專利名稱：低剖面移動(dòng)通信室內(nèi)覆蓋貼片天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信系統(tǒng)和通用系統(tǒng)頻域的室內(nèi)覆蓋天線，特別涉及一種覆蓋在 800-2700MHZ所有可用頻段的低剖面移動(dòng)通信室內(nèi)覆蓋貼片天線。
背景技術(shù)：
。目前，隨著3G時(shí)代的到來，在移動(dòng)通信領(lǐng)域要求通用功能的一體化、增益小，布局 的小型化、密集化方向發(fā)展。這就要求天線具有多頻、寬帶、小體積等特征。以往的室內(nèi)覆 蓋天線存在剖面高，制造工藝復(fù)雜等缺陷，有的只包括其中的一到兩個(gè)頻段。這樣天線制造 成本高，難以與建筑物融為一體。當(dāng)今，天線領(lǐng)域(特別是微帶天線)的研究熱點(diǎn)是寬帶、多頻、小型化等方面。但 大部分研究都集中在3. IGHz-IIGHz超寬帶微帶天線的研究，而對(duì)無線通用頻段的應(yīng)用主 要還在傳統(tǒng)的三維天線。室內(nèi)覆蓋天線需求大，傳統(tǒng)的室內(nèi)覆蓋天線已不適應(yīng)時(shí)代發(fā)展要 求。由于微帶貼片天線的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，國際上已經(jīng)開始對(duì)微帶天線在室內(nèi)覆蓋分布上進(jìn)行研 發(fā)，成功案例已經(jīng)投入市場(chǎng)，但在這些產(chǎn)品中，都有一個(gè)共同特點(diǎn)，駐波比要比傳統(tǒng)天線要 差(傳統(tǒng)天線的駐波比標(biāo)準(zhǔn)是小于1. 5)，而現(xiàn)在已設(shè)計(jì)的運(yùn)用于室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的微帶天線 駐波比標(biāo)準(zhǔn)均大于1. 5。我們國家室內(nèi)分布駐波比的標(biāo)準(zhǔn)是小于1. 5。同時(shí)天線的尺寸也 比較大。發(fā)明專利ZL200510024288. 7揭示了一種超寬帶平面單極天線，該天線由介質(zhì)板 上印刷單極天線板、共面金屬地板和內(nèi)嵌式饋電線構(gòu)成，單極天線板為橢圓形貼片、或圓形 貼片、或圓環(huán)形貼片；內(nèi)嵌式饋電線為共面波導(dǎo)導(dǎo)帶貼片；共面金屬地板為梯形金屬貼片， 此金屬貼片分割為左右兩片而貼置于共面波導(dǎo)導(dǎo)帶貼片的兩旁。上述的結(jié)構(gòu)為共面波導(dǎo)的 傳輸機(jī)理，在本發(fā)明所在的頻帶范圍內(nèi)增益和駐波比難以達(dá)到移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)使用的要求。 同時(shí)兩者的頻帶寬度不同，其為超寬帶，該天線如果用著移動(dòng)通信室內(nèi)覆蓋，其帶外的抗干 擾性能較差。同時(shí)該天線采用側(cè)饋方式饋電，不符合移動(dòng)通信室分天線使用習(xí)慣。天線采 用了共面波導(dǎo)漸變饋電方式，增加了額外的調(diào)節(jié)尺寸，使得仿真和設(shè)計(jì)難度增加，對(duì)性能的 穩(wěn)定性有一定影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種制作簡(jiǎn)單、成本 低、可以覆蓋移動(dòng)通訊系統(tǒng)的各個(gè)通用頻段、駐波比小于1.4的低剖面移動(dòng)通信室內(nèi)覆蓋 貼片天線。微帶天線的一個(gè)主要的缺點(diǎn)是工作頻帶比較窄，一般典型微帶天線的相對(duì)駐波比 帶寬只有在2 5%左右。為展寬其駐波比帶寬，天線工作者做了大量的研究，提出了多種 增大微帶天線駐波比帶寬的方法，概括起來主要包括四種途徑1.降低等效諧振回路的Q值，如，E. chang等通過實(shí)驗(yàn)用增加基片厚度的方法，可 得到20%的微帶天線工作帶寬；
