一款基於複合左右手材料的小型化雙頻WLAN天線的製作方法

2023-05-28 21:19:36

本實用新型涉及天線技術與超材料領域，具體涉及一種基於複合左右手材料的小型化雙頻WLAN天線。

背景技術：

天線是無線通信系統發射和接收電磁波信號的出口和入口，它的性能不僅關係著整個無線通信系統的性能指標，而且也是確定系統工作方式的重要依據。隨著微電子器件和電路系統向著小型化、集成化、多功能化的方向發展，使得留給天線的空間越來越小。而射頻前端的天線尺寸取決於其工作頻率，以致在低頻時天線尺寸相對較大，這樣不利於當前天線的小型化。所以小型化、高性能的天線研究變得尤為重要。工作在單一頻段的天線無法滿足目前無線通信系統對多頻段的要求，若將工作在單頻段的天線集合在一起來實現多頻段，就無法做到小型化，且不利於良好通信，這就要求天線也能夠實現多頻段。

如何在保證天線輻射特性的前提下，減小天線的尺寸，促進通信設備不斷朝小型化、集成化發展，成為近年來天線設計中的重點和難點。傳統的對天線加載，可以在一定程度上減小天線尺寸，但是小型化效果有限。超材料作為一種新型人工電磁材料，該材料呈現出與自然界普通材料不一樣的奇異特性，如相位補償特性、負折射現象、逆都卜勒效應等等。最近幾年來，超材料在微波器件設計中得到了廣泛的應用，為實現天線小型化、多頻帶提供了新的思路。而超材料的微帶實現形式複合左/右手傳輸線，具有損耗低、帶寬寬和結構上連續等優點，得到了國內外研究者的廣泛關注。

技術實現要素：

本實用新型的目的是實現天線小型化和雙頻段，提出了一款基於複合左右手材料的小型化雙頻WLAN天線。該天線具有尺寸小、雙頻段、共面設計等特性。

本實用新型基於複合左右手材料的小型化雙頻WLAN天線，包括基於複合左/右手材料的天線結構、共面地、FR-4介質板。該天線以微帶貼片天線為基礎，在天線上添加了交指結構和彎折線結構來構造串聯電容和並聯電感，來實現複合左/右手結構在微帶天線上的加載，使其產生零階諧振，從而實現了WLAN雙頻段的覆蓋，整體尺寸僅有30×20×1.6mm3，達到了小型化的目的。通過增減交指結構單元個數，調節了天線零階諧振的匹配。通過增減彎折線結構的單元數，調節零階諧振頻率點。

本實用新型有如下優點和有益效果：

(1)本實用新型基於複合左右手材料的小型化雙頻WLAN天線通過加載交指結構和彎折線組成複合左/右手材料單元，使天線產生零階諧振，有效縮小了天線的尺寸。

(2)交指型結構增加阻抗匹配，通過增減交指型結構的個數或相互間的間隔可以優化低頻段的匹配度。

(2)本實用新型基於複合左右手材料的小型化雙頻WLAN天線採用共面地設計，易於天線的集成化加工。

(3)本實用新型基於複合左右手材料的小型化雙頻WLAN天線的-10dB工作頻段為2.36-2.85GHz/4.95-6.1GHz，完全符合WLAN的頻段要求。

(4)本實用新型基於複合左右手材料的小型化雙頻WLAN天線表現為全向性輻射，具有良好的輻射特性。低頻段2.45GHz增益為-1.49dBi，高頻段5.3GHz增益為3.96dBi。

附圖說明

圖1是基於複合左右手材料的小型化雙頻WLAN天線整體結構示意圖；

圖2是基於複合左右手材料的小型化雙頻WLAN天線的反射係數曲線圖；

圖3是基於複合左右手材料的小型化雙頻WLAN天線中心頻率在2.45、5.3GHz的方向圖；

圖中，1為微帶貼片，2為FR-4介質板，3為交指結構，4為彎折線結構，5為共面地，6為饋線，7為SMA接頭；

具體實施方式

下面針對本實用新型基於複合左右手材料的小型化雙頻WLAN天線結合附圖進行詳細說明。

本實用新型小型化雙頻WLAN天線是將複合左右手理論與天線設計技術相結合來實現天線的小型化以及雙頻段，天線結構包括：1微帶貼片、2為FR-4介質板、3交指結構，4彎折線結構，5共面地，6饋線，7SMA接頭，如圖1所示。基於複合左右手材料的小型化雙頻WLAN天線在微帶貼片天線的基礎上添加交指結構(3)與彎折線結構(4)構造複合左右手傳輸線模型，使天線產生零階諧振，覆蓋了WLAN的兩個工作頻段(2.4-2.4835GHz/5.15-5.825GHz)。交指結構(3)共有九個單元，彎折線結構(4)有兩對，左右對稱，共有14段。

本實用新型基於複合左右手材料的小型化雙頻WLAN天線，基於複合左右手理論，可改變彎折線結構(4)增減並聯電感來調節零階諧振頻率，交指結構(3)不僅構成串聯電容，還可調節零階諧振的匹配，因此可通過改變交指結構來優化匹配，提升帶寬。

本實用新型基於複合左右手材料的小型化雙頻WLAN天線，共面地(5)與天線整體結構處於FR-4介質板(2)同一平面，饋線(6)、地(5)與SMA接頭(7)相連，信號從SMA輸入。

本實用新型基於複合左右手材料的小型化雙頻WLAN天線,天線的反射係數如圖2所示。從圖中可以看出，天線的-10dB工作頻段為2.36-2.85GHz/4.95-6.1GHz，覆蓋了WLAN頻段的標準(2.4-2.4835GHz/5.15-5.825GHz)，完全滿足帶寬要求。天線的方向圖如圖3所示，低頻段2.45GHz增益為-1.49dBi，高頻段5.3GHz增益為3.96dBi，在頻段2.45GHz和5.3GHz都表現為全方向輻射，具有良好的方向性

本實用新型基於複合左右手材料的小型化雙頻WLAN天線使用環境為一般日常環境。上述方案只是本 實用新型的一種具體實施方式，在符合本實用新型的特徵下可以有多種不同應用方案，但這些應用方案只要符合本實用新型的特徵，都應屬於本實用新型的權利保護範圍。