CN104393401A - 一种高增益印刷天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高增益印刷天线，该印刷天线具有三层结构，其中第一层为基板，第二层包括第一辐射单元、两个第二辐射单元、第三辐射单元、第四辐射单元、第一金属线路和第二金属线路，第三层为绝缘层，所述第三辐射单元和第四辐射单元分别对称设置于基板板面两侧并且在该两者末端分别连接有第一加载单元和第二加载单元，所述第一辐射单元设置于基板板面中部与第三辐射单元和第四辐射单元分别通过第一金属线路和第二金属线路连接并在与第一金属线路和第二金属线路的连接处分别对称设置有第一信号馈入部和第二信号馈入部，所述两个第二辐射单元分别对称连接于第一辐射单元两侧并分别与第三辐射单元和第四辐射单元同侧。
Description
技术领域
本发明涉及印刷天线技术领域，尤其涉及一种高增益印刷天线。
背景技术
随着无线通信科技技术的发展，使用者可以不受地形限制，利用无线通讯进行信息传输，而天线作为无线通信领域中的重要元件之一，传统的天线不论是偶极天线或是螺旋天线、八木天线等都占有相当大的体积，已经不符合现在的趋势和潮流，所以近年来业界应用平息天线原理设计出体积较小，较薄的印刷式天线，该天线体积小且成本低廉，而且可应用在各个不同的领域。
随着电子设备集成度的提高，通信设备对天线的要求也越来越高。以往因印刷式宽频带天线的增益都不高，造成接收的信号强度低。因此，如何能提供一种宽频带并且达到高增益的天线，成为有待研究人员解决的问题之一。
发明内容
本发明的目的在于针对以上问题，提供一种通过三个相近谐振频率的辐射单元结合设计，具有高增益的特性高增益矩形印刷天线。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种高增益印刷天线，该印刷天线具有三层结构，其中第一层为基板，第二层包括第一辐射单元、两个第二辐射单元、第三辐射单元、第四辐射单元、第一金属线路路和第二金属线路，第三层为绝缘层，所述第三辐射单元和第四辐射单元分别对称设置于基板板面两侧并且在该两者末端分别连接有第一加载单元和第二加载单元，所述第一辐射单元设置于基板板面中部与第三辐射单元和第四辐射单元分别通过第一金属线路路和第二金属线路连接并在与第一金属线路路和第二金属线路的连接处分别对称设置有第一信号馈入部和第二信号馈入部，所述两个第二辐射单元分别对称连接于第一辐射单元两侧并分别与第三辐射单元和第四辐射单元同侧。
进一步，所述第一信号馈入部、第二信号馈入部、第一辐射单元、第二辐射单元、第三辐射单元、第四辐射单元、第一金属线路路、第二金属线路、第一加载单元、第二加载单元的材料为铜、铁、铝、银中的其中一种或多种。
进一步，所述第一辐射单元为形状规则或不规则矩形、正方形、椭圆形结构。
进一步，所述第二辐射单元为形状规则或不规则矩形、正方形、椭圆形结构。
进一步，所述第三辐射单元和第四辐射单元为形状规则或不规则长条形结构。
本发明的有益效果是：第一辐射单元与第一金属线路路和第二金属线路共同形成矩形折合振子辐射或接收第一频段信号；第二辐射单元与第一辐射单元共同形成矩形折合振子辐射或接收第二频段信号；第三辐射单元与第四辐射单元用于辐射并接收第三频段信号；通过三个相近谐振频率的辐射单元结合设计，使整个印刷天线具有高增益的特性，并通过第一加载单元和第二加载单元调整第三辐射单元和第四辐射单元的辐射特性和阻抗。
附图说明
图1为实施例一的俯视图。
图2为实施例一的立体视图。
图3为实施例一的剖视图。
图4为实施例一在170MHz至900MHz下的回波损耗值与频率的关系图。
图5为实施例一在170MHz至900MHz下的驻波比值与频率的关系图。
图6为实施例一在730MHz下的二维辐射场形图。
图7为实施例一在200MHz下的二维辐射场形图。
图8为实施例二的俯视图。
图9为实施例三的俯视图。
其中，1为第一信号馈入部，2为第二信号馈入部，3为第一辐射单元，4为第二辐射单元，5为第三辐射单元，6为第四辐射单元，7为第一金属线路，8为第二金属线路，9为第一加载单元，10为第二加载单元，11为基板，12为绝缘层。
具体实施方式
先结合附图和具体实施例对本发明要求保护的技术方案作进一步详细说明。
如图1-2所示，在基板11的板面上设置有第三辐射单元5和第四辐射单元6，第三辐射单元5和第四辐射单元6的形状互相对称呈长条形结构，在本实施例中第三辐射单元5和第四辐射单元6具有多个近似直角的折弯。在第三辐射单元5和第四辐射单元6的末端上分别连接有互相对称的第一加载单元9和第二加载单元10。在基板11板面的中部上设有近似正方形结构的第一辐射单元3，第一辐射单元3与第三辐射单元5和第四辐射单元6分别通过第一金属线路7路和第二金属线路8连接，在第一辐射单元3与第一金属线路7的连接处成型有第一信号馈入部1，在第一辐射单元3与第二金属线路8的连接处成型有第二信号馈入部2。在第一辐射单元3的两侧上分别连接有第二辐射单元4，第二辐射单元4为近似矩形结构，并且分别与第三辐射单元5和第四辐射单元6同侧。
