一種多波段磁單極子天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及移動通信天線領(lǐng)域，更具體地，涉及一種多波段磁單極子天線。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，低剖面、輕重量、多頻段以及優(yōu)越性能的無線通信設(shè)備被消費者所期待。然而，這些要求給天線設(shè)計師帶來了巨大的挑戰(zhàn)，尤其是在小尺寸下設(shè)計多頻段的內(nèi)置手機天線且具有良好的輻射特性。為了適應(yīng)現(xiàn)代移動通信系統(tǒng)的需求，本發(fā)明采用CPW (共面波導(dǎo))結(jié)構(gòu)，提供的多頻段CPW結(jié)構(gòu)能夠在集成電路中易于集成并且有很寬的頻段。本發(fā)明在電路板的一面易于印刷，使得天線成本低容易制作?，F(xiàn)有的手機天線結(jié)構(gòu)緊湊合理，有一個相當全方位的輻射模式，較好的效率并且結(jié)構(gòu)簡單，卻有阻抗帶寬不足的缺點，另一些設(shè)計中，已獲得的帶寬不能夠覆蓋在2500MHz頻段。所以，本發(fā)明在手機天線中是實用的，具有一定的工程價值。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明提供一種多波段磁單極子天線，達到結(jié)構(gòu)簡單，頻帶寬，良好的阻抗匹配，適用于現(xiàn)代超薄手機的目的。
[0004]為了達到上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]—種多波段磁單極子天線，包括單極子天線和共面波導(dǎo)；單極子天線和共面波導(dǎo)印制在同一基板上，單極子天線包括共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)、一長條輻射單元和一循環(huán)短路輻射單元；所述長條輻射單元和循環(huán)短路輻射單元連接在共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)的兩側(cè)；單極子天線還包括一短條輻射單元，該短條輻射單元與共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)連接并與長條輻射單元同側(cè)，該短條輻射單元處在長條輻射單元下方；循環(huán)短路輻射單元未與共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)連接的末端與共面波導(dǎo)一體連接；共面波導(dǎo)上對應(yīng)于共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)設(shè)置有凹槽，共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)非接觸的放置在凹槽內(nèi)。
[0006]優(yōu)選地，所述共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)是等腰的倒梯形結(jié)構(gòu)。
[0007]進一步地，共面波導(dǎo)上設(shè)置有一地面擾動裝置。
[0008]優(yōu)選地，所述長條輻射單元未與共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)連接的末端向共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)方向折疊延伸。
[0009]優(yōu)選地，所述循環(huán)短路輻射單元是蜿蜒排布的。
[0010]優(yōu)選地，所述短條輻射單元是矩形。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是:本發(fā)明采用面波導(dǎo)形式的饋點補丁結(jié)構(gòu)實現(xiàn)良好的阻抗匹配，通過改變長條輻射單元未與共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)連接的末端和短條輻射單元的長度來調(diào)整天線覆蓋的頻段，整個天線建構(gòu)簡單非常適合于現(xiàn)代的超薄手機中。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明各部分的尺寸標注圖；
[0014]圖3為本發(fā)明的測量和模擬Sll ;
[0015]圖4所示(a)為天線sll的仿真結(jié)果圖，如圖(b)所示，該天線結(jié)構(gòu)有一個簡單的短路條(Refl)，一個循環(huán)短路條(Ref2);
[0016]圖5所示為倒梯形共面波導(dǎo)貼片的sll (回波損耗)的仿真結(jié)果，將倒梯形饋電貼片的底部w作為變量而其它參數(shù)不變?nèi)鐖D1.
