一種共面波導饋電的多頻天線的製作方法
2023-05-01 19:13:02
本發明屬於無線通訊設備技術領域，具體涉及一種共面波導饋電的多頻天線。
背景技術：
隨著無線技術的迅速發展，相關的通訊設備日趨多樣化。目前，移動通訊裝置已成為人們隨身攜帶的生活用品，如筆記本電腦、手機、個人數字助理等。這些電子產品均是通過天線發射和接收無線電波並進行信號的傳遞與交換的。LET（Long Term Evolution，長期演進）技術的實施，使得無線通訊系統須支持多輸入多輸出技術，即相關的電子產品可通過多組天線收發無線信號，以增加數據的吞吐量及傳送距離。多組天線往往會使電子產品更加笨重，而傳統的單頻天線無法滿足LET通信的需求。且隨著LET技術的推進，頻帶要求越來越多，涵蓋的頻率從最低的698MHz 到最高的3800MHz，可分為44個頻段。由於頻段的分散和雜亂，系統行業者即使在同一地區仍可同時使用多個頻段。在此情形下，如何設計符合傳輸需求的天線，同時兼顧多頻帶、小型化、平面結構及易集成等，已成為業界努力的目標之一。
技術實現要素：
本發明解決的技術問題是提供了一種涵蓋多個頻段，併兼具低成本、結構簡單、小型化、高增益及性能優良等特點的共面波導饋電的多頻天線，該多頻天線採用共面波導饋電，其方式簡單，並加載了阻抗匹配網絡，使得天線的尺寸明顯比同類型天線尺寸小。
本發明為解決上述技術問題採用如下技術方案，一種共面波導饋電的多頻天線，包括單層塗覆金屬層的介質基板，其特徵在於：所述的金屬層上刻蝕有共面波導饋線、阻抗匹配支節及兩個相互對稱的直角彎折槽線支節輻射面，兩個相互對稱的直角彎折槽線支節末端短路，阻抗匹配支節是末端開路的槽線結構，該阻抗匹配支節並聯加載在共面波導饋線的中間導帶上，遠離共面波導饋線輸入端的兩條信號傳輸縫隙末端分別與兩個相互對稱的直角彎折槽線支節輻射面連接。
進一步優選，所述的多頻天線採用單埠饋電，共面波導饋線的中間導帶、兩條信號傳輸縫隙及兩邊的地共同構成饋電埠。
進一步優選，所述的兩個相互對稱的直角彎折槽線支節輻射面包括來兩個對稱的來回5次的直角彎折型槽線支節及加載於相鄰直角彎折支節之間的末端短路的槽線支節共同產生0.92-0.94GHz、2.3-2.33GHz、3.42-3.48GHz、4.4-4.46GHz、5.72-5.8GHz、7.86-8GHz頻段。
進一步優選，所述的介質基板的長度L=16.8mm，寬度W=12.05mm，厚度h=0.8mm，介質基板的材料為羅傑斯R4003C，介電常數為3.38，金屬層為銅，金屬層的厚度為0.017mm。
進一步優選，所述的共面波導饋線的長度LX=15.2mm，其中用於饋線的長度為6mm，中間導帶的寬度W1=2.3mm，信號傳輸縫隙的寬度g1=0.15mm，並聯加載在共面波導饋線中間導帶的末端開路的槽線支節的長度L1=2mm，其信號傳輸縫隙寬度g2=0.15mm，其末端距共面波導饋線輸入端的距離L2=6mm，與共面波導饋線兩條信號傳輸縫隙相連的兩個對稱的直角彎折槽線支節輻射面的長度L3=12.8mm，其末端距共面波導饋線輸入端的距離L4=3mm，直角彎折槽線支節信號傳輸縫隙的寬度g3=0.15mm，在直角彎折槽線支節輻射面加載的末端短路的槽線支節的長度L5=12mm，其兩端距直角彎折槽線支節的距離W3=0.57mm，兩個對稱的直角彎折槽線支節在遠離共面波導饋線輸入埠方向處的地平面尺寸L6=1mm，其沿長度方向的地平面L7=1mm。
與現有技術相比，本發明有如下優點：本發明提供的天線採用單面覆銅介質基板製作而成，整體結構可採用傳統PCB技術加工實現，成本低廉，且本發明提供的天線採用支節彎折曲流技術，兩個彎折型輻射面無需地平面，大大減小了天線的尺寸，整個介質基板的尺寸僅為12*15.8mm，因此本發明提出的多頻天線實現了小型化，且饋電簡單，因此具有很高的使用價值。
