CN107706546B - 一种寄生耦合馈电的多频带天线 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种寄生耦合馈电的多频带天线，采用耦合电容馈电，分别对三个阵子进行馈电，从而构成多频带天线或者宽带天线；该天线主要包括矩形介质基板，微带馈电线，电容耦合馈电结构，对称寄生阵子和，刷形谐振阵子，以及印刷在矩形介质基板下面的部分接地面；通过调整电容馈电结构与阵子之间的缝隙，达到较好的阻抗匹配，使所设计的天线满足多频带和宽频带需求；本发明所设计的一种寄生耦合馈电的多频带天线具有较低的剖面，较小的尺寸，可以根据工作频段需求灵活设计，可以安装在移动手持设备中，实现高质量通信。

Description

一种寄生耦合馈电的多频带天线
技术领域
本发明涉及一种天线，尤其涉及一种寄生耦合馈电的多频带天线。
背景技术
随着通信技术发展迅速，移动通信业务已经进入千家万户，给人们的生活带来了巨大的改变，特别是无线个人语音和数字业务，极大地改变了人们的生活。因此，人们对移动通信设备的需求与日俱增，现有的移动终端集成各种各样的功能。为了满足特性的功能需求，通常需要一副天线作为发射和接受能量的转换装置。而现在的通信设备集成了多个通信***，就需要有多副天线集成在设备的内部，往往会增加设备的体积，增加设备成本，也不利于***的电磁兼容设计。近年来，体积小、剖面低、频带宽、多功能、成本低的无线通信终端受到人们和市场的青睐，因此天线的设计面临着很多挑战。近年来，多频带天线的研究成为学术界和工业界的热点问题之一，国内外的学者和工程师们设计了各种各样的平面宽带天线和多频带天线，主要采用微带馈电，孔径耦合馈电，共面波导馈电和同轴馈电方式。这些天线多数采用多层结构或者刻槽的方式实现。这样的馈电结构激励的天线通常也具有良好的电气特性，但是其多层结构增加了制造成本和表面波的损耗，结构相对比较复杂，且不容易在实际工程中调试。此外，在目前使用的移动通信设备中，往往需要较大的带宽，有时候也需要多个谐振频带，这种设计不仅可以满足多种协议通信需求，而且设备的制造成本较低，且天线的设计便于和***实现集成，有利于***的电磁兼容性设计。所以，可通过改进馈电结构、采用多个谐振器设计，从而拓宽阻抗带宽，也可以产生多个频段，设计高性能的多频带和宽频带天线。
Marco Simone等人在2014年提出了一种微带线耦合缝隙馈电的多频段天线，并且可以应用于无线局域网通信中，该天线能获得较大的辐射功率。但是该天线采用了双层结构，体积较大，不利于工程调试和***集成设计。除此之外，Andrea Michel等人在2016年设计了一种新型的宽带微带天线，将多个单极子天线印刷在同一个紧凑的介质基板，使用微带线馈电，但是其尺寸大，且不能根据需求灵活设计。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种寄生耦合馈电的多频带天线，采用电容耦合馈电结构分别对三个阵子馈电，而采用电容耦合馈电，有利于展宽天线的阻抗带宽，可以根据实际需求实现频率可调，满足工作频段灵活设计的需求。
本发明的目的是这样实现的：在矩形介质基板一个端面上设置有微带馈电线、电容耦合馈电结构、谐振阵子、两个对称寄生阵子，微带馈电线通过电容耦合馈电结构将信号耦合到谐振阵子、两个对称寄生阵子上，两个对称寄生阵子沿着矩形介质基板的中心线镜像对称设置，微带馈电线、电容耦合馈电结构、谐振阵子位于两个对称寄生阵子之间，微带馈电线、电容耦合馈电结构位于谐振阵子上方，矩形介质基板的另一个端面设置部分接地面。
本发明还包括这样一些结构特征：
1.所述谐振阵子是采用不等长的齿形的刷形结构，两个对称寄生阵子分别是R形结构和反R形结构。
2.所述谐振阵子是E型结构，且谐波阵子的E形结构的齿端朝下设置，两个对称寄生阵子分别是L形结构和反L形结构。
3.所述电容耦合馈电结构是L形结构。
4.所述电容耦合馈电结构是环形结构，且电容耦合馈电结构位于微带馈电线和谐振阵子之间。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用微带馈线通过电容耦合馈电结构将信号耦合到三个阵子，通过调节电容耦合馈电结构与阵子间的缝隙大小，便能实现较好的阻抗匹配，满足多频带和宽频带需求。该馈电结构还可以采用电阻，电感或者电容等分立元件在馈电结构上进行调节，由此实现更宽的带宽，也便于和微波前端进行一体化的集成设计。
相比现有的多数宽带天线，常采用的孔径耦合馈电结构，天线设计呈现多层结构或者辐射单元寄生的结构，天线的体积和尺寸较大，且制造成本相对较高。本发明采用电容耦合馈电结构，采用单层平面设计，通过电容耦合结构，实现带宽设计，同时可以根据需求，实现多频带设计，该天线剖面低，尺寸小，且成本低。
附图说明
图1是本发明实施案例一的天线的俯视图；
图2是本发明实施案例一的天线的侧视图；
图3是本发明实施案例二的天线的俯视图；
图4是本发明实施案例三的天线的俯视图；
图5是本发明实施案例四的天线的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