[0017]圖6所示為在不同的s的長度下，sll (回波損耗)的仿真結(jié)果。
【具體實施方式】
[0018]附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；
[0019]為了更好說明本實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產(chǎn)品的尺寸；
[0020]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。
[0021]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的說明。
[0022]實施例1
[0023]如圖1所示，一種多波段磁單極子天線，包括單極子天線I和共面波導(dǎo)2 ;單極子天線I和共面波導(dǎo)2印制在同一基板上，單極子天線I包括共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)3、一長條輻射單元4 (GH段)和一循環(huán)短路輻射單元5 (GI段)；所述長條輻射單元4 (GH段)和循環(huán)短路輻射單元5 (GI段)連接在共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)3的兩側(cè)；單極子天線I還包括一短條輻射單元6 (EF段)，該短條輻射單元6 (EF段)與共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)3連接并與長條輻射單元4 (GH段)同側(cè)，該短條輻射單元6 (EF段)處在長條輻射單元4 (GH段)下方；循環(huán)短路輻射單元5 (GI段)未與共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)3連接的末端與共面波導(dǎo)2 —體連接；共面波導(dǎo)2上對應(yīng)于共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)3設(shè)置有凹槽7，共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)3非接觸的放置在凹槽7內(nèi)。
[0024]本實施例中，共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)3是等腰的倒梯形結(jié)構(gòu)(ABCD部分)；共面波導(dǎo)2上設(shè)置有一地面擾動裝置8。
[0025]本實施例中，所述長條輻射單元4 (GH段)未與共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)3連接的末端(LH部分)向共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)3方向折疊延伸；所述循環(huán)短路輻射單元5是蜿蜒排布的；所述短條輻射單元6 (EF段)是矩形。
[0026]本實施例中，如圖2所示，共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)3 (ABCD部分)的底部寬度為I毫米，頂部寬度為9毫米(記為w)，高是4毫米。短條輻射單元6 (EF段)長度是14毫米。長條輻射單元4 (GH段)未與共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)3連接的末端(LH部分)長度是10毫米。地面擾動裝置8是占5毫米X8毫米的面積，詳見圖示表示。
[0027]對該天線進行測試，測量的結(jié)果和仿真的Sll (回波損耗)如圖2所示。實現(xiàn)兩個較寬的工作集中在900MHz和2200MHz頻段，定義電壓駐波比為3:1 (VSWR)，一般是用于移動電話的天線設(shè)計，較低的頻帶的寬度為240MHz (770-101MHz)覆蓋GSM850/900操作。上帶形成由三個共振顯示甚至更寬的帶寬為1360MHz (1590至2950MHz)，其中覆蓋的DCS/PCS/UMTS/LTE2300/2500和WLAN操作。循環(huán)短路輻射單元5，短條輻射單元6導(dǎo)致三重共振行為的產(chǎn)生。
[0028]通過改變長條輻射單元4 (GH段)未與共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)3連接的末端(LH部分)的長度，在900MHz為中心，以覆蓋710-1010MHZ可以調(diào)整天線的低頻；通過調(diào)整短條輻射單元6(EF段)和循環(huán)短路輻射單元5 (GI段)的長度，可以控制天線的上部中心在2200MHz的頻帶覆蓋1590-2950MHZ在上部頻帶，在-30分貝，表示已相當良好的阻抗匹配這里得到最低。
[0029]進一步地，圖4 (a)所示的天線模擬，用一個簡單的短路輻射單元(如Refl所示)。一個循環(huán)短路輻射單元(如Ref2所示)的情況下，與圖2所示的天線的情況下相比較。Refl和Ref2都提供一個直接的共面波導(dǎo)。研究的三個天線圖中的相應(yīng)的尺寸是相同的，Refl和Ref2的幾何形狀的圖顯示在圖4(b)中。看到Refl和Ref2在900MHz帶寬的影響不大。從Refl，參考天線的上部頻帶的形成一個諧振模式在2500MHz的帶寬遠離覆蓋所需的頻率范圍內(nèi)，1710至2690MHz ο從Ref2,它產(chǎn)生在1820，2050和2550MHz的三個諧振模式。它覆蓋了所需的頻帶的移動電話的應(yīng)用程序具有不同的諧振深度。其大部分的反射系數(shù)大于-1OdB的2100至2700MHz，共面波導(dǎo)饋電的貼片倒梯形使用該天線時，得到良好的主抗匹配結(jié)果。
