CN201956456U - 一种加载零谐振单元的小型三频平面天线 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种加载零谐振单元的小型三频平面天线，包括上层微带结构、底层介质基板和输入输出端口；所述上层微带结构包括共面波导传输线、单极子天线、加载交指电容、接地细线电感，所述共面波导传输线一端与输入输出端口相连，另一端直接馈入到单极子天线，单极子天线一端设有加载交指电容和接地细线电感，接地细线电感与地板相接；加载交指电容、接地细线电感、单极子天线构成一个零谐振单元；所述上层微带结构设置于底层介质基板上。本实用新型通过在单极子的基础上形成一个零谐振单元，可以在不改变原单极子工作频率的情况下引入新的较低的谐振频率，克服单极子天线体积大、加工复杂等问题，具有尺寸小、结构简单、易于加工等优点。

Description

一种加载零谐振单元的小型三频平面天线
技术领域
本实用新型属于无线通讯设备中平面天线的设计领域，特别涉及一种加载零谐振单元的小型三频平面天线。
背景技术
随着移动通信的飞速发展，天线尤其是平面天线作为无线通信终端设备的收发器件，人们对其性能提出了越来越高的要求。同时在目前无线局域网因其灵活性和移动性得到广泛应用时，如何在不增加天线尺寸的情况下，设计出适应多频带的小型天线成为研究的热点。
目前多频平面天线的设计方法主要有平面倒F天线、开槽天线以及各种形式的单极子天线等方法，这些方法存在一个共性的问题就是无法摆脱谐振频率对天线尺寸的限定，因此无法进一步小型化设计，这就需要寻找新的设计思路来设计多频段的小型化天线。
中国发明专利CN101350451A公开了一种平面倒F型三频天线，该发明适用于笔记本电脑无线网络信号的接收与发射，具体包括：一条形金属板的接地部，该接地部一端通过设定固定部固定于笔记本电脑内部，另一端通过设置接入部与笔记本内部的无线网卡相连接，在接地部两端之间的上方设置有一发射接收部，该发射接收部与接地部的一端相连接，且该发射接收部包括三个发射接收单元分别用于接收及发送三个不同频段无线网络信号。该发明主要适用于笔记本电脑，应用范围较窄，且是采用组合方式，将三组工作在不同频段的倒F收发单元整合在一起，无法进一步小型化。
异向介质作为一种新型的微波结构，具有独特的电磁特性，如负折射率、负多普勒效应、逆契仑柯夫辐射等，其在各类微波器件的设计和开发中得到了越来越广泛的应用。在平面电路中异向介质具体为复合左右手传输线的形式，一般为周期性结构，零谐振是复合左右手传输线的一个重要性质。
因此，如何将零谐振单元应用于小型三频平面天线中成为一个极具理论和实际价值的课题。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种加载零谐振单元的小型三频平面天线，其具有尺寸紧凑、结构简单、易于加工等优点，尤其适用于WiFi和WiMAX的无线局域网络。
本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：一种加载零谐振单元的小型三频平面天线，包括上层微带结构、底层介质基板和输入输出端口；所述上层微带结构包括共面波导(coplanar waveguide，CPW)传输线、单极子天线、加载交指电容、接地细线电感，所述共面波导传输线一端与输入输出端口相连，另一端直接馈入到单极子天线，单极子天线一端设有加载交指电容和接地细线电感，接地细线电感与地板相接；所述加载交指电容、接地细线电感、单极子天线构成一个零谐振单元；所述上层微带结构设置于底层介质基板上。
所述单极子天线通过开缝形成加载交指电容。
所述加载交指电容和接地细线电感串联。
所述共面波导传输线为50欧姆传输线。
所述输入输出端口为一个。
所述单极子天线根据最高频段的波长决定。
所述加载交指电容的数量根据所需要的零谐振频率增加或减少，用于控制谐振点。
所述底层介质基板的相对介电常数为1-100，厚度为0.1mm-5mm。
所述输入输出端口采用标准SMA接头，阻抗为50欧姆。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本实用新型通过加载交指电容和接地细线电感，在单极子的基础上形成一个零谐振单元，可以在不改变原单极子工作频率的情况下引入新的较低的谐振频率，克服了单极子天线体积大、加工复杂等问题，具有尺寸小、结构简单、易于加工等优点。
