超寬帶四頻多模天線的製作方法
2023-05-14 08:57:36
專利名稱：超寬帶四頻多模天線的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及無線通信領域，特別涉及超寬帶四頻多模天線。
背景技術：
以無線通信裝置來說，天線是溝通外界的橋梁。天線的設計也由外露的方式逐漸轉變為內藏的設計。而由於無線通信裝置的功能逐漸增加，從單純通話使用，已經轉為影音娛樂取向，並且還要兼顧高效能。低輻射。小尺寸以及好搭配這幾個特性。目前需要天線的無線通信裝置，包含筆記型計算機、手機、行動電視、衛星導航系統等等，都需要藉助成功的天線設計，來達到最佳的效能，而目前整合式的產品也越來越多，一部無線通信裝置中，可能就結合了第三代的移動通信技術(Third Generation,簡稱「3G」)、無線區域網路(Wireless Local Area Network，簡稱「WLAN」)、藍牙等無線通信的功能。每一個無線通信系統都需要一個相對應的天線來收發訊號，因此，往往一部無線通信裝置中，就內建了數個天線，或者採用絕對帶寬大於500Mhz的超寬帶天線。由於無線通信裝置的功能越趨複雜，尺寸卻反而要不斷縮小，而且晶片製程的進展也有其限制，在矽晶片微縮已趨極限的狀況之下，便只能要求天線機構的更進一步縮小，以利整個造型的小型化發展。因此，如何能提供一種兼顧功能性與體積的通信裝置，具備更小體積的天線設計，甚至不同應用的天線的整合，就成為研究人員待解決的問題之一。常見的寬帶天線有圓錐天線、V錐天線、TEM喇叭天線、對數周期天線、螺旋天線、波紋喇叭天線等，頻段一般在2Ghz以上，但是超寬帶天線做成小尺寸且頻段可以覆蓋IG以內的寬帶天線的並不多。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種超寬帶四頻多模天線，使得天線不僅具有小尺寸，而且工作頻段多。為解決上述技術問題，本實用新型的實施方式提供了一種超寬帶四頻多模天線，包含:印製電路板、天線饋入結構、高頻分支、低頻分支；所述天線饋入結構、所述高頻分支和所述低頻分支印製於所述印製電路板上；所述天線饋入結構包含三角漸變和圓形漸變，所述三角漸變的形狀為等腰三角形，所述圓形漸變的形狀為半圓形；所述三角漸變的底邊與所述圓形漸變的頂部相連，所述圓形漸變的底部分別與所述高頻分支和所述低頻分支相連。本實用新型實施方式相對於現有技術而言，印製於印製電路板上，且應用三角漸變轉圓形漸變技術實現寬帶的高頻匹配，使用兩個分支來實現高低頻的諧振，從而使天線不僅具有小尺寸，而且工作頻段多。另外，所述天線置於塑料外殼內，所述外殼的厚度為2毫米。使天線可以應用於超薄移動手機終端或網絡終端。[0013]另外，所述天線的工作頻段為第二代移動通信系統2G的GSM850\GSM900\DCS\PCS四個頻段，或者第三代移動通信系統3G的寬帶碼分多址系統WCDMA的850MHz\l.9GH\2.1GHz頻段，或者時分同步碼分多址系統TD的A頻段和B頻段，或者2.4GHz的用於工業、科學、醫療的ISM非授權頻段。其中，所述2.4GHz的用於工業、科學、醫療的ISM非授權頻段包含藍牙、低速短距離傳輸的無線網絡Zigbee以及寬帶區域網WLAN設備終端的工作頻段。使天線工作頻段多，應用範圍廣。
