CN101527392A - 双频宽带e形微带天线 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的是一种双频宽带E形微带天线，它包括E形贴片3，主馈线1直接连接到E形贴片3的同轴馈电点SMA接头2上，SMA接头穿过地面和介质与E形贴片3的中间臂直接接触，E形贴片3的另外两臂对称地分布在馈电点的两侧、距中间臂边沿的距离为L3，在E形贴片3上通过加载连接T形贴片(弯折T形贴片)4、构成天线的主辐射单元，E形贴片3与T形贴片(弯折T形贴片)之间有宽度为t，T形贴片(弯折T形贴片)与E形贴片的连接处两侧开有对称的宽度t2和深度t1的槽。本发明有较高增益，工作频带宽，电流分布均匀，能有效提高通信质量，重量轻、体积小、便于和电路集成，能广泛应用于便携设备和室内的覆盖和无线局域网中。

Description

双频宽带E形微带天线
(一)技术领域
本发明涉及一种双频E-形微带天线。具体地说是一种用于移动通信***中作为低、中等增益的室内覆盖和无线局域网中，工作频段为2400-2500及5100-5850MHz的微带天线。
(二)背景技术
目前同样用途的天线存在以下缺点：(1)目前要求天线的增益比较高，比如要有4-6dBi的增益。而已有的室内天线和无线局域网天线，其技术多是传统的单极子和对称阵子形式，所以方向图是上下对等。在实际应用上，实际上向上方向的电波辐射几乎全部浪费，所以增益比较低，并且频带比较窄，这样地增益的天线使信号白白浪费，从而影响通信质量。(2)目前使用的室内覆盖和无线局域网天线大多是吸顶式天线，其频带控制比较困难，而用户希望采用双频宽带天线，等于充分利用资源，提高天线使用灵活性。目前的室内覆盖和无线局域网天线不能满足这种需求。(3)目前用户使用的天线要求小型化，而微带天线制造简单，便于集成，能很好的实现小型化。目前的室内覆盖和无线局域网天线不能满足这种需求。(4)现在的通信对带宽的要求越来越高，目前的吸顶式天线和室内天线不能满足现在的通信需求，特别是双频宽频带高增益天线达不到要求。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种有较高增益，工作频带宽，电流分布均匀，能有效提高通信质量的双频宽带E形微带天线。
本发明的目的是这样实现的：
它包括E形贴片3，主馈线1连接到E形贴片3的同轴馈电点SMA接头2，SMA接头穿过地面和介质与E形贴片3的中间臂(宽度为W1)直接接触，两臂的长度为L1，中间E形贴片3的另外两臂对称地分布在馈电点的两侧、距中间臂边沿的距离为L3，在E形贴片3上通过加载连接T形贴片4，构成天线的主辐射单元，E形贴片3与T形贴片之间的缝隙宽度为t，T形贴片与E形贴片的连接处两侧开有对称的宽度t2和深度t1的槽，E形贴片与T形贴片的耦合边宽度为W5。
本发明还可以包括：
当T形贴片的尺寸较长，不能实现小型化设计时，采用弯折T形贴片结构，即T形贴片的两个非连接端弯折，使天线的单元尺寸减小，从而实现小型化设计。此时，主辐射单元包括E形贴片和弯折T形贴片。
通过有效的调节E形贴片上的开槽和T形贴片(弯折T形贴片)的两臂的长度和宽度，改变天线高频段和低频段的工作频率和工作带宽，实现双频宽频带微带天线的可控操作。
整个辐射单元共同印刷在介电常数为4.4介质基板上。L3和t可以改变E形微带天线的工作频段，通过简单的调节能使该E形天线工作在5.1GHz～5.8GHz。通过调节W4能使设计的T形加载微带天线工作在2.4GHz～2.5GHz，但是调节t1和t2时会对E形贴片的电流分布产生影响，影响E形贴片的辐射，一般在使用时，仅仅调节W4和t就能满足低频段的辐射性能。
有益效果：(1)本发明利用电波传导原理把电波渐渐引导至T形贴片，槽区包括耦合区t、激励区t2、辐射区L3，因为电波沿着引导的方向辐射，其方向图集中在E形贴片和T形贴片上，所以有效的增加天线的带宽和天线的辐射效率，比通常的微带天线的效率高10％左右，同时天线的带宽比已有此应用的天线带宽宽2倍以上。(2)本发明利用电波传导原理，利用微带天线开槽等特性增加微带天线的阻抗带宽，同时利用耦合寄生特性，增强T形贴片的电流强度，进而增加其辐射带宽。(3)本发明基本上是全向天线，可安装在塑料桶内和任何形状的天线罩内，因其增益高，切方向图比较理想，方向图能覆盖整个空间，电流分布均匀，实现无盲区覆盖，大大提高了通信质量，改善了通信环境。(4)本发明使用微带天线的形式，重量轻、体积小、便于和电路集成，能广泛应用于便携设备和室内的覆盖和无线局域网中，呈现小巧玲珑之状。
(四)附图说明
图1为本发明实例的正面示意图；