本发明设计了一种寄生耦合馈电的多频带天线，所设计的天线是通过微带馈线将能量传递给寄生耦合电容结构，再由寄生耦合电容结构将电磁能量耦合传递到R型对称阵子和刷形谐振阵子。所设计天线的微带馈电线102通过电容耦合馈电结构103的对三个阵子进行馈电，也即采用微带馈电和电容耦合馈电转换结构，即将微带馈电转化为电容耦合馈电结构，对三个阵子进行馈电。微带馈电线102与SMA的内导体相连接，SMA的外导体与介质基板底部的部分接地面连接。
下面结合附图具体对发明做进一步详尽描述：
实施案例一：所设计的天线如图1和图2所示，本发明的天线主要包括矩形介质基板101，微带馈电线102，电容耦合馈电结构103，对称寄生阵子104和105分别为反R形结构和R形结构，刷形谐振阵子106，以及印刷在矩形介质基板101下面的部分接地面107；通过调整电容馈电结构103与阵子之间的缝隙，可以有效的调整天线的谐振频率和带宽。对阵寄生阵子104和105镜像对称于介质基板的中心线，刷形谐振阵子106采用不等长的齿形结构。微带馈线102与SMA连接器的内导体连接，SMA外导体与部分接地面107相连接，微带馈线通过电容耦合结构将能量传递到三个阵子。微带馈电线102通过电容耦合馈电结构103对三个阵子进行馈电，通过调整电容耦合馈电结构103与阵子之间的缝隙，达到较好的阻抗匹配，可以使所设计的天线满足多频带和宽频带需求。所设计天线的三个阵子分别采用刷形谐振阵子106和对称寄生阵子104和105，微带馈电线102通过电容耦合馈电结构103给三个阵子进行馈电；该天线的对称寄生阵子104和105构成对称R形结构，刷形谐振阵子106通过和馈电微带线102，对称寄生阵子104和105耦合，形成宽带谐振。所设计天线的主辐射体采用不等长的刷形谐振阵子，同时引入一对朝向相反的R型对称寄生阵子作为次辐射单元，便于单独设计形成带宽天线或者多频带天线。
实施案例二：本发明的是实施例2如图3所示，本实施案例所设计的天线主要包括矩形介质基板201，微带馈电线202，电容耦合馈电结构203，对称寄生阵子204和205分别为反L形结构和L形结构，E形谐振阵子206，以及印刷在矩形介质基板201下面的部分接地面；通过调整电容馈电结构203与阵子之间的缝隙，可以有效的调整天线的谐振频率和带宽。对阵寄生阵子204和205镜像对称于介质基板的中心线，可以通过调整L形阵子的长度和宽度，调节谐振频带和谐振带宽。E形谐振阵子206釆用E形结构，有利于展宽天线的带宽。天线的谐振频率，可以根据1/4波长谐振计算出L形阵子的长度，E形谐振阵子的尺寸可以根据经验获得，通过调整各个阵子的谐振长度，使所设计的天线满足所需的工作频率和带宽。
实施案例三：本发明的是实施例3如图4所示，本实施案例是在实施案例2的基础上采用L形电容耦合馈电，所设计的天线主要包括矩形介质基板301，微带馈电线302，L形电容耦合馈电结构303，对称寄生阵子304和305分别为反L形结构和L形结构，E形谐振阵子306，以及印刷在矩形介质基板301下面的部分接地面；微带馈电线302和L形电容耦合馈电结构303构成耦合馈电结构，耦合馈电的强弱可以通过调整L形电容耦合馈电结构303的长度和宽度实现。此外，还可以调整L形电容耦合馈电结构303与对称寄生阵子304和305以及E形谐振阵子306之间的耦合间隙，调整耦合强弱，达到稳定的阻抗匹配。
实施案例四：如图5所示，本实施案例是在实施案例2和3的基础上采用环形耦合馈电结构，所设计的天线主要包括矩形介质基板401，微带馈电线402，环形电容耦合馈电结构403，对称寄生阵子404和405分别为反L形结构和L形结构，E形谐振阵子406，以及印刷在矩形介质基板401下面的部分接地面；微带馈电线402采用L形馈电结构，且与环形电容耦合馈电结构403构成耦合馈电结构，耦合馈电的强弱可以通过调整微带馈电线402的L形水平边与环形电容耦合馈电结构403之间的耦合间隙和耦合长度实现。此外，还可以调整环形电容耦合馈电结构403与对称寄生阵子404和405以及E形谐振阵子406之间的耦合间隙，调整耦合强弱，达到稳定的阻抗匹配。
本发明采用的寄生耦合阵子也可以采用弯折形结构，F形结构，T形结构等，可以减小天线的尺寸，便于和实际的***进行集成设计。所采用的电容耦合馈电结构可以通过调整馈电结构和阵子之间的距离，调整电容，从而使所设计的天线可以满足强耦合馈电或者弱耦合馈电，根据实际需求设计所需的天线。本发明是一种寄生耦合馈电的多频带天线，微带馈线通过电容耦合结构馈电，通过调节耦合电容结构与阵子间缝隙，获得良好阻抗匹配，实现多频带或宽带需求。
综上，本发明公开了一种寄生耦合馈电的多频带天线，采用耦合电容馈电，分别对三个阵子进行馈电，从而构成多频带天线或者宽带天线；该天线主要包括矩形介质基板，微带馈电线，电容耦合馈电结构，对称寄生阵子和，刷形谐振阵子，以及印刷在矩形介质基板下面的部分接地面；通过调整电容馈电结构与阵子之间的缝隙，达到较好的阻抗匹配，使所设计的天线满足多频带和宽频带需求；本发明所设计的一种寄生耦合馈电的多频带天线具有较低的剖面，较小的尺寸，可以根据工作频段需求灵活设计，可以安装在移动手持设备中，实现高质量通信。