圖1是根據本實用新型第一實施方式的超寬帶四頻多模天線的結構示意圖；圖2是根據本實用新型第一實施方式的超寬帶四頻多模天線的天線饋入結構的結構示意圖；圖3是根據本實用新型第二實施方式的超寬帶四頻多模天線的結構示意圖；圖4是根據本實用新型第二實施方式的超寬帶四頻多模天線的回波損耗圖；圖5是根據本實用新型第二實施方式的超寬帶四頻多模天線的全頻段駐波係數示意圖；圖6是根據本實用新型第二實施方式的超寬帶四頻多模天線的低頻段的全向方向圖；圖7是根據本實用新型第二實施方式的超寬帶四頻多模天線的高頻段的全向方向圖；圖8是根據本實用新型第二實施方式的超寬帶四頻多模天線的實測天線無源性能不意圖；圖9是根據本實用新型第三實施方式的超寬帶四頻多模天線的結構示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型的各實施方式進行詳細的闡述。然而，本領域的普通技術人員可以理解，在本實用新型各實施方式中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術細節。但是，即使沒有這些技術細節和基於以下各實施方式的種種變化和修改，也可以實現本申請各權利要求所要求保護的技術方案。本實用新型的第一實施方式涉及一種超寬帶四頻多模天線，該天線應用三角漸變轉圓形漸變技術實現寬帶的高頻匹配，使用兩個分支來實現高低頻的諧振，其低頻段帶寬達到550Mhz,高頻帶寬達到IGhz,天線的高低頻段的方向圖均為全向。請參閱圖1，本實施方式的超寬帶四頻多模天線包含:印製電路板101、天線饋入結構102、低頻分支103、高頻分支104 ;其中，天線饋入結構102、低頻分支103和高頻分支104印製於印製電路板101上，可以省掉天線開模等開支。天線饋入結構102包含三角漸變a和圓形漸變b，如圖2所示，三角漸變的形狀為等腰三角形，其腰長可以為2毫米至6毫米，圓形漸變的形狀為半圓形，其半徑長度為2毫米至7毫米；三角漸變的底邊與圓形漸變的頂部相連，圓形漸變的底部分別與高頻分支和低頻分支相連，並應用饋線201與三角漸變連接，該饋線的阻抗為50歐姆微帶阻抗線。[0027]現有的普通天線通過增加天線高度或者加載容抗等方式均須增加天線厚度來實現超寬帶的高頻匹配性能。而本實施方式由於採用三角漸變轉圓形漸變的微波饋入方法，三角漸變轉圓形貼片和天線輻射分支貼片結合在一起，由特徵模理論可知，天線的輻射貼片上可以獲得更為整齊的垂直電流模式，且可以抑制水平電流模式；另外，通過改變三角漸變和圓形貼片饋入的半徑，天線輻射阻抗的帶寬可以獲得很大限度的拓展；此外，本實施方式的天線採用不同分支諧振在不同頻點技術，低頻分支103諧振在低頻頻點，高頻分支104提供高頻諧振頻點，不同於常見的高頻諧振的分支天線，高頻分支104採用了多彎曲結構，採用縫隙耦合技術新增了一個高頻諧振頻點，從而拓寬了高頻諧振的帶寬，實現了超寬帶多頻天線。此外，值得一提的是，本實施方式的超寬帶四頻多模天線可以覆蓋到2G通信系統的GSM850\GSM900\DCS\PCS四個頻段，可以覆蓋3G通信系統的寬帶碼分多址系統WCDMA的850MHz\l.9GH\2.1GHz頻段以及時分同步碼分多址系統TD的A頻段和B頻段，以及2.4GHz的用於工業、科學、醫療的(Industrial Scientific Medical,簡稱「ISM」)非授權頻段,如藍牙、低速短距離傳輸的無線網絡Zigbee以及寬帶區域網WLAN設備終端的工作頻段。使得本實施方式的天線工作頻段多，應用範圍廣。本發明第二實施方式涉及一種超寬帶四頻多模天線，第二實施方式與第一實施方式大致相同，主要不同之處在於:本實用新型第一實施方式的三角漸變的腰長在2至6毫米之間，圓形漸變的半徑長度在2至7毫米之間。而在本實用新型第二實施方式中，三角漸變的腰長為4.4毫米，圓形漸變的半徑長度為5.8毫米，如圖3所示。請參閱圖4至圖8，圖4是本實施方式的尺寸基礎實現的天線回波損耗圖，圖5為天線全頻段的駐波係數圖(圖5中駐波係數等於2.5的點分別為ml至m4)，可以看出在駐波係數VSWR〈2.5，回波損耗〈7.5db的通帶要求下，天線在低頻諧振頻點的通頻帶為0.8Ghz(對應於m2點的橫坐標)-1.35Ghz (對應於m7點的橫坐標)，帶寬達到550Mhz ;高頻頻點的諧振通頻帶為1.73Ghz (對應於m4點的橫坐標)一 2.5Ghz (對應於m6點的橫坐標)，帶寬可以達到770MHz以上。