CN108075234A - 嵌套环-六边形阵列复合超宽频带天线及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种嵌套环‑六边形阵列复合超宽频带天线及其及其制造方法，该天线包括基板、贴覆在基板背面的天线接地板和贴覆在基板正面的嵌套环六边形阵列复合辐射贴片，所述嵌套环六边形阵列复合辐射贴片是由7个六边形嵌套环小天线按照六边形阵列结构排列组成的复合天线。六边形嵌套环天线通过多个不同大小的六边形环的馈电辐射和感应辐射相叠加，形成一个辐射强度较高、工作带宽较大的辐射频段；六边形阵列结构的完美对称使天线内部射频电流分布均匀，进一步增大了天线的工作带宽。

Description

嵌套环-六边形阵列复合超宽频带天线及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种嵌套环-六边形阵列复合超宽频带天线及其制造方法。

背景技术

近年来，我国的移动通信技术飞速发展，不断更新换代，目前我国正在使用的最新的移动通信技术是***移动通信技术，而性能更为先进、传输速率更快的第五代移动通信技术，也即将在2020年左右投入使用。移动通信技术发展中的一个显著特点是注重兼容性，新一代移动通信技术会兼容旧的移动通信技术，因此，在未来较长的一段时间内，第二代、第三代、***、第五代移动通信无线信号将长期共存。基于微波段无线通信的射频识别技术、超宽带通信技术、移动数字电视技术近年来也日趋成熟，在多个领域得到了广泛应用，它们与移动通信技术的工作频段相近，对终端设备的要求相似，有较大的整合潜力。

无线通信技术的发展要求实现多网合一，这就要求对移动通信技术、射频识别技术、超宽带通信技术、移动数字电视技术进行整合，设计出能够兼容上述四项技术的多网合一通信终端。我国目前使用的第二代移动通信频段为GSM制式 0.905～0.915 GHz、0.950～0.960 GHz、1.710～1.785 GHz、1.805～1.880 GHz频段；第三代移动通信频段为TD-SCDMA制式1.880～1.920 GHz、2.010～2.025 GHz、2.300～2.400 GHz频段和WCDMA制式 1.920～1.980 GHz、2.110～2.170 GHz频段；***移动通信频段为TD-LTE制式 2.570～2.620GHz频段。即将投入使用的第五代移动通信有三个候选频段，分别为：3.300～3.400 GHz、4.400～4.500 GHz、4.800～4.990 GHz。射频识别***有三个主要的工作频段：0.902～0.928 GHz、2.400～2.4835 GHz、5.725～5.875 GHz。超宽带***的工作频段为3.100～10.600 GHz。移动数字电视***工作频段为11.700～12.200 GHz。用于多网合一通信终端的天线必须同时覆盖上述所有工作频段，具有多频段兼容功能且辐射强度较高、抗破换性较强、辐射性能稳定可靠。

发明内容

本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是目前尚无具有能够完全覆盖第二代至第五代移动通信频段、射频识别频段、超宽带通信频段和移动数字电视频段，具有多频段兼容功能且辐射强度较高、抗破换性较强、的超宽频带天线。

本发明的具体实施方案是：．一种嵌套环-六边形阵列复合超宽频带天线，该天线包括基板、贴覆在基板背面的天线接地板和贴覆在基板正面的嵌套环六边形阵列复合辐射贴片，所述嵌套环六边形阵列复合辐射贴片是由7个六边形嵌套环小天线按照六边形阵列结构排列组成的复合天线。

