專利名稱：類倒f多頻天線單元及其組成的低耦合多天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種用于通信技術(shù)領(lǐng)域的多天線，尤其是一種可用于移動終端的類倒F多頻天線單元及其組成的低耦合多天線。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，在通信終端普遍采用單鞭天線或螺旋天線，尺寸較交大。后來改進(jìn)的微帶天線或倒F天線雖然減小了尺寸，但全向性很差，只能用于定向收發(fā)?，F(xiàn)有技術(shù)中，在通訊終端普遍采用單天線，增益低，抗干擾能力差。有少數(shù)采用多天線，但是為了消除互耦的影響，使天線單元間距很大。從而使天線總體積很大，不便于攜帶。Pozar，D.M等人在《電子快報(bào)》第23卷(Electron.Lett.，vol.23)中，“通過鄰近耦合體高微帶天線帶寬”所給出的微帶天線只能單頻定向輻射。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利(申請)號02126816.9，專利公開號1399368，專利名稱為一種折疊型移動通訊終端中的能控制輻射特性的雙天線，該雙天線包括安裝在移動通訊終端的折疊部分上的第一定向天線，以及安裝在移動通訊終端的主體上的第二定向天線。這種雙天線實(shí)際上只是第二定向天線一直處于工作狀態(tài)，而第一定向天線只是在通話時輔助調(diào)整移動通訊終端的輻射場，兩個天線無法作為獨(dú)立的兩個天線單元使用，這也使得非通話狀態(tài)時天線的增益很低。另一方面，由于采用定向天線，即使兩個天線同時工作，也無法實(shí)現(xiàn)全向信號接收。
檢索中還發(fā)現(xiàn)，2003年11月Tayeb A.Denidni等人在IEEE TRANSACTIONS ONVEHICULAR TECHNOLOGY(車載技術(shù))，52卷第6期發(fā)表了“ExperimentalInvestigations of a New Adaptive Dual-Antenna Array for HandsetApplications(一種新的用于手機(jī)的自適應(yīng)雙天線陣實(shí)驗(yàn)研究)”，在移動終端采用雙天線和自適應(yīng)算法實(shí)現(xiàn)智能天線，兩個天線單元間距為半波長，可以實(shí)現(xiàn)兩個獨(dú)立的天線單元。但是，在工作頻率為1000MHz左右時，天線單元間距太大，天線在移動終端很難放置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足和缺陷，提供一種類倒F多頻天線單元及其組成的低耦合多天線。本發(fā)明天線單元是一種可在水平面展寬方向圖的筒裝類倒F多頻天線單元，并以此筒裝類倒F多頻天線單元組成移動終端低耦合多天線，單元間間隔小，耦合也很小。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明所述的類倒F多頻天線單元，包括輻射單元、介質(zhì)板、接地板核饋電端口。輻射單元、介質(zhì)板和接地板由外向內(nèi)分層分布，且緊密結(jié)合，并被整體卷成一個筒狀或螺旋狀。
所述輻射單元由一塊矩形金屬薄基板和一個與其相連的帶有90°彎折的薄板構(gòu)成，矩形金屬薄基板中央開有兩個矩形窗，帶有90°彎折的薄板的一側(cè)與其中一個矩形窗靠近金屬薄基板邊緣處的邊相連，并與矩形金屬薄基板垂直，帶有90°彎折的薄板的另一面與矩形金屬薄基板平行。
所述輻射單元的矩形金屬薄基板下面與其緊挨的是所述介質(zhì)板，所述介質(zhì)板一塊矩形介質(zhì)板。所述介質(zhì)板下面與其緊挨的是所述接地板，所述接地板是一塊矩形金屬板。
所述饋電端口緊挨接地板，且位于接地板所圍空間內(nèi)，饋電端口內(nèi)導(dǎo)體穿過接地板和介質(zhì)板后與輻射單元所帶有的90°彎折的薄板的平行面相連，饋電端口外導(dǎo)體和接地板相連。
對于單個類倒F多頻天線單元，可以通過所述饋電端口直接饋電，然后由天線把電磁信號發(fā)射出去。在和天線軸向垂直的平面內(nèi)，天線輻射波束的3dB寬度可超過180°。該天線單元同樣也可用于電磁信號接收。
本發(fā)明還提供一種由多個上述類倒F多頻天線單元排列組合成的低耦合多天線，多個上述類倒F多頻天線單元排列方式為第一種，各類倒F多頻天線單元可以軸向平行排列成多個天線；第二種，各類倒F多頻天線單元沿軸向緊密排列成多天線。也可以按這兩種排列方式的組合進(jìn)行排列。