图2为本发明实例的侧面示意图；
图3为本发明实例底面示意图；
图4为本发明实例的回波损耗测试曲线；
图5为本发明实例在5.1GHzE面测试的方向图；
图6为本发明实例在5.1GHzH面测试的方向图；
图7为本发明实例在5.5GHzE面测试的方向图；
图8为本发明实例在5.5GHzH面测试的方向图；
图9为本发明实例在5.85GHzE面测试的方向图；
图10为本发明实例在5.85GHzH面测试的方向图；
图11为本发明实例在2.4GHzE面测试的方向图；
图12为本发明实例在2.4GHzH面测试的方向图；
图13为本发明实例在2.5GHzE面测试的方向图；
图14为本发明实例在2.5GHzH面测试的方向图；
图15为本发明的另一实例的结构的正面示意图。
(五)具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
基于E形宽带天线的设计原理，简化改装天线的结构，并采用加载的形式，适当的选择耦合槽的宽度、介质板的厚度和介电常数，取得了良好的匹配性能，而后改进了E形贴片的结构，适当在T形贴片与E形贴片连接处开槽，并优化设计了E形贴片和T形贴片的形状和尺寸，使之成为小型化双频宽频带E形天线，它由激励区、传输区和两个辐射片组成，实现全向辐射特性。由于E形贴片原有的全向特性和T形与E形贴片共用馈电，使得T形加载贴片可以看成是一对对称阵子(偶极子)天线，从而是高频段和低频段都有很好的全向辐射特性。最后为了使设计的天线的辐射特性更理想化，也就是水平面真正的实现均匀覆盖，则采取在天线E形与T形贴片处设计凹槽，使之能很好的实现共用馈电结构。
下面将结合附图和实施实例对本发明的技术方案进行详细的说明。
图1至图3中，其中1为馈电电缆，2为馈电接头(SMA接头)，3为E形贴片，4为T形加载贴片(弯折T形贴片)。
实施实例1：
如图1、2和3所示，50Ω主馈线1直接连接到微带天线的馈电SMA接头2，通过SMA接头穿过地平面和介质板，直接与E形贴片接触。调节L3、t1和t2可以确定高频段的工作频率和工作带宽，是设计的天线工作在5.1GHz～5.8GHz，满足无线局域网络等的通信需要。
调整W4的尺寸能改变所设计天线在低频段的工作频率，当W4较窄时，天线在低端谐振在2.4GHz以下，当增大W4的宽度，天线低端的谐振点将向高频段移动。L4为T形贴片的长度，W2为T形贴片的馈电臂的宽度，缝隙t是E形贴片和T形贴片之间的距离，改变t的大小主要改变E形贴片和T形贴片之间的耦合度，它主要决定低频段的谐振带宽，当t增加，会使谐振带宽变窄，当t较小时会使天线有较好的谐振带宽。t2是T形贴片的馈电接入开槽缝隙，t2对高频段有重要的影响。S为馈电接头到E形贴片中间臂边沿的距离。
为了减小E形和T形辐射片对入射波的反射，它的形状，主要采取适当的开槽形状，同时，为了使波束不上翘，集中在水平方向，采取了T形和E形的开槽耦合和直接耦合相结合的方式。
本实例中，图1的尺寸为：L1＝25.5mm；L2＝6.8mm；L3＝8mm；L4＝32mm；W4＝6.5mm；W2＝1.9mm；W3＝4mm；W1＝8mm；t＝2.5mm；t1＝1.8mm；t2＝3.6mm.
实施实例2：
如图15所示，按照天线尺寸与频率(波长)的关系，适当的改变E形天线的尺寸和T形天线的尺寸。此天线可以应用在GSM、WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA的移动通信中。具体的设计尺寸为如图15所示。图15中的L＝120mm；W3＝36mm，L1＝58mm；W1＝18mm；L3＝5mm；t≈4mm。其中弯T形贴片的参数可视为对称偶极子天线来确定。T形贴片的两个非连接端弯折实现小型化。
实施实例3：
如图1和图15中所示，提出的双频宽带E形天线和T形天线也可以作为一种宽频带全向天线使用。

Claims (2)

1、一种双频宽带E形微带天线，它包括E形贴片(3)，其特征是：主馈线(1)连接到E形贴片(3)的同轴馈电点SMA接头(2)，SMA接头穿过地面和介质与E形贴片(3)的中间臂直接接触，E形贴片(3)的另外两臂对称地分布在馈电点的两侧、距中间臂边沿的距离为L3，在E形贴片(3)上通过加载连接T形贴片(4)构成天线的主辐射单元，E形贴片(3)与T形贴片之间有宽度间隙t，T形贴片与E形贴片的连接处两侧开有对称的宽度t2和深度t1的槽。
2、根据权利要求1所述的双频宽带E形微带天线，其特征是：所述的T形贴片的两个非连接端弯折。
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