2.修改等效電路，附加寄生貼片、采用電磁耦合饋電等，如，Y.uhinand和 A. Hessell在探針耦合的微帶天線上加一個(gè)尺寸微小的寄生單元，可得到20 — 30%的工作 帶寬； 3.附加阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，如，H. M. An等在微帶天線輸入端與微帶饋線之間加入一個(gè) 電抗匹配網(wǎng)絡(luò)，可以得到17%的天線工作帶寬；4.隨著對(duì)微帶天線研究的深入，人們改進(jìn)或發(fā)展了一些新的方法。例如采用高介 電常數(shù)e，并在介質(zhì)板上開孔的方法，即降低了 Q值，又兼顧了高介電常數(shù)帶來的天線小型 化優(yōu)點(diǎn)；在矩形微帶貼片線上開U形槽，由于縫隙引入附加諧振，同時(shí)也引入了容抗，抵消 了探針的感抗，因得到寬帶效果，這種貼片天線可以獲得47%的阻抗帶寬；采用L形金屬帶 對(duì)單層片天線饋電可以得到49%的阻抗帶寬(vswR ( 2)，而通過改進(jìn)，將L形金屬帶改為 斜坡形狀，則帶寬可以展寬到53% ；采用共面波導(dǎo)或者微帶通過縫隙耦合饋電，同樣得到帶 寬的擴(kuò)展。新型美化室內(nèi)覆蓋天線具有廣泛的市場(chǎng)前景。傳統(tǒng)的單極子天線具有超寬帶特 性，把此理念運(yùn)用于微帶天線的設(shè)計(jì)，同樣具有寬頻特性。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種低剖面移動(dòng)通信室內(nèi)覆蓋貼片天 線，包括在介質(zhì)板一面上金屬貼片和與金屬貼片相連接的微帶漸變線構(gòu)成輻射單元、金屬 接地板，其特征在于所述的金屬接地板設(shè)在介質(zhì)板的另一面，并通過同軸接頭與輻射單元 進(jìn)行耦合，所述的微帶漸變線與金屬接地板之間設(shè)有LC匹配網(wǎng)絡(luò)；所述的LC匹配網(wǎng)絡(luò)，用于調(diào)整移動(dòng)頻率，獲得最佳移動(dòng)通信頻率范圍。所述的微帶漸變線為帶狀貼片與金屬貼片連接處至饋電口為梯形。所述的微帶漸變線帶狀貼片與金屬貼片連接處至饋電口為階梯形。所述的同軸接頭設(shè)在金屬接地板上，同軸接頭的外導(dǎo)體與接地板相連接，其內(nèi)導(dǎo) 體與輻射單元的饋電口相連接。為了降低天線的實(shí)際物理高度，便于安裝，本發(fā)明應(yīng)用背部 饋電，SMA(N形或者用同軸線)連接頭相連。力求天線隱形效果好。所述的金屬貼片為橢圓形或類圓形，金屬接地板為梯形或類梯形。所述的金屬貼片為橢圓形貼片時(shí)，其橢圓形橫軸a小于金屬接地板梯形下底寬 度，橢圓形橫軸a與縱軸b之比為0. 2-7。所述金屬接地板為類梯形時(shí)，其高度H1+H2為最長(zhǎng)工作波長(zhǎng)的0. 1-0. 5倍，其下底 寬度為其高度的0. 7-1. 6倍，類梯形頂部為最短工作波長(zhǎng)的0. 1-0. 5倍。所述的介質(zhì)板上對(duì)稱地設(shè)有四只調(diào)諧螺釘，并起到固定作用。利用單極子天線和有限接地面的結(jié)構(gòu)，依據(jù)相關(guān)寬頻原理，把其應(yīng)用于微帶天線， 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前使用的公共移動(dòng)通信頻段(806MHz——2700MHz)進(jìn)行全覆蓋。也就是說本 發(fā)明實(shí)用于通用無線通信系統(tǒng)。比以往的天線更小、更薄。一種低剖面移動(dòng)通信室內(nèi)覆蓋貼片天線，由于采用上述結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)相比， 具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)在實(shí)現(xiàn)微帶貼片天線的超寬帶特性，又體現(xiàn)了微帶天線的低剖面特性， 特別是在駐波比小于1. 4的情況下滿足806-2700M移動(dòng)通信可用頻段。(2)采用有別于 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，同時(shí)設(shè)計(jì)出多頻、寬帶、低剖面貼片天線，無需組陣、單端口饋電無需復(fù)雜 的饋電系統(tǒng)的貼片天線，即可實(shí)現(xiàn)多頻、寬帶和低剖面。