂端連接；第五槽線的一端與第四槽線連接，其另一端與第六槽線的底端連接，并且同時(shí)垂直于第四槽線與第六槽線；第一槽線、第三槽線、第四槽線以及第六槽線相互平行；第二槽線與第五槽線相互平行。
[0008]進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述共面集成波導(dǎo)饋線位于所述兩個(gè)倒π型槽的中間，且與兩個(gè)槽的間隙均為.mm,并且共面集成波導(dǎo)饋線的底端與介質(zhì)基板的底端連接，該共面集成波導(dǎo)饋線的另一端與第二槽線的頂端對(duì)齊。
[0009]進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述介質(zhì)基板的相對(duì)介電常數(shù)為4.4，厚度為1.6mm。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明提出的CPW饋電雙頻微帶天線具有多個(gè)工作頻段，且各頻段之間隔離度好、損耗低、輻射特性好，由以上技術(shù)方案可知，該設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、重量輕，易于集成、易加工，成本較低。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明一實(shí)施方式CPW饋電雙頻微帶天線的結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖2是圖1實(shí)施例中的CPW饋電雙頻微帶天線的一個(gè)示例性設(shè)計(jì)示意圖。
[0013]圖3是圖2所示CPW饋電雙頻微帶天線的仿真與實(shí)測(cè)的反射系數(shù)圖。
[0014]圖4是圖2所示CPW饋電雙頻微帶天線在2.5GHz時(shí)的E面和Η面輻射方向圖。
[0015]圖5是圖2所示CPW饋電雙頻微帶天線在3.5GHz時(shí)的E面和Η面輻射方向圖。
[0016]圖6是圖2所示CPW饋電雙頻微帶天線在5.5GHz時(shí)的E面和Η面輻射方向圖。
[0017]圖7是圖2所示CPW饋電雙頻微帶天線的實(shí)測(cè)增益圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0019]結(jié)合圖1，一種CPW饋電雙頻微帶天線，包括介質(zhì)基板、兩個(gè)對(duì)稱倒π型槽、以及共面集成波導(dǎo)饋線，其中:兩個(gè)倒η型槽以及共面集成波導(dǎo)饋線設(shè)置在介質(zhì)基板的上表面，所述的兩個(gè)倒π型槽關(guān)于中心為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，并且倒π型槽的底端與介質(zhì)基板的底端連接，共面集成波導(dǎo)饋線的底端與介質(zhì)基板的底端連接。
[0020]結(jié)合圖1所示，前述倒π型槽由第一槽線1、第二槽線2、第三槽線3、第四槽線4、第五槽線5和第六槽線6組成；第一槽線1的底端與介質(zhì)基板的底端連接，并且垂直于介質(zhì)基板的底端；第二槽線2的右端與第一槽線1的頂端連接，左端與第三槽線3的頂端連接，并且同時(shí)垂直于第一槽線1與第三槽線3 ;第四槽線4的底端與第三槽線3的頂端連接；第五槽線5的左端與第四槽線4連接，右端與第六槽線6的底端連接，并且同時(shí)垂直于第四槽線4與第六槽線6 ;第一槽線1、第三槽線3、第四槽線4以及第六槽線6相互平行；第二槽線2與第五槽線5相互平行。
[0021]如前所述，兩個(gè)倒31型槽關(guān)于中心為對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
[0022]作為可選的方式，共面集成波導(dǎo)饋線7在兩個(gè)倒31型槽中，且與兩個(gè)槽的間隙為
0.4mm，并且共面集成波導(dǎo)饋線7的底端與介質(zhì)基板的底端連接，另一端與第二槽線2的頂端對(duì)齊。
[0023]介質(zhì)基板的相對(duì)介電常數(shù)為4.4，厚度為1.6mm。
[0024]本實(shí)施例提出的CPW饋電雙頻微帶天線中，各工作頻段的中心頻率由對(duì)應(yīng)的諧振單元決定。其中，第一工作頻段的中心頻率由第一槽線1、第二槽線2、第四槽線4、第五槽線5以及第六槽線6決定；第二工作頻段的中心頻率由第一槽線1、第二槽線2和第三槽線3決定。
[0025]如圖2所示為根據(jù)圖1實(shí)施例的結(jié)構(gòu)制作的CPW饋電雙頻微帶天線的具體結(jié)構(gòu)。
[0026]CPW饋電雙頻微帶天線的結(jié)構(gòu)如圖1所示，所使用介質(zhì)基板的型號(hào)為FR-4環(huán)氧樹脂基板，厚度為1.6mm，相對(duì)介電常數(shù)為4.4，有關(guān)尺寸規(guī)格如圖2所示，其中，W。、L。為介質(zhì)基板的寬度和長(zhǎng)度，Wo Li為第一槽線1的寬度和長(zhǎng)度，W2、L2為第二槽線2的寬度和長(zhǎng)度，W3> L3為第三槽線3的寬度和長(zhǎng)度，W4、L4為第四槽線4的寬度和長(zhǎng)度，W5、L5為第五槽線5的寬度和長(zhǎng)度，W6、L6為第六槽線6的寬度和長(zhǎng)度，ff7為共面集成波導(dǎo)饋線7的寬度，ff8為第二槽線2第五槽線5之間的距離。各參數(shù)值具體如下:W。= 35mm,ffj = 0.4mm,ff2 = 4mm,ff3 = 4mm，ff4 = 2.8mm，ff5 = 0.5mm，ff6 = 3mm，ff7 = 3mm，ff8 = 3.5mm，ff9 = 4mm，L0 = 30mm，L! = 10mm，L2 = 10.7mm，L3 = 9mm，L4 = 12.8mm，L5 = 7.2mm，L6 = 8.2mm。天線的整體尺寸為30X35X 1.6mm3。選擇以上微帶線、微帶貼片和槽線的長(zhǎng)度和寬度，以獲得目標(biāo)工作頻段的中心頻率，以及最優(yōu)的阻抗帶寬和反射系數(shù)。
