CN219575944U - 双频无线局域网偶极子天线 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种双频无线局域网偶极子天线，涉及WLAN天线技术领域，能够使得通信设备满足在双频段稳定工作的同时，实现天线小型化。该天线包括：介质基板，其第一表面上设置有第一偶极子，第一偶极子由第一弧形臂、第二弧形臂、第一矩形臂及第一微带线组成；其第二表面上设置有第二偶极子，第二偶极子由第三弧形臂、第四弧形臂、第二矩形臂及第二微带线组成；微带巴伦单元，包括第一微带巴伦和第二微带巴伦；第一微带线的第一端依次与第一弧形臂、第二弧形臂及第一矩形臂连接，第一微带线的第二端和第一微带巴伦的第一端连接；第二微带线的第一端依次与第三弧形臂、第四弧形臂及第二矩形臂连接，第二微带线的第二端和第二微带巴伦的第一端连接。

Description

双频无线局域网偶极子天线

技术领域

本申请涉及WLAN天线技术领域，尤其涉及一种双频无线局域网偶极子天线。

背景技术

目前，工程应用所常用的无线局域网(Wireless Local Area Networks，WLAN)标准共有三种，分别为IEEE802.11a、IEEE802.11b和IEEE802.11g，其中，IEEE802.11a标准使用的5GHz频段(5.15-5.35GHz和5.725-5.825GHz)，后两个标准使用的是2.4GHz频段(2.4-2.484GHz)。

但是，为了满足人们对于电子设备的便携性的需求，采用WLAN连接的电子设备也朝着集成化和小型化的趋势发展。目前电子设备中的天线为了适用于多种频段的网络，需要在电子设备中内置多种类型的天线，造成天线整体尺寸过大，从而限制了电子设备的集成化和小型化。

因此，如何使得通信设备满足在双频段稳定工作的情况下，实现天线小型化是目前亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种双频无线局域网偶极子天线，能够使得通信设备满足在双频段稳定工作的同时，实现天线小型化。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供了一种双频无线局域网偶极子天线，该双频无线局域网偶极子天线包括：介质基板，该介质基板的第一表面上设置有第一偶极子，该第一偶极子由第一弧形臂、第二弧形臂、第一矩形臂以及第一微带线组成；介质基板的第二表面上设置有第二偶极子，该第二偶极子由第三弧形臂、第四弧形臂、第二矩形臂以及第二微带线组成；微带巴伦单元，该微带巴伦单元包括第一微带巴伦和第二微带巴伦；其中，第一微带线的第一端依次与第一弧形臂、第二弧形臂以及第一矩形臂连接，该第一微带线的第二端和第一微带巴伦的第一端连接；第二微带线的第一端依次与第三弧形臂、第四弧形臂以及第二矩形臂连接，该第二微带线的第二端和第二微带巴伦的第一端连接。

可选地，双频无线局域网偶极子天线还包括：馈电接头，该馈电接头设置于介质基板的下端，该馈电接头包括第一导体和第二导体；其中，第一导体与第一微带巴伦的第二端连接；第二导体与第二微带巴伦的第二端连接；双频无线局域网偶极子天线通过馈电接头馈电。

可选地，第一弧形臂和第三弧形臂均为半径为R1的四分之一圆形金属带线；第二弧形臂和第四弧形臂均为半径为R2的四分之一圆形金属带线；其中，半径R1的值大于半径R2的值。

可选地，第一矩形臂和第二矩形臂均为矩形金属带线，且第一矩形臂和第二矩形臂的形状和大小相同，且均小于半径R2。

可选地，第一弧形臂、第二弧形臂以及第一矩形臂相互不接触。

可选地，第一微带线和第二微带线均为矩形金属带线，且该第一微带线和该第二微带线的形状和大小相同。

可选地，第一偶极子和第二偶极子关于介质基板的结构中心对称。

可选地，第一微带巴伦和第二微带巴伦均为矩形金属带线。

可选地，第一微带巴伦的宽度和第一微带线的宽度相同；第二微带巴伦的宽度大于第一微带巴伦，第二微带巴伦的长度和第一微带巴伦的长度相同。

可选地，介质基板为环氧树脂介质基板。

本实用新型的有益效果：本实用新型所提供的一种双频无线局域网偶极子天线，该双频无线局域网偶极子天线包括：设置在介质基板的第一表面的第一偶极子和设置在介质基板的第二表面的第二偶极子，通过第一偶极子的第一弧形臂和第二偶极子的第三弧形臂可以发射和接收第一频段(如2.45GHz频段)内的电磁波信号，通过第一偶极子的第二弧形臂和第一矩形臂以及第二偶极子的第四弧形臂和第二矩形臂可以发射和接收第二频段(如5GHz频段)内的电磁波信号，从而使该无线局域网偶极子天线可以在双频段稳定工作，另外，由于第一偶极子和第二偶极子的天线臂为圆弧形和短矩形，从而减小了天线臂的整体尺寸，满足了天线小型化的设计要求。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种双频无线局域网偶极子天线的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种双频无线局域网偶极子天线的俯视图；