(3)在原有單極子天線理論的基 礎(chǔ)上，成功應(yīng)用于微帶天線的設(shè)計(jì)，在保證微帶天線低剖面的基礎(chǔ)上，兩個(gè)頻段完全滿足 806MHz-2700MHz無線通信系統(tǒng)頻段的要求。該微帶天線制作簡(jiǎn)單，運(yùn)行成本低，易于實(shí)現(xiàn)，可工作于通用通信系統(tǒng)的各個(gè)頻段，適合批量生產(chǎn)。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明；圖la、圖lb，為本發(fā)明低剖面移動(dòng)通信室內(nèi)覆蓋貼片天線結(jié)構(gòu)示意圖；圖2、圖3為本發(fā)明駐波比曲線圖；圖4為本發(fā)明低頻段方向圖；圖5為本發(fā)明高頻段方向圖；在圖1中，1、金屬貼片；2、微帶漸變線；3、金屬接地板；4、介質(zhì)板；5、同軸接頭；7、LC匹配網(wǎng)絡(luò)。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，低剖面移動(dòng)通信室內(nèi)覆蓋貼片天線，包括在介質(zhì)板4 一面上金屬貼片 1和與金屬貼片1相連接的微帶漸變線2構(gòu)成輻射單元，和金屬接地板3 —起構(gòu)成單極天線 金屬主體，所述的金屬接地板3設(shè)在介質(zhì)板4的另一面，并通過同軸接頭5與輻射單元進(jìn)行 耦合。所述的微帶漸變線2為帶狀貼片，與金屬貼片1連接處至饋電口為梯形。所述的同 軸接頭5設(shè)在金屬接地板3上，同軸接頭5的外導(dǎo)體與金屬接地板3相連接，其內(nèi)導(dǎo)體與輻 射單元的饋電口相連接。天線正面腐蝕成50歐姆微帶線連接微帶漸變線與類圓形金屬貼 片1相連(覆銅部分)，相當(dāng)于單極子。根據(jù)單極子天線的基本原理，利用介質(zhì)板4把輻射 單元和金屬接地板3分隔開，采用漸變微帶線2進(jìn)行耦合，保證匹配和頻段的需要，通過改 變結(jié)構(gòu)，把帶寬移到所需的移動(dòng)通信頻段內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)室內(nèi)覆蓋天線的寬頻效應(yīng)，滿足無線 通信通用頻段的要求。微帶漸變線2與金屬接地板3之間設(shè)有LC匹配網(wǎng)絡(luò)7，LC匹配網(wǎng)絡(luò)7的一端與微 帶漸變線2相連接，另一端穿過介質(zhì)板4與金屬接地板3相連接，在微帶漸變線2焊接加入 集總參數(shù)LC匹配網(wǎng)絡(luò)7改變匹配諧振特性，使頻點(diǎn)較好落入移動(dòng)通信頻段內(nèi)，通過該匹配 網(wǎng)絡(luò)7位置和參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整，使本發(fā)明天線在整個(gè)移動(dòng)通信頻段內(nèi)獲得最優(yōu)駐波和增益 特性。如圖2、圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例在移動(dòng)通信頻段內(nèi)駐波比實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)，可見其 駐波比均在1.4以下。如圖4所示，本實(shí)施例在0. 8到IGHz頻段內(nèi)θ = 120度水平面的方向圖如圖5所示，為本實(shí)施例在1.7GHz到2. 5GHz頻段內(nèi)θ = 120度水平面的方向圖。上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式 的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)直接應(yīng)用 