[0027]圖2所示的CPW饋電雙頻微帶天線，對(duì)其仿真使用的是ANSYS公司的商業(yè)全波電磁仿真軟件HFSSV13，測(cè)試使用的是安捷倫公司的N5244A網(wǎng)絡(luò)分析儀，所得仿真與測(cè)試反射系數(shù)曲線如圖3所示。由圖3可以看出，三個(gè)工作頻段的-10dB阻抗帶寬分別為2.38 -
3.73GHz以及5.17 - 5.9GHz，覆蓋WLAN的2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz全部三個(gè)工作頻段，以及WiMAX的2.6GHz、3.5GHz和5.5GHz的全部三個(gè)工作頻段。
[0028]圖4為圖2所示CPW饋電雙頻微帶天線在2.5GHz時(shí)的E面和Η面方向圖。圖5為圖2所示CPW饋電雙頻微帶天線在3.5GHz時(shí)的E面和Η面方向圖。圖6為圖2所示CPW饋電雙頻微帶天線在5.5GHz時(shí)的E面和Η面方向圖。圖7是圖2所示CPW饋電雙頻微帶天線的實(shí)測(cè)增益圖，由圖可以看出，天線在第一工作頻段的平均增益為2.03dBi，在第二工作頻段的平均增益為3.04dBi。從以上指標(biāo)來看，利用本發(fā)明所設(shè)計(jì)的CPW饋電雙頻微帶天線，可達(dá)到一個(gè)比較好的效果，非常適用于WLAN和WiMAX等現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)。
[0029]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種CPW饋電雙頻微帶天線，其特征在于，包括介質(zhì)基板、兩個(gè)對(duì)稱倒π型槽、以及共面集成波導(dǎo)饋線，其中: 兩個(gè)倒型槽以及共面集成波導(dǎo)饋線設(shè)置在介質(zhì)基板的上表面，所述的兩個(gè)倒η型槽關(guān)于中心為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，并且倒η型槽的底端與介質(zhì)基板的底端連接，共面集成波導(dǎo)饋線的底端與介質(zhì)基板的底端連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CPW饋電雙頻微帶天線，其特征在于，所述倒π型槽由第一槽線(1)、第二槽線(2)、第三槽線(3)、第四槽線(4)、第五槽線(5)和第六槽線(6)組成；第一槽線(1)的底端與介質(zhì)基板的底端連接，并且垂直于介質(zhì)基板的底端；第二槽線(2)的一端與第一槽線(1)的頂端連接，其另一端與第三槽線(3)的頂端連接，并且同時(shí)垂直于第一槽線(1)與第三槽線(3);第四槽線(4)的底端與第三槽線(3)的頂端連接；第五槽線(5)的一端與第四槽線(4)連接，其另一端與第六槽線(6)的底端連接，并且同時(shí)垂直于第四槽線⑷與第六槽線(6);第一槽線(1)、第三槽線(3)、第四槽線(4)以及第六槽線(6)相互平行；第二槽線(2)與第五槽線(5)相互平行。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CPW饋電雙頻微帶天線，其特征在于，所述共面集成波導(dǎo)饋線(7)位于所述兩個(gè)倒π型槽的中間，且與兩個(gè)槽的間隙均為0.4mm，并且共面集成波導(dǎo)饋線(7)的底端與介質(zhì)基板的底端連接，該共面集成波導(dǎo)饋線(7)的另一端與第二槽線(2)的頂端對(duì)齊。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CPW饋電雙頻微帶天線，其特征在于，所述介質(zhì)基板采用型號(hào)為FR-4環(huán)氧樹脂基板，其相對(duì)介電常數(shù)為4.4,厚度為1.6mm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CPW饋電雙頻微帶天線，其特征在于，該CPW饋電雙頻微帶天線中，各工作頻段的中心頻率由對(duì)應(yīng)的諧振單元決定，其中，第一工作頻段的中心頻率由第一槽線(1)、第二槽線(2)、第四槽線(4)、第五槽線(5)以及第六槽線(6)決定；第二工作頻段的中心頻率由第一槽線(1)、第二槽線(2)和第三槽線(3)決定。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種CPW饋電雙頻微帶天線，包括介質(zhì)基板、兩個(gè)對(duì)稱倒π型槽、以及共面集成波導(dǎo)饋線，其中：兩個(gè)倒π型槽以及共面集成波導(dǎo)饋線設(shè)置在介質(zhì)基板的上表面，所述的兩個(gè)倒π型槽關(guān)于中心為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，并且倒π型槽的底端與介質(zhì)基板的底端連接，共面集成波導(dǎo)饋線的底端與介質(zhì)基板的底端連接。本發(fā)明提出的CPW饋電雙頻微帶天線，可覆蓋WLAN與WiMAX所有工作頻段，適用于WLAN和WiMAX等現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)。
【IPC分類】H01Q1/38, H01Q1/50
【公開號(hào)】CN105490012
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410484783
【發(fā)明人】黃姍姍, 沈義進(jìn), 李駿, 周愷, 李堯, 許鵬程, 趙建中
【申請(qǐng)人】南京理工大學(xué)
【公開日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2014年9月20日