由於通頻帶的帶寬都大於500MHz，可以覆蓋GSM四個頻段，可以覆蓋WCDMA，TDSCDMA等多通信模式頻率範圍，所以天線可以稱為超寬帶四頻多模天線。圖6為天線的低頻段902.4Mhz的全向方向圖，圖中601至603是天線水平方向夾角Phi分別為O度、90度和180度時對應的曲線，ml至m4點是不同的垂直於天線平面的夾角Theta、相位Ang及其對應的增益Mag，具體值見表1，由圖6可以看出天線在H面具有全向覆蓋的通信特點，其增益有2.28db ;圖7為天線的高頻段在1747.4Mhz的全向方向圖，圖中，701和702分別是天線水平方向夾角Phi分別為50度和180度時對應的曲線，ml點是垂直於天線平面的夾角Theta為240度、相位Ang為-120度時其對應的增益Mag為3.3219分貝，由圖7可以看出高頻段的方向圖性能仍具有全向性，在高頻的增益能達到3.6db。圖8為實測天線的無源性能指標，Mkrl至Mkr4點分別為頻率為824兆赫茲(MHz)、960MHz、1.71千兆赫茲(GHz)、l.99GHz的無源性能指標，可以看出實際測試結果天線可以覆蓋GSM四頻和WCDMA以及TDSCDMA的頻段。表I
權利要求1.一種超寬帶四頻多模天線,其特徵在於,包含印製電路板、天線饋入結構、高頻分支、低頻分支； 所述天線饋入結構、所述高頻分支和所述低頻分支印製於所述印製電路板上； 所述天線饋入結構包含三角漸變和圓形漸變，所述三角漸變的形狀為等腰三角形，所述圓形漸變的形狀為半圓形；所述三角漸變的底邊與所述圓形漸變的頂部相連，所述圓形漸變的底部分別與所述高頻分支和所述低頻分支相連。
2.根據權利要求1所述的超寬帶四頻多模天線，其特徵在於，所述三角漸變的腰長為2毫米至6毫米；所述圓形漸變的半徑長度為2毫米至7毫米。
3.根據權利要求2所述的超寬帶四頻多模天線，其特徵在於，所述三角漸變的腰長為4.4毫米；所述圓形漸變的半徑長度為5.8毫米。
4.根據權利要求1所述的超寬帶四頻多模天線，其特徵在於，所述天線置於塑料外殼內，所述外殼的厚度為2毫米。
5.根據權利要求1所述的超寬帶四頻多模天線，其特徵在於，所述天線的工作頻段為第二代移動通信系統2G的GSM850\GSM900\DCS\PCS四個頻段，或者第三代移動通信系統3G的寬帶碼分多址系統WCDMA的850MHz\l.9GH\2.1GHz頻段，或者時分同步碼分多址系統TD的A頻段和B頻段，或者2.4GHz的用於工業、科學、醫療的ISM非授權頻段。
6.根據權利要求5所述的超寬帶四頻多模天線，其特徵在於，所述2.4GHz的用於工業、科學、醫療的ISM非授權頻段包含藍牙、低速短距離傳輸的無線網絡Zigbee以及寬帶區域網WLAN設備終端的工作頻段。
專利摘要本實用新型涉及無線通信領域，公開了一種超寬帶四頻多模天線。本實用新型中，超寬帶四頻多模天線包含印製電路板、天線饋入結構、高頻分支、低頻分支；其中，天線饋入結構、高頻分支和低頻分支印製於印製電路板上；天線饋入結構包含三角漸變和圓形漸變，三角漸變的形狀為等腰三角形，圓形漸變的形狀為半圓形；三角漸變的底邊與圓形漸變的頂部相連，圓形漸變的底部分別與高頻分支和低頻分支相連。由於本實用新型將天線饋入結構印製於印製電路板上，且應用三角漸變轉圓形漸變技術實現寬帶的高頻匹配，使用兩個分支來實現高低頻的諧振，從而使天線不僅具有小尺寸，而且工作頻段多。
文檔編號H01Q1/38GK202977717SQ201220587009
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月8日 優先權日2012年11月8日
發明者李亞 申請人:芯訊通無線科技(上海)有限公司