进一步的，所述六边形嵌套环小天线包括至少3个相互套设的六边形嵌套环。

进一步的，所述六边形嵌套环小天线最外侧的六边形嵌套环边长为8.0 mm±0.1mm。

进一步的，所述六边形阵列结构由6个六边形嵌套环小天线围绕1个六边形嵌套环小天线构成。

进一步的，所述嵌套环-六边形阵列复合辐射贴片使用六边形阵列结构作为基本结构，并用7个六边形嵌套环小天线替代六边形阵列结构中的7个正六边形。

进一步的，所述天线接地板为金属材质并接地，所述嵌套环-六边形阵列复合辐射贴片的底部边沿中心设有天线馈电点。

进一步的，所述基板为微波介质陶瓷材料，其相对介电常数为50-60。

进一步的，所述基板的形状为矩形，尺寸是40 mm±0.1 mm×41.6 mm±0.1 mm，厚度为1 mm±0.1 mm。

进一步的，所述天线接地板和嵌套环六边形阵列复合辐射贴片的材质为铜、银、金或铝。

本发明还包括一种嵌套环-六边形阵列复合超宽频带天线制造方法，包括以下步骤：

准备基板、在基板背面贴覆天线接地板，在基板正面贴覆嵌套环六边形阵列复合辐射贴片；所述嵌套环六边形阵列复合辐射贴片是由7个六边形嵌套环小天线按照六边形阵列结构排列组成的复合天线；所述六边形嵌套环小天线包括至少3个相互套设的六边形嵌套环；

所述六边形阵列结构由6个六边形嵌套环小天线围绕1个六边形嵌套环小天线构成；

天线接地板和嵌套环六边形阵列复合辐射贴片的材质为铜、银、金或铝；

嵌套环-六边形阵列复合辐射贴片的底部边沿中心设有天线馈电点。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：六边形嵌套环天线和六边形阵列结构相结合，组成嵌套环-六边形阵列复合天线，可以充分发挥二者的优点。六边形嵌套环天线通过多个不同大小的六边形环的馈电辐射和感应辐射相叠加，形成一个辐射强度较高、工作带宽较大的辐射频段；六边形阵列结构的完美对称使天线内部射频电流分布均匀，进一步增大了天线的工作带宽。

天线实测结果显示，该款天线的工作频带范围为0.492～14.544 GHz，工作带宽为14.052 GHz，带宽倍频程为29.56，在整个工作频带内天线回波损耗都低于-10 dB，回波损耗最小值为-42.84 dB。实测结果显示，该款天线完全覆盖了0.902～0.928 GHz、0.905～0.915 GHz、0.950～0.960 GHz、1.710～1.785 GHz、1.805～1.880 GHz、1.880～1.920GHz、1.920～1.980 GHz、2.010～2.025 GHz、2.110～2.170 GHz、2.300～2.400 GHz、2.400～2.4835 GHz、2.570～2.620 GHz、3.300～3.400 GHz、4.400～4.500 GHz、4.800～4.990GHz、5.725～5.875 GHz、3.100～10.600 GHz、11.700～12.200 GHz等第二代至第五代移动通信所有制式所有工作频段、射频识别频段、超宽带通信频段和移动数字电视频段。

与用于移动通信***、射频识别***、超宽带通信***、移动数字电视***的常规天线比较，该款天线具有突出的优点和显著的效果：该款天线的带宽倍频程接近30，具有非常优异的宽频带工作性能，特别是在1 GHz以下的低频段和13 GHz以上的高频段仍然具有良好的辐射特性；该款天线回波损耗很低，且在工作频段内波动很小，在0.872～13.605GHz频段内，天线回波损耗值都低于-40 dB，天线辐射性能稳定可靠；天线使用了极其坚固的六边形环和六边形阵列结构，具有很高的机械强度，抗破坏性强。

附图说明

图1为本发明六边形嵌套环结构示意图。

图2为本发明嵌套环-六边形阵列复合辐射贴片的六边形嵌套环小天线布局结构示意图。

图3为本实用新嵌套环-六边形阵列复合辐射贴片结构示意图。

图4为本发明实施例嵌套环-六边形阵列复合超宽频带天线回波损耗(S₁₁)性能图示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图1～4所示，本实施例上设有基板、贴覆在基板背面的天线接地板和贴覆在基板正面的嵌套环-六边形阵列复合辐射贴片100，天线接地板为全金属材料并接地，嵌套环-六边形阵列复合辐射贴片结构如图3所示，本实施例使用六边形阵列结构作为基本结构，所述嵌套环六边形阵列复合辐射贴片是由7个六边形嵌套环小天线按照六边形阵列结构排列组成的复合天线。

嵌套环-六边形阵列复合辐射贴片10结构如说明书附图的图2所示，其由6个六边形嵌套环小天线10围绕1个六边形嵌套环小天线10组成，每个六边形嵌套环小天线10的边长都为8.0 mm±0.1 mm。

