CN103560318B - 一种小型化定向辐射印刷天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小型化定向辐射印刷天线，双折叠倒L形导电迹线下端连接馈电导电迹线，寄生辐射单元设置于双折叠倒L形导电迹线正上方空间，金属地板设置在馈电导电迹线的背面；双折叠倒L形导电迹线由长度等于四分之三工作波长的金属丝经多次弯折、形成具有两段相互平行长导体的空间电磁场激励结构。本发明采用双折叠倒L型空间激励结构，能够获得理想的定向辐射特性，增加了寄生辐射单元，增强了天线的前向辐射增益，利用了空间互耦合原理，采用天线密排技术，压缩了空间，缩小了天线的尺寸，采用印刷平面天线技术，辐射体与地面属于相互平行的平面内，充分利用设备空间以及利于天线与电路板的集成。

Description

一种小型化定向辐射印刷天线
技术领域
本发明属于电子通信技术领域，尤其涉及一种小型化定向辐射印刷天线。
背景技术
随着无线通信技术的深入研究和发展，通信***性能得以不断提升，天线精细化的设计开始被研究人员关注和重视，以满足新应用特征以及提升性能的各类需求。对于当今和未来的移动终端设备，发展趋势是体积越来越小巧，外形越来越美观，同时性能还要保持甚至实现提升，这对天线设计提出了严格甚至苛刻的要求。在传统天线设计中，以基本的天线原型为基础，缩减天线的尺寸将以牺牲天线的其它性能为代价。而实施天线精细化设计的思想是抓住不同应用特殊点，对天线结构进行全新设计，平衡天线各项性能，实现最优的天线设计方案。
定向辐射天线相对于全向辐射天线，是指天线辐射具有明显的方向性。在传统的定向天线设计中，往往基于微带天线和对称振子加反射板这两种原型天线进行结构调整和修改，以满足特定的应用需求。在对方向性有更高要求的场合，可能还会用到多个天线单元组成的天线阵列。对于固定的终端设备，由于应用中对天线的尺寸和重量限制并不多，大多可以采用这种传统的定向天线设计方案。而在便携式移动终端设备天线的设计中，采用传统微带天线和对称振子天线设计的手持式射频识别阅读器体积都过于庞大，甚至需要增加额外的模块来提供合适的空间和角度装配天线，这显然增加了设备的体积、降低了设备的便携特性和美观性。而小型化的全向辐射天线设计以被动满足有限空间尺寸和结构需要，导致天线指标恶化，出现了在一些无线应用***中工作距离不足、信号质量差的情况。提出一种具有定向辐射特性又体积小巧的天线，既能满足设备集成化又能满足人工体学设计需要的天线设计方案困扰着设计人员。
发明内容
本发明的目的在于提供一种小型化定向辐射印刷天线，旨在解决在便携式移动终端设备天线的设计中，很难兼具定向辐射特性又具有体积小巧的优点、不能既满足设备集成化又满足人工体学设计需要的问题。
本发明是这样实现的，一种小型化定向辐射印刷天线，该小型化定向辐射天线包括：馈电导电迹线、双折叠倒L形导电迹线、寄生辐射单元、金属地板；双折叠倒L形导电迹线下端连接馈电导电迹线，寄生辐射单元设置于双折叠倒L形导电迹线正上方空间，金属地板设置在馈电导电迹线的背面；双折叠倒L形导电迹线由长度等于四分之三工作波长的金属丝经多次弯折、形成具有两段相互平行长导体的空间电磁场激励结构。
进一步，寄生辐射单元具有窄长的直线型或者弯折型结构，放置于双折叠倒L形导电迹线的正上方，可通过电路板印刷技术与双折叠倒L形结构安置在同一块或者不同块介质板上，也可以通过加工金属线/面结构而成，再固定于双折叠倒L形导电迹线上方。
进一步，馈电导电迹线采用微带线、双导线、同轴传输线、共面波导传输线或带线传输线。
进一步，该小型化定向辐射印刷天线采用天线密排技术实现纵向尺寸的缩减，具体方法为：
将寄生辐射单元与辐射单元间距压缩至0.03λ0以下，并调整双折叠倒L形导电迹线中两段平行长导体之间及下导体与金属地板上边缘的距离的宽度并达到天线阻抗匹配。