對于第一種排列方式，相鄰兩類倒F多頻天線單元的中心軸間距可以減小到較高諧振頻點(diǎn)所對應(yīng)波長的四分之一。
對于第二種排列方式，相鄰兩類倒F多頻天線單元的接地板可以連為一個整體，相鄰兩類倒F多頻天線單元的介質(zhì)板也可以連為一個整體。當(dāng)各類倒F多頻天線單元相對于軸線的水平方位角不同時，每個類倒F多頻天線單元可獨(dú)立覆蓋不同的水平方位角區(qū)域。
對于這些多個類倒F多頻天線單元排列方式，各類倒F多頻天線單元可以獨(dú)立饋電工作，也可以按一定的權(quán)值調(diào)整各類倒F多頻天線單元的饋電端口的信號幅值和相位組合成天線陣列工作。
本發(fā)明類倒F多頻天線單元及其組成的低耦合多天線，可用于移動終端發(fā)射和接收電磁波，其結(jié)構(gòu)簡單，體積小，可采用印刷電路的方法加工。而且該類倒F多頻天線單元可以在多個不同的頻點(diǎn)工作，在水平面內(nèi)波束寬度可大于270°。多個類倒F多頻天線單元可組成緊湊的低耦合多天線。


圖1是本發(fā)明一種類倒F多頻天線單元的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明一種類倒F多頻天線單元縱向截面示意圖。
圖3是本發(fā)明兩個類倒F多頻天線單元軸向平行排列的示意圖。
圖4是本發(fā)明兩個類倒F多頻天線單元沿軸向排列的示意圖，兩個類倒F多頻天線單元在垂直于軸向的平面內(nèi)的方位角相同。
圖5是本發(fā)明兩個類倒F多頻天線單元沿軸向排列的示意圖，兩個類倒F多頻天線單元在垂直于軸向的平面內(nèi)的方位角差180°。
具體實(shí)施例方式
如圖1、圖2所示，本發(fā)明所述的類倒F多頻天線單元，由輻射單元1，介質(zhì)板2、接地板3和饋電端口4組成。所述輻射單元1、介質(zhì)板2和接地板3由外向內(nèi)分層分布，且緊密結(jié)合，并被整體卷成一個筒狀。
所述輻射單元1由一塊矩形金屬薄基板和一個與其相連的帶有90°彎折的薄板構(gòu)成，矩形金屬薄基板中央開有兩個矩形窗，帶有90°彎折的薄板的一側(cè)與其中一個矩形窗靠近金屬薄基板邊緣處的邊相連，并與矩形金屬薄基板垂直，帶有90°彎折的薄板的另一面與矩形金屬薄基板平行。
所述輻射單元1的矩形金屬薄基板下面與其緊挨的是介質(zhì)板2，所述介質(zhì)板2下面與其緊挨的是金屬接地板3。
所述饋電端口4緊挨接地板3，且位于接地板3所圍空間內(nèi)，饋電端口4的內(nèi)導(dǎo)體穿過接地板3和介質(zhì)板2后與輻射單元1中帶有90°彎折的薄板的平行面相連，饋電端口4的外導(dǎo)體和接地板3相連。
如圖3所示，兩個結(jié)構(gòu)完全相同的類倒F多頻天線單元軸向平行排列組成的低耦合多天線。
如圖4所示，兩個結(jié)構(gòu)完全相同的類倒F多頻天線單元沿軸向排列組成的低耦合多天線，兩個類倒F多頻天線單元在垂直于軸向的平面內(nèi)的方位角相同。兩類倒F多頻天線單元的接地板可以連為一個整體，相鄰兩類倒F多頻天線單元的介質(zhì)板也可以連為一個整體。
如圖5所示，兩個結(jié)構(gòu)完全相同的類倒F多頻天線單元沿軸向排列組成的低耦合多天線，兩個類倒F多頻天線單元在垂直于軸向的平面內(nèi)的方位角相差180度。每個類倒F多頻天線單元獨(dú)立工作時可以覆蓋不同的方位角。同時工作時，可實(shí)現(xiàn)全向覆蓋。
實(shí)例1單個類倒F多頻天線單元，最大尺寸為高為100mm，最大直徑30mm，相關(guān)性能參數(shù)的分布結(jié)果為類倒F多頻天線單元的S參數(shù)在頻域的曲線，在800MHz、1700MHz、1900MHz和2200MHz附近，S參數(shù)都小于-10dB，頻率800MHz時在水平面上的3dB波束寬度大于300°。
實(shí)例2低耦合多天線采用實(shí)例1中的兩個類倒F多頻天線單元軸向平行排列，中心軸間隔30mm，相關(guān)性能參數(shù)的分布結(jié)果為兩個類倒F多頻天線單元各自單獨(dú)工作時，天線的S參數(shù)在頻域的曲線，在800MHz和1900MHz附近，S參數(shù)都小于-10dB，兩類倒F多頻天線單元間的耦合小于-10dB，頻率800MHz時在水平面上幾乎全向。