于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種低剖面移動(dòng)通信室內(nèi)覆蓋貼片天線，包括在介質(zhì)板(4)一面上金屬貼片(1)和與金屬貼片(1)相連接的微帶漸變線(2)構(gòu)成輻射單元、金屬接地板(3)，其特征在于所述的金屬接地板(3)設(shè)在介質(zhì)板(4)的另一面，并通過同軸接頭(5)與輻射單元進(jìn)行耦合，所述的微帶漸變線(2)與金屬接地板(3)之間設(shè)有LC匹配網(wǎng)絡(luò)(7)；所述的LC匹配網(wǎng)絡(luò)(7)，用于調(diào)整移動(dòng)頻率，獲得最佳移動(dòng)通信頻率范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低剖面移動(dòng)通信室內(nèi)覆蓋貼片天線，其特征在于所述的微 帶漸變線(2)為帶狀貼片，與金屬貼片(1)連接處至饋電口為梯形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低剖面移動(dòng)通信室內(nèi)覆蓋貼片天線，其特征在于所述 的微帶漸變線(2)帶狀貼片，與金屬貼片(1)連接處至饋電口為階梯形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低剖面移動(dòng)通信室內(nèi)覆蓋貼片天線，其特征在于所述的同 軸接頭(5)設(shè)在金屬接地板(3)上，同軸接頭(5)的外導(dǎo)體與金屬接地板(3)相連接，其內(nèi) 導(dǎo)體與輻射單元的饋電口相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低剖面移動(dòng)通信室內(nèi)覆蓋貼片天線，其特征在于所述的金 屬貼片(1)為橢圓形或類圓形，金屬接地板(3)為梯形或類梯形。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低剖面移動(dòng)通信室內(nèi)覆蓋貼片天線，其特征在于所述的金 屬貼片(1)為橢圓形貼片時(shí)，其橢圓形橫軸(a)小于金屬接地板(3)梯形下底寬度，橢圓形 橫軸(a)與縱軸(b)之比為0. 2-7。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低剖面移動(dòng)通信室內(nèi)覆蓋貼片天線，其特征在于所述金屬 接地板(3)為類梯形時(shí)，其高度(H1+H2)為最長(zhǎng)工作波長(zhǎng)的0. 1-0. 5倍，其下底寬度為其高 度的0. 7-1. 6倍，類梯形頂部為最短工作波長(zhǎng)的0. 1-0. 5倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低剖面移動(dòng)通信室內(nèi)覆蓋貼片天線，其特征在于所述的介 質(zhì)板(4)上對(duì)稱地設(shè)有四只調(diào)諧螺釘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低剖面移動(dòng)通信室內(nèi)覆蓋貼片天線，包括在介質(zhì)板一面上金屬貼片和與金屬貼片相連接的微帶漸變線構(gòu)成輻射單元、金屬接地板，其特征在于所述的金屬接地板設(shè)在介質(zhì)板的另一面，并通過同軸接頭與輻射單元進(jìn)行耦合，所述的微帶漸變線與金屬接地板之間設(shè)有LC匹配網(wǎng)絡(luò)；采用上述結(jié)構(gòu)，具有以下優(yōu)點(diǎn)1、在實(shí)現(xiàn)微帶貼片天線的超寬帶特性，又體現(xiàn)了微帶天線的低剖面特性，特別是在駐波比小于1.4的情況下滿足806-2700M移動(dòng)通信可用頻段。2、無需組陣、單端口饋電無需復(fù)雜的饋電系統(tǒng)的貼片天線，即可實(shí)現(xiàn)多頻、寬帶和低剖面。3、兩個(gè)頻段完全滿足806MHz-2700MHz無線通信系統(tǒng)頻段的要求。該微帶天線制作簡(jiǎn)單，運(yùn)行成本低，適合批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)H01Q13/08GK101964451SQ201010259799
公開日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月13日
發(fā)明者吳鵬飛, 周敏, 孔令兵, 方珅, 晉奇明, 梁廣俊, 裴進(jìn)明 申請(qǐng)人:蕪湖睿爾科技有限公司;中國移動(dòng)通信集團(tuán)安徽有限公司蕪湖分公司