如图3所示，印刷天线具有三层结构，由下至上第一层为基板11，第二层包括第一辐射单元3、第二辐射单元4、第三辐射单元5、第四辐射单元6、第一金属线路7、第二金属线路8、第一信号馈入部1、第二信号馈入部2、第一加载单元9、第二加载单元10，第二层的结构均由金属材料制成，可从铜、铁、铝、银中选取一种或多种。第三层为覆盖在第二层上的绝缘层12，具有绝缘作用同时能避免第二层的结构因长期暴露在空气中氧化。
本实施例印刷天线的工作原理为： 第一辐射单元3与第一金属线路7路和第二金属线路8共同形成矩形折合振子辐射，辐射由第一信号馈入部1和第二信号馈入部2所馈入的第一频段信号或感应接收第一频段信号并经由第一信号馈入部1和第二信号馈入部2馈出，在本实施例中第一频段信号为UHF波段，在其它的实施例中也可以是其它波段。
第二辐射单元4与第一辐射单元3共同形成矩形折合振子辐射，辐射由第一信号馈入部1和第二信号馈入部2所馈入的第二频段信号或感应接收第二频段信号并经由第一信号馈入部1和第二信号馈入部2馈出，在本实施例中第二频段信号为UHF波段，在其它实施例中也可以是其它波段。
第三辐射单元5能够辐射由第一信号馈入部1所馈入的第三频段信号或感应接收第一频段信号并经由第一信号馈入部1馈出，在本实施例中第三频段信号为UHF波段，在其它实施例中也可以是其它波段。
第四辐射单元6能够辐射由第二信号馈入部2所馈入的第三频段信号或感应接收第一频段信号并经由第二信号馈入部2馈出，在本实施例中第三频段信号为UHF波段，在其它实施例中也可以是其它波段。
第一加载单元9和第二加载单元10能够分别调整第三辐射单元5和第四辐射单元6的辐射特性和阻抗。
本实施例各个辐射单元所辐射和接收频段信号的频率相对接近，增益能够互相叠加形成较强的信号辐射或馈出。
对本实施例的印刷天线进行模拟测试，其测试结果如下：
如图4所示为本实施例仿真在频率170MHz至900MHz下的回波损耗值与频率的关系图，由图中可以看出，在波段660MHz至800MHz时，本实施例的印刷式天线的回波损耗都在 -10dB以下。
如图5所示为本实施例仿真在频率170MHz至900MHz下的驻波比值与频率的关系图，由图中可以看出，在波段660MHz至800MHz时，本发明的印刷式天线的驻波比值都在2以下。
如图6所示为本实施例仿真以频率值730MHz作测试的水平面二维辐射场图。可看出印刷式天线的绝对增益最高为5.3dBi。
如图7所示为本实施例仿真以频率值200MHz作测试的水平面二维辐射场图。可看出印刷式天线的绝对增益最高为0.3dBi。
实施例二
如图8所示，本实施例的印刷天线与实施例一相比最主要的差别在于本实施例中的第一辐射单元3的整体结构为近似矩形的结构。
实施例三
如图9所示，本实施例的印刷天线与实施例一相比最主要的差别在于本实施里中的第一辐射单元3和第二辐射单元4辐射单元的整体结构为近似椭圆形的结构。
对实施例二和实施例三的印刷天线进行和实施例一中相同的仿真测试，其测试结果与实施例一大致相同。
以上所述之实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种高增益印刷天线，该印刷天线具有三层结构，其中第一层为基板（11），第二层包括第一辐射单元（3）、两个第二辐射单元（4）、第三辐射单元（5）、第四辐射单元（6）、第一金属线路（7）和第二金属线路（8），第三层为绝缘层（12），其特征在于；所述第三辐射单元（5）和第四辐射单元（6）分别对称设置于基板（11）板面两侧并且在该两者末端分别连接有第一加载单元（9）和第二加载单元（10），所述第一辐射单元（3）设置于基板（11）板面中部与第三辐射单元（5）和第四辐射单元（6）分别通过第一金属线（7）路和第二金属线路（8）连接并在与第一金属线路（7）和第二金属线路（8）的连接处分别对称设置有第一信号馈入部（1）和第二信号馈入部（2），所述两个第二辐射单元（4）分别对称连接于第一辐射单元（3）两侧并分别与第三辐射单元（5）和第四辐射单元（6）同侧。
2.根据权利要求1所述的一种高增益印刷天线，其特征在于；所述第一信号馈入部（1）、第二信号馈入部（2）、第一辐射单元（3）、第二辐射单元（4）、第三辐射单元（5）、第四辐射单元（6）、第一金属线路（7）、第二金属线路（8）、第一加载单元（9）、第二加载单元（10）的材料为铜、铁、铝、银中的其中一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种高增益印刷天线，其特征在于；所述第一辐射单元（3）为形状规则或不规则矩形、正方形、椭圆形结构。
4.根据权利要求1所述的一种高增益印刷天线，其特征在于；所述第二辐射单元（4）为形状规则或不规则矩形、正方形、椭圆形结构。
5.根据权利要求1所述的一种高增益印刷天线，其特征在于；所述第三辐射单元（5）和第四辐射单元（6）为形状规则或不规则长条形结构。
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