實(shí)例3低耦合多天線采用實(shí)例1中的兩個類倒F多頻天線單元沿軸向排列，兩個類倒F多頻天線單元在垂直于軸向的平面內(nèi)的方位角相同，如圖4，總高為200mm，相關(guān)性能參數(shù)的分布結(jié)果為兩個類倒F多頻天線單元各自單獨(dú)工作時，類倒F多頻天線單元的S參數(shù)在頻域的曲線，在800MHz和1900MHz附近，S參數(shù)都小于-10dB，兩天類倒F多頻線單元間的耦合小于-18dB。當(dāng)兩個類倒F多頻天線同時工作或單獨(dú)工作時，在水平面上的3dB波束寬度大于270°。
實(shí)例4低耦合多天線采用實(shí)例1中的兩個類倒F多頻天線單元沿軸向排列，兩個類倒F多頻天線單元在垂直于軸向的平面內(nèi)的方位角差180°，如圖5，總高為200mm，相關(guān)性能參數(shù)的分布結(jié)果為兩個類倒F多頻天線單元各自單獨(dú)工作時，天線的S參數(shù)在頻域的曲線，在800MHz和1900MHz附近，S參數(shù)都小于-10dB，兩類倒F多頻天線單元間的耦合小于-18dB。當(dāng)兩個類倒F多頻天線單獨(dú)工作時，在水平面上的3dB波束寬度大于270°；當(dāng)兩個類倒F多頻天線單元同時工作時，在水平面上幾乎全向輻射。
權(quán)利要求
1.一種類倒F多頻天線單元，包括輻射單元(1)，介質(zhì)板(2)、接地板(3)和饋電端口(4)，其特征在于，所述輻射單元(1)、介質(zhì)板(2)和接地板(3)由外向內(nèi)分層分布，且緊密結(jié)合，并被整體卷成一個筒狀，所述輻射單元(1)由一塊矩形金屬薄基板和一個與其相連的帶有90°彎折的薄板構(gòu)成，矩形金屬薄基板中央開有兩個矩形窗，帶有90°彎折的薄板的一側(cè)與其中一個矩形窗靠近金屬薄基板邊緣處的邊相連，并與矩形金屬薄基板垂直，帶有90°彎折的薄板的另一面與矩形金屬薄基板平行。
2.如權(quán)利要求1所述的類倒F多頻天線單元，其特征是，所述輻射單元(1)的矩形金屬薄基板下面與其緊挨的是介質(zhì)板(2)，所述介質(zhì)板(2)下面與其緊挨的是金屬接地板(3)。
3.如權(quán)利要求1所述的類倒F多頻天線單元，其特征是，所述饋電端口(4)緊挨接地板(3)，且位于接地板(3)所圍空間內(nèi)，饋電端口(4)的內(nèi)導(dǎo)體穿過接地板(3)和介質(zhì)板(2)后與類倒F多頻天線輻射單元(1)中帶有90°彎折的薄板的平行面相連，饋電端口(4)的外導(dǎo)體和接地板(3)相連。
4.一種由權(quán)利要求1所述的類倒F多頻天線單元組成的低耦合多天線，其特征在于，多個所述類倒F多頻天線單元組合成低耦合多天線，其組合方式包括第一種，各天線單元軸向平行排列成多個天線；第二種，各天線單元沿軸向緊密排列成多天線，或者按上述兩種排列方式的組合進(jìn)行排列。
5.如權(quán)利要求4所述的低耦合多天線，其特征是，對于第一種排列方式，相鄰兩天線單元的中心軸間距減小到高諧振頻點(diǎn)所對應(yīng)波長的四分之一。
6.如權(quán)利要求4所述的低耦合多天線，其特征是，對于第二種排列方式，相鄰兩類倒F多頻天線單元的接地板可連為一個整體，相鄰兩類倒F多頻天線單元的介質(zhì)板可連為一個整體，當(dāng)各類倒F多頻天線單元相對于軸線的水平方位角不同時，每個類倒F多頻天線單元能獨(dú)立覆蓋不同的水平方位角區(qū)域。
全文摘要
一種類倒F多頻天線單元及其組成的低耦合多天線，用于通信技術(shù)領(lǐng)域。類倒F多頻天線單元由輻射單元、介質(zhì)板、接地板和饋電端口組成，所述輻射單元、介質(zhì)板和接地板由外向內(nèi)分層分布，且緊密結(jié)合，并被整體卷成一個筒狀或螺旋狀。其中所述輻射單元由一塊矩形金屬薄基板和一個與其相連的帶有90°彎折的薄板構(gòu)成，矩形金屬薄基板中央開有兩個矩形窗。多個類倒F多頻天線單元組合成低耦合多天線。本發(fā)明可用于移動終端發(fā)射和接收電磁波，其結(jié)構(gòu)簡單，體積小，而且該類倒F多頻天線單元可以在多個不同的頻點(diǎn)工作，在水平面內(nèi)波束寬度可大于270°。多個類倒F多頻天線單元可組成緊湊的低耦合多天線。
文檔編號H01Q13/00GK1937318SQ20061011704
公開日2007年3月28日 申請日期2006年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月12日
發(fā)明者耿軍平, 金榮洪, 韓福, 陳俊杰, 芮賢義 申請人:上海交通大學(xué)