CN102916254A - 小型化高隔离度无线局域网天线 - Google Patents

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李家强
葛俊祥
于兵
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Abstract

本发明公开了一种小型化高隔离度无线局域网天线，所述天线包括一个基板、两个辐射单元，所述金属基板的上、下底面均覆盖凸形的金属层，所述两个辐射单元分别对称设置在基板的上、下底面未覆盖金属层的区域的两侧，且形状相同均为形，其中，所述两个辐射单元的微带线分别与金属层连接进行馈电，其馈电端分别位于辐射单元中的相对较长的那一边的终端处。本发明通过两个辐射单元的电场正交特性提高天线的隔离度，另外通过辐射单元间的物理区域达到提高隔离度效果。

Description

小型化高隔离度无线局域网天线
技术领域
本发明涉及一种新型的高隔离度天线，具体说是应用于无线局网的小型化高隔离度微带天线,具体属于平面微带天线技术领域。
背景技术
随着电子通讯行业的发展，在保障通讯质量的前提下，对电子元器件的小型化及微型化提出了越来越高的要求。尤其是近年来，无线局域网的发展，解决了公司企业原有有线工程复杂的网络工程线路架设安装复杂、检修维护困难等问题。同时对于家庭无线局域网，更加实用和便宜，与之发展相适应的的是全向无线局域网天线技术。
传统的局域网天线，由于设计尺寸、传输距离、隔离度等方面都限制了其使用。而基于微带天线，由于其具有尺寸小，低剖面，重量轻，能与载体共型，制造简单，成本低，易集成等诸多优点，因此近十几年微带天线得到了广泛的研究和发展，具有一定的工程应用前景和实用价值意义。
基于IEEE802.11标准的无线局域网，允许在局域网络环境中使用无需授权的ISM(Industrial Scientific Medical)频段中的2.45GHz射频波段，在此频段可进行免费无线连接。无线局域网采用2.45GHz扩频技术，主要分为两种方式，即跳频技术和直接序列扩频。该局域网最大数据传输速率为11Mbps，支持范围从100米至300米，在诸如家庭、办公场所、宾馆及机场等众多场合得到广泛应用。对于该无线局域网天线，要求具有电磁波辐射全向性、高增益，低损耗以及高隔离度等特点。同时，由于应用背景的限制，通常需要天线的小型化，如笔记本电脑的USB无线网卡。
目前一般是在同一个PCB板上，设计具有两辐射单元的天线，分别将两个辐射单元印刷在PCB板上。两个辐射单元设计时要求隔离度要高，采取方法是通过各自电场的正交达到隔离的目的，为了进一步提高隔离度，通常将两个辐射单元的物理间距加大，考虑到整体天线尺寸也随之增加，因此天线设计时，如何满足小型化、高增益、低损耗及高隔离度等是需要解决的关键问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术，提供一种能够在高隔离度（<-8dB）下实现低损耗、全向性2.45GHz工作的小型化无线局域网天线。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种小型化高隔离度无线局域网天线，所述天线包括一个基板、两个辐射单元，在金属基板的上、下底面均覆盖凸形的金属层，所述两个辐射单元分别对称设置在基板的上、下底面未覆盖金属层的区域的两侧，且通过金属层所形成的凸形区域（9）彼此相隔离开；其中，所述两个辐射单元的形状相同均为η形，所述两个辐射单元的分别通过微带线与金属层连接进行馈电，所述微带线为η形辐射单元中的长边，其馈电端分别位于微带线的终端处。
作为本发明的一种小型化高隔离度无线局域网天线的进一步优化方案，在基板的上、下底面所述两个辐射单元所位于的未覆盖金属层的区域中分别还包括一个L形的金属片，所述金属片的一端与辐射单元连接，另一端连接金属层。
作为本发明的一种小型化高隔离度无线局域网天线的进一步优化方案，所述天线基板用普通的FR4材料制成，厚度在0.5mm~0.9mm，长度在26~33mm，宽度在23~25mm。
作为本发明的一种小型化高隔离度无线局域网天线的进一步优化方案，所述金属层的厚度在0.014~0.019mm。
作为本发明的一种小型化高隔离度无线局域网天线的进一步优化方案，辐射单元与金属层均为铜制成。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明采用两个空间距离相近、激励电流分布正交的辐射单元天线技术，提出了一种小型化高隔离度无线局域网天线，该天现在2.4-2.5GHz频率范围内，其隔离度小于-8dB，驻波比小于2，最大增益约为1.18dB，天线带宽为100M。
附图说明
图1是小型化高隔离度无线局域网天线基板示意图。
图2是本发明的天线上底面示意图。
图3是本发明的天线下底面示意图。
图4是辐射单元天线为端口微带馈线的情况下的S参数示意图。
图5是辐射单元天线为端口微带馈线的情况下的驻波比曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
如图1所示，小型化高隔离度无线局域网天线由两个辐射单元、基板以及接地构成。整个天线基于一个覆盖基板的接地铜面上，分别在铜面的上、下两底面的上半部切除部分铜面，得到区域1、2、3和4。将两个辐射单元分别放置在基板的上、下底面的区域1和区域4中，且辐射单元的形状相同，即均由铜面组成的η形构成，上下对称放置，如图2，3中辐射单元5、辐射单元6所示，其中图2为上底面辐射单元的放置示意，图3为下底面辐射单元的放置示意，两个辐射单元的微带线及馈源端分别与接地的铜面相连，如图中的微带线7、微带线8所示，为微带线及低端馈电端口固定点。图2，3中的金属片10是铜面，可降低回波损耗。
天线基板1可以用普通的FR4材料制成，厚度在0.5mm~0.9mm，长度在26~33mm，宽度在23~25mm，基板为铜面9所覆盖，作为接地面，厚度在0.014~0.019mm。
参照图2和图3，辐射单元5、辐射单元6与接地面为同一铜材料制成，具体实现可以在基板材料上，通过印刷工艺制成。
参照图3，辐射单元5和辐射单元6分别进行馈电，馈电采用微带线，馈电端分别位于微带线7、微带线8低端处，本天线通过两个辐射单元的电场正交特性提高天线的隔离度，另外通过辐射单元间的物理区域9达到提高隔离度效果。
如图4所示,给出了微带线7、微带线8为端口微带馈线的情况下的S参数的仿真曲线图，从图中可以看到辐射单元5、辐射单元6在IEEE8.11b频率带宽2.4-2.5GHz内，天线两辐射单元相互之间的隔离度小于-8dB。
如图5所示，给出微带线7、微带线8为端口微带馈线的情况下的驻波比参数的仿真曲线图，从图中可以看到辐射单元5、辐射单元6的驻波比系数VSWR1、VSWR2在2.4GHz~2.5GHz波段均小于2.0:1。