Claims (2)

1.一种寄生耦合馈电的多频带天线，其特征在于：在矩形介质基板一个面的端面上设置有微带馈电线、电容耦合馈电结构、谐振阵子、两个对称寄生阵子，微带馈电线通过电容耦合馈电结构将信号耦合到谐振阵子、两个对称寄生阵子上，两个对称寄生阵子沿着矩形介质基板的中心线镜像对称设置，微带馈电线、电容耦合馈电结构、谐振阵子位于两个对称寄生阵子之间，微带馈电线、电容耦合馈电结构位于谐振阵子上方，矩形介质基板的另一个面的端面设置部分接地面；通过馈电结构和辐射单元的组合构成多频天线；所述谐振阵子是采用不等长的齿形的刷形结构，两个对称寄生阵子分别是R形结构和反R形结构。
2.根据权利要求1所述的一种寄生耦合馈电的多频带天线，其特征在于：所述电容耦合馈电结构是L形结构。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108777355A (zh) * 2018-04-17 2018-11-09 哈尔滨工程大学 一种低剖面宽带天线
CN108832271A (zh) * 2018-05-25 2018-11-16 哈尔滨工程大学 一种对称多功能天线
CN109066078B (zh) * 2018-08-08 2020-03-27 南京信息职业技术学院 一种用于金属平台上多频段背腔式蝶形天线

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102005645A (zh) * 2010-12-02 2011-04-06 哈尔滨工程大学 一种小型化双频天线
CN103779654A (zh) * 2014-01-14 2014-05-07 西安电子科技大学 一种采用自相似馈电技术的双频宽带领结天线
CN105140649A (zh) * 2015-07-27 2015-12-09 电子科技大学 一种多频天线
CN204947082U (zh) * 2015-10-09 2016-01-06 李秀萍 一种高增益寄生结构天线

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203180062U (zh) * 2013-01-14 2013-09-04 中国计量学院 圆形宽缝隙耦合结构的双频微带天线
CN206274545U (zh) * 2016-12-30 2017-06-23 惠州硕贝德无线科技股份有限公司 一种基于谐振器的pcb天线

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102005645A (zh) * 2010-12-02 2011-04-06 哈尔滨工程大学 一种小型化双频天线
CN103779654A (zh) * 2014-01-14 2014-05-07 西安电子科技大学 一种采用自相似馈电技术的双频宽带领结天线
CN105140649A (zh) * 2015-07-27 2015-12-09 电子科技大学 一种多频天线
CN204947082U (zh) * 2015-10-09 2016-01-06 李秀萍 一种高增益寄生结构天线

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
应用于无线局域网的多频带微带天线研究与设计;王刚;《万方学位论文数据库》;20140416;论文第17-39页 *

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