2、本实用新型中零谐振单元中的电容运用交指实现，有效的引入了异向介质串联回路所需要的寄生电感，实现了双零阶谐振(有效磁导率和有效介电常数分别为零)，一个结构引入了两个谐振频率。
3、本实用新型采用共面波导馈电，天线结构都处于同一平面，因此接地电感无需打孔，加工容易，成本低，便于和其他电路集成。
附图说明
图1是本实用新型的结构透视图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例1
如图1所示，一种加载零谐振单元的小型三频平面天线，包括上层微带结构、底层介质基板10和输入输出端口13；所述上层微带结构包括共面波导传输线11、单极子天线20、加载交指电容21、接地细线电感22，所述共面波导传输线11一端与输入输出端口13相连，另一端直接馈入到单极子天线20，单极子天线20一端设有加载交指电容21和接地细线电感22，接地细线电感22与地板12相接；所述加载交指电容21、接地细线电感22、单极子天线20构成一个零谐振单元；所述上层微带结构设置于底层介质基板10上。
所述单极子天线20通过开缝形成加载交指电容21。
所述加载交指电容21和接地细线电感22串联。
所述共面波导传输线11为50欧姆传输线。
所述输入输出端口13为一个。
所述单极子天线20根据最高频段的波长决定。
所述加载交指电容21的数量根据所需要的零谐振频率增加或减少，用于控制谐振点。
所述底层介质基板10的相对介电常数为4.4，厚度为1.6mm。
所述输入输出端口13采用标准SMA接头，阻抗为50欧姆。
在本实用新型中加载交指电容21和接地细线电感22连同单极子天线20构成一个零谐振单元结构，此结构可以分别工作在+0阶与-0阶谐振，从而形成两个通带，结合主体单极子天线便可以实现三频的性能。
实施例2
本实施例除下述特征外其他结构同实施例1：所述底层介质基板的相对介电常数为1，厚度为0.1mm。
实施例3
本实施例除下述特征外其他结构同实施例1：所述底层介质基板的相对介电常数为100，厚度为5mm。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种加载零谐振单元的小型三频平面天线，其特征在于，包括上层微带结构、底层介质基板和输入输出端口；所述上层微带结构包括共面波导传输线、单极子天线、加载交指电容、接地细线电感，所述共面波导传输线一端与输入输出端口相连，另一端直接馈入到单极子天线，单极子天线一端设有加载交指电容和接地细线电感，接地细线电感与地板相接；所述加载交指电容、接地细线电感、单极子天线构成一个零谐振单元；所述上层微带结构设置于底层介质基板上。
2.根据权利要求1所述的加载零谐振单元的小型三频平面天线，其特征在于，所述单极子天线通过开缝形成加载交指电容。
3.根据权利要求2所述的加载零谐振单元的小型三频平面天线，其特征在于，所述加载交指电容和接地细线电感串联。
4.根据权利要求1所述的加载零谐振单元的小型三频平面天线，其特征在于，所述共面波导传输线为50欧姆传输线。
5.根据权利要求1所述的加载零谐振单元的小型三频平面天线，其特征在于，所述输入输出端口为一个。
6.根据权利要求2所述的加载零谐振单元的小型三频平面天线，其特征在于，所述单极子天线根据最高频段的波长决定。
7.根据权利要求3所述的加载零谐振单元的小型三频平面天线，其特征在于，所述加载交指电容的数量根据所需要的零谐振频率增加或减少，用于控制谐振点。
8.根据权利要求1所述的加载零谐振单元的小型三频平面天线，其特征在于，所述底层介质基板的相对介电常数为1-100，厚度为0.1mm-5mm。
9.根据权利要求5所述的加载零谐振单元的小型三频平面天线，其特征在于，所述输入输出端口采用标准SMA接头，阻抗为50欧姆。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102570043A (zh) * 2012-01-18 2012-07-11 华南理工大学 一种加载零阶谐振器的多极化微带贴片天线
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