六边形嵌套环小天线10是在一个边长为8.0 mm±0.1 mm的正六边形区域使用六边形嵌套环结构得到，本实施例中的每个六边形嵌套环小天线10包括4个六边形嵌套环110。

天线基板为低损耗介质陶瓷材料，其相对介电常数为50-60，基板的形状为矩形，尺寸是40 mm±0.1 mm×41.6 mm±0.1 mm，厚度为1 mm±0.1 mm。

天线接地板和辐射贴片的材质为铜、银、金或铝。

图4给出了本发明实施例的回波损耗(S11)性能图。从图4可以看出，实测结果显示，该款天线的工作频带范围为0.492～14.544 GHz，工作带宽为14.052 GHz，带宽倍频程为29.56，在整个工作频带内天线回波损耗都低于-10 dB，回波损耗最小值为-42.84 dB。该款天线的工作频带能够完全覆盖第二代至第五代移动通信频段、射频识别频段、超宽带通信频段和移动数字电视频段，具有多频段兼容功能且辐射强度较高、抗破换性较强、辐射性能稳定可靠，具有较好的应用前景。

本发明还包括一种嵌套环-六边形阵列复合超宽频带天线制造方法，包括以下步骤：

准备基板、在基板背面贴覆天线接地板，在基板正面贴覆嵌套环六边形阵列复合辐射贴片；所述嵌套环六边形阵列复合辐射贴片是由7个六边形嵌套环小天线按照六边形阵列结构排列组，成的复合天线；所述六边形嵌套环小天线包括至少3个相互套设的六边形嵌套环；

同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种嵌套环-六边形阵列复合超宽频带天线，其特征在于：该天线包括基板、贴覆在基板背面的天线接地板和贴覆在基板正面的嵌套环六边形阵列复合辐射贴片，所述嵌套环六边形阵列复合辐射贴片是由7个六边形嵌套环小天线按照六边形阵列结构排列组成的复合天线。

2.根据权利要求1所述的嵌套环-六边形阵列复合超宽频带天线，其特征在于：所述六边形嵌套环小天线包括至少3个相互套设的六边形嵌套环。

3.根据权利要求1所述的嵌套环-六边形阵列复合超宽频带天线，其特征在于，所述六边形嵌套环小天线最外侧的六边形嵌套环边长为8.0 mm±0.1 mm。

4.根据权利要求1所述的嵌套环-六边形阵列复合超宽频带天线，其特征在于：所述六边形阵列结构由6个六边形嵌套环小天线围绕1个六边形嵌套环小天线构成。

5.根据权利要求1所述的嵌套环-六边形阵列复合超宽频带天线，其特征在于：所述嵌套环-六边形阵列复合辐射贴片使用六边形阵列结构作为基本结构，并用7个六边形嵌套环小天线替代六边形阵列结构中的7个正六边形。

6.根据权利要求5所述的嵌套环-六边形阵列复合超宽频带天线，其特征在于：所述天线接地板为金属材质并接地，所述嵌套环-六边形阵列复合辐射贴片的底部边沿中心设有天线馈电点。

7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的嵌套环-六边形阵列复合超宽频带天线，其特征在于：所述基板为微波介质陶瓷材料，其相对介电常数为50-60。

8.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的嵌套环-六边形阵列复合超宽频带天线，其特征在于：所述基板的形状为矩形，尺寸是40 mm±0.1 mm×41.6 mm±0.1 mm，厚度为1 mm±0.1 mm。

9.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的嵌套环-六边形阵列复合超宽频带天线，其特征在于：所述天线接地板和嵌套环六边形阵列复合辐射贴片的材质为铜、银、金或铝。

10.一种嵌套环-六边形阵列复合超宽频带天线制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

准备基板、在基板背面贴覆天线接地板，在基板正面贴覆嵌套环六边形阵列复合辐射贴片；所述嵌套环六边形阵列复合辐射贴片是由7个六边形嵌套环小天线按照六边形阵列结构排列组成的复合天线；所述六边形嵌套环小天线包括至少3个相互套设的六边形嵌套环；

所述六边形阵列结构由6个六边形嵌套环小天线围绕1个六边形嵌套环小天线构成；

天线接地板和嵌套环六边形阵列复合辐射贴片的材质为铜、银、金或铝；

嵌套环-六边形阵列复合辐射贴片的底部边沿中心设有天线馈电点。