[0030]如圖5和圖6所示，w和s所增加的長度為I mm，長條福射單元4 (GH段)的諧振頻率從2550MHz轉(zhuǎn)移到2650MHz。在1800MHz，諧振深度從-7增加到-11分貝，而在2400MHz時，諧振深度從-10減少到-SdB的。低頻的長條輻射單元4(GH段)，其末端(LH段)的變化也會造成不同的上部頻帶的阻抗的匹配結(jié)果。在圖6中，當長度增加時，諧振頻率從2600轉(zhuǎn)移到2550MHz，并且在約2500MHz頻率的阻抗匹配時從-15到-6迅速退化。此外，為5mmX8mm的地面擾動裝置8上較低的諧振深度增加2-3分貝，因為更多的輻射空間創(chuàng)建。倒梯形的共面波導(dǎo)饋電的貼片的影響進行了研究，如圖5所示，模擬Sll的變化范圍為8至10毫米的寬度w的結(jié)果。從圖5中可以看出，當頂部寬度很窄(w = 8毫米)和寬(w=10毫米)，嚴重的失配被發(fā)現(xiàn)。在900MHz激發(fā)諧振模式的影響不大，可見一斑。在較高的頻帶中，諧振深度減少到-10dB，這個倒梯形的共面波導(dǎo)饋電的貼片，從而導(dǎo)致更好的在很寬的頻率范圍內(nèi)的阻抗匹配到天線是一個關(guān)鍵因素。
[0031]相同或相似的標號對應(yīng)相同或相似的部件；
[0032]附圖中描述位置關(guān)系的用于僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；
[0033]顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種多波段磁單極子天線，其特征在于，包括單極子天線(I)和共面波導(dǎo)(2);單極子天線⑴和共面波導(dǎo)⑵印制在同一基板上，單極子天線⑴包括共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)(3)、一長條輻射單元(4)和一循環(huán)短路輻射單元(5);所述長條輻射單元(4)和循環(huán)短路輻射單元(5)連接在共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)(3)的兩側(cè)；單極子天線(I)還包括一短條輻射單元(6)，該短條輻射單元(6)與共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)(3)連接并與長條輻射單元(4)同側(cè)，該短條輻射單元(6)處在長條輻射單元(4)下方；循環(huán)短路輻射單元(5)未與共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)(3)連接的末端與共面波導(dǎo)(2) —體連接；共面波導(dǎo)(2)上對應(yīng)于共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)(3)設(shè)置有凹槽(7)，共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)(3)非接觸的放置在凹槽(7)內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多波段磁單極子天線，其特征在于，所述共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)(3)是等腰的倒梯形結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多波段磁單極子天線，其特征在于，共面波導(dǎo)(2)上設(shè)置有一地面擾動裝置(8)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多波段磁單極子天線，其特征在于，所述長條輻射單元(4)未與共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)(3)連接的末端向共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)(3)方向折疊延伸。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多波段磁單極子天線，其特征在于，所述循環(huán)短路輻射單元(5)是蜿蜒排布的。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多波段磁單極子天線，其特征在于，所述短條輻射單元(6)是矩形。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種多波段磁單極子天線，包括單極子天線和共面波導(dǎo)；單極子天線和共面波導(dǎo)印制在同一基板上，單極子天線包括共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)、一長條輻射單元和一循環(huán)短路輻射單元；所述長條輻射單元和循環(huán)短路輻射單元連接在共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)的兩側(cè)；單極子天線還包括一短條輻射單元，該短條輻射單元與共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)連接并與長條輻射單元同側(cè)，該短條輻射單元處在長條輻射單元下方；循環(huán)短路輻射單元未與共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)連接的末端與共面波導(dǎo)一體連接；共面波導(dǎo)上對應(yīng)于共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)設(shè)置有凹槽，共面波導(dǎo)的饋點補丁結(jié)構(gòu)非接觸的放置在凹槽內(nèi)。
【IPC分類】H01Q1/38, H01Q5/50, H01Q5/10, H01Q5/20, H01Q1/50
【公開號】CN105071029
【申請?zhí)枴緾N201510116133
【發(fā)明人】譚洪舟, 張全琪, 詹茜, 嚴曙輝
【申請人】廣東順德中山大學(xué)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)國際聯(lián)合研究院, 中山大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年3月17日