Claims (5)

1.一种小型化高隔离度无线局域网天线，所述天线包括一个基板、两个辐射单元，其特征在于：所述金属基板的上、下底面均覆盖凸形的金属层，所述两个辐射单元分别对称设置在基板的上、下底面未覆盖金属层的区域的两侧，且通过金属层所形成的凸形区域（9）彼此相隔离开；其中，所述两个辐射单元的形状相同均为η形，所述两个辐射单元的分别通过微带线与金属层连接进行馈电，所述微带线为η形辐射单元中的长边，其馈电端分别位于微带线的终端处。
2.根据权利要求1所述的一种小型化高隔离度无线局域网天线，其特征在于：在基板的上、下底面所述两个辐射单元所位于的未覆盖金属层的区域中分别还包括一个L形的金属片，所述金属片的一端与辐射单元连接，另一端连接金属层。
3.根据权利要求1所述的一种小型化高隔离度无线局域网天线，其特征在于：所述天线基板用普通的FR4材料制成，厚度在0.5mm~0.9mm，长度在26~33mm，宽度在23~25mm。
4.根据权利要求1所述的一种小型化高隔离度无线局域网天线，其特征在于：所述金属层的厚度在0.014~0.019mm。
5.根据权利要求1所述的一种小型化高隔离度无线局域网天线，其特征在于：辐射单元与金属层均为铜制成。
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