附圖說明
圖1是本發明的結構示意圖；
圖2是圖1的側視圖；
圖3是本發明的整體結構尺寸標註圖；
圖4是為本發明的S11曲線計算結果；
圖5是本發明的VSWR（電壓駐波比）結果。
圖中：1、介質基板，2、金屬層，3、共面波導饋線，4、阻抗匹配支節，5、直角彎折槽線支節輻射面，6、末端短路的槽線支節，7、中間導帶，8、信號傳輸縫隙。
具體實施方式
結合附圖詳細描述本發明的具體內容。如圖1-3所示，一種共面波導饋電的多頻天線，包括單層塗覆金屬層2的介質基板1，所述的金屬層2上刻蝕有共面波導饋線3、阻抗匹配支節4及兩個相互對稱的直角彎折槽線支節輻射面5，在兩個對稱的支節輻射面上加載有末端短路的槽線支節6，阻抗匹配支節4是末端開路的槽線結構，該阻抗匹配支節4並聯加載在共面波導饋線3的中間導帶7上並遠離共面波導饋線3的輸入端，遠離共面波導饋線3輸入端的兩條信號傳輸縫隙8末端分別與兩個相互對稱的直角彎折槽線支節輻射面5連接。
所述的多頻天線採用單埠饋電，共面波導饋線3的中間導帶7及兩條信號傳輸縫隙8與共面波導饋線3兩側的地共同構成饋電埠；所述的兩個相互對稱的直角彎折槽線支節輻射面5是兩個相互對稱的來回5次直角彎折型槽線支節及加載於相鄰直角彎折型槽線支節之間的末端短路的槽線支節6，這些支節共同產生了0.92-0.94GHz、2.3-2.33GHz、3.42-3.48GHz、4.4-4.46GHz、5.72-5.8GHz、7.86-8GHz頻段。
所述的介質基板1的長度L=16.8mm，寬度W=12.05mm，厚度 h=0.8mm，介質基板1的材料為羅傑斯R4003C，介電常數為3.38，金屬層2為銅，金屬層2的厚度為0.017mm；所述的共面波導傳輸線的長度LX=15.2mm，其中包括用於饋線的L2部分，其長度為6mm，中間導帶7的寬度W1=2.13mm，信號傳輸縫隙8的寬度g1=0.15mm，並聯加載在共面波導饋線3中間導帶7的末端開路的槽線支節6的長度L1=2mm，其信號傳輸縫隙的寬度g2=0.15mm，其末端距共面波導饋線3輸入端的距離L2=6mm，與共面波導饋線3的兩條信號傳輸縫隙8相連的兩個對稱的直角彎折槽線支節輻射面5的長度L3=12.8mm，其末端距共面波導饋線3輸入端的距離L4=3mm，直角彎折槽線支節信號傳輸縫隙的寬度g3=0.15mm，在直角彎折槽線支節輻射面5加載的末端短路的槽線支節6的長度L5=12mm，其兩端距直角彎折槽線支節的距離W3=0.57mm，兩個對稱的直角彎折槽線支節在遠離共面波導饋線3輸入埠方向處的地平面尺寸L6=1mm，其沿長度方向的地平面L7=1mm。
該多頻天線的S11曲線計算結果如圖3所示，在0.92-0.94GHz、2.3-2.33GHz、3.42-3.48GHz、4.4-4.46GHz、5.72-5.8GHz及7.86-8GHz頻段內滿足S11≤-10dB的要求。
該多頻天線的VSWR曲線如圖4所示，在0.92-0.94GHz、2.3-2.33GHz、3.42-3.48GHz及4.4-4.46GHz頻段內滿足VSWR<2的要求。
本發明提出的多頻天線採用支節曲流技術，增加了天線的諧振點，實現了多頻天線的特性，且直角彎折直線輻射面幾乎不需地平面，大大減小了天線的整體尺寸，其大小僅為15*12mm。綜上所述，本發明結構簡單，易於加工，天線性能優良，非常適合應用於無線通信終端系統中。
以上顯示和描述了本發明的基本原理，主要特徵和優點，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明的範圍。