本发明提供的小型化定向辐射印刷天线，采用双折叠倒L型空间激励结构，能够获得理想的定向辐射特性，增加了寄生辐射单元，增强了天线的前向辐射增益，利用了空间互耦合原理，采用天线密排技术，压缩了空间，缩小了天线的尺寸，采用印刷平面天线技术，辐射体与地面属于相互平行的平面内，充分利用设备空间以及利于天线与电路板的集成。
附图说明
图1是本发明实施例提供的小型化定向辐射印刷天线的结构示意图。
图中：1、馈电导电迹线；2、双折叠倒L形导电迹线；3、寄生辐射单元；4、金属地板。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1示出了本发明的一种小型化定向辐射印刷天线的结构，包括：馈电导电迹线1、双折叠倒L形导电迹线2、寄生辐射单元3、金属地板4组成；双折叠倒L形导电迹线2下端连接馈电导电迹线1，双折叠倒L形导电迹线1上方空间中轴处，引入一长度约为三分之一工作波长的独立窄长形寄生辐射单元3，发挥空间电磁能量的引导作用，金属地板4设置在馈电导电迹线1的背面，金属地板上边缘与馈电导电迹线上边缘处于同一水平高度。
双折叠倒L形导电迹线2由长度等于四分之三工作波长的金属丝经多次弯折、形成具有两段相互平行长导体为主要特征的空间电磁场激励结构，双折叠倒L形导电迹线2下端与馈电导电迹线1直接连接，馈电导电迹线1下端与信号电路线直接连接以实现天线的馈电，在双折叠倒L形导电迹线1上方空间中轴处，引入一长度约为三分之一工作波长的独立窄长形寄生辐射单元3，发挥空间电磁能量的引导作用，实现上方（前向）辐射的增强效果；
馈电导电迹线1采用微带线方式构成，但仍可以采用其他类型的馈电导线类型构成，包括并不局限于双导线、同轴传输线、共面波导传输线以及带线传输线，采用天线密排技术实现纵向尺寸的缩减，具体方法是将寄生辐射单元3与双折叠倒L形导电迹线2间距压缩至0.03λ0以下，并调整双折叠倒L形导电迹线2中两段平行长导体之间及其下导体与金属地板4上边缘的距离的宽度并达到天线阻抗匹配；
本发明采用双折叠倒L型空间激励结构，能够获得理想的定向辐射特性，增加了寄生辐射单元3，增强了天线的前向辐射增益，利用了空间互耦合原理，采用天线密排技术，压缩了空间，缩小了天线的尺寸，采用印刷平面天线技术，天线与地面属于相互平行的平面内，充分利用设备空间以及利于天线与电路板的集成；天线辐射部分的横向尺寸小于0.37λ0，纵向尺寸小于0.08λ0（λ0为中心工作频率对应自由空间波长），而传统对称振子加反射板天线的相对应尺寸为0.5λ0和0.25λ0。本发明天线测试最大增益为6.7dBi，而传统对称振子加金属地板的理论最大增益为5.15dBi。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种小型化定向辐射印刷天线，其特征在于，该小型化定向辐射印刷天线包括：馈电导电迹线、双折叠倒L形导电迹线、寄生辐射单元、金属地板；
双折叠倒L形导电迹线下端连接馈电导电迹线，在双折叠倒L形导电迹线上方空间中轴处，引入一长度为三分之一工作波长的独立窄长形寄生辐射单元，发挥空间电磁能量的引导作用，实现上方辐射的增强效果；金属地板设置在馈电导电迹线的背面，金属地板上边缘与馈电导电迹线上边缘处于同一水平高度；双折叠倒L形导电迹线由长度等于四分之三工作波长的金属丝经多次弯折、形成具有两段相互平行长导体的空间电磁场激励结构；
寄生辐射单元采用窄长的直线型或者弯折型，放置于双折叠倒L形导电迹线的正上方，可通过电路板印刷技术与双折叠倒L形结构安置在同一块或者不同块介质基片上，也可以通过加工金属线/面结构而成，再固定于双折叠倒L形导电迹线上方；
馈电导电迹线采用微带线、双导线、同轴传输线、共面波导传输线或带线传输线；
该小型化定向辐射印刷天线采用天线密排技术实现纵向尺寸的缩减，具体方法为：
将寄生辐射单元与辐射单元间距压缩至0.03λ0以下，并调整双折叠倒L形导电迹线中两段平行长导体之间及其下导体与金属地板上边缘的距离以达到天线阻抗匹配。
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