图3为本申请实施例提供的一种双频无线局域网偶极子天线的回波损耗仿真结果图；

图4为本申请实施例提供的一种双频无线局域网偶极子天线的辐射方向性仿真结果图。

附图标记说明：1－介质基板，2－第一偶极子，2-1－第一弧形臂，2-2－第二弧形臂，2-3－第一矩形臂，3－第一微带线，4－第二偶极子，4-1－第三弧形臂，4-2－第四弧形臂，4-3－第二矩形臂，5－第二微带线，6－微带巴伦单元，6-1－第一微带巴伦，6-2－第二微带巴伦，7－馈电接头，7-1－第一导体，7-2－第二导体。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性地，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1示出了本申请实施例提供的一种双频无线局域网偶极子天线可能的结构示意图，如图1所示，该双频无线局域网偶极子天线包括：介质基板1，该介质基板1的第一表面上设置有第一偶极子2，该第一偶极子2由第一弧形臂2-1、第二弧形臂2-2、第一矩形臂2-3以及第一微带线3组成；介质基板1的第二表面上设置有第二偶极子4，该第二偶极子4由第三弧形臂4-1、第四弧形臂4-2、第二矩形臂4-3以及第二微带线5组成；微带巴伦单元6，该微带巴伦单元6包括第一微带巴伦6-1和第二微带巴伦6-2；其中，第一微带线3的第一端依次与第一弧形臂2-1、第二弧形臂2-2以及第一矩形臂2-3连接，该第一微带线3的第二端和第一微带巴伦6-1的第一端连接；第二微带线5的第一端依次与第三弧形臂4-1、第四弧形臂4-2以及第二矩形臂4-3连接，该第二微带线5的第二端和第二微带巴伦6-2的第一端连接。

可选地，本申请实施例中，上述介质基板1为环氧树脂介质基板。

介质基板1的材质为环氧树脂玻璃纤维板，其相对介电常数为4.4，防火等级为FR4，加工成本低，介质基板1的尺寸具体可以为45mm×43mm，可以理解，该双频无线局域网偶极子天线的整体尺寸即为45mm×43mm。

可选地，本申请实施例中，在介质基板1的上下两个表面可以设置偶极子天线，进一步地，在介质基板1的第一表面上可以设置第一偶极子2，该第一偶极子2由第一弧形臂2-1、第二弧形臂2-2、第一矩形臂2-3以及第一微带线3组成，具体地，该第一表面可以为介质基板1的上表面，第一偶极子2可以直接贴合在介质基板1的第一表面，或者利用现有物理气相工艺或化学沉积工艺形成在介质基板1上。本领域技术人员可以根据具体场景选择合适的工艺将第一偶极子2贴合到介质基板1上，本实用新型实施例不作限定。

具体地，上述第一弧形臂2-1、第二弧形臂2-2、第一矩形臂2-3以及第一微带线3可以采用蚀刻的方式固定在介质基板1的第一表面上。

同样，在介质基板1的第二表面上可以设置第二偶极子4，该第二偶极子4由第三弧形臂4-1、第四弧形臂4-2、第二矩形臂4-3以及第二微带线5组成，具体地，该第二表面可以为介质基板1的下表面，第二偶极子4可以采用蚀刻的方式固定在上述第二表面上。

本申请实施例中，上述双频无线局域网偶极子天线还包括微带巴伦单元6，该微带巴伦单元中的第一微带巴伦6-1设置在介质基板1的第一表面上，且该第一微带巴伦6-1的第一端和第一微带线3连接，该微带巴伦单元6中的第二微带巴伦6-2设置在介质基板1的第二表面上，且该第二微带巴伦6-2的第一端和第二微带线5连接。

可选地，本申请实施例中，结合图1所示，上述第一微带巴伦6-1和第二微带巴伦6-2均为矩形金属带线。

进一步地，上述第一微带巴伦6-1和第二微带巴伦6-2具体可以为铜材料制成的具体预设宽度和预设厚度的金属薄层，且该预设宽度和预设厚度可以根据具体场景进行选择，本实用新型实施例不作限定。

可选地，本申请实施例中，结合图1所示，上述第一微带巴伦6-1的宽度和第一微带线3的宽度相同；第二微带巴伦6-2的宽度大于第一微带巴伦6-1，第二微带巴伦6-2的长度和第一微带巴伦6-1的长度相同。

具体地，第二微带巴伦6-2为一个长度和第一微带巴伦6-1相同，但是宽度大于第一微带巴伦6-1的矩形金属带线。

需要说明的是，由于偶极子天线是一个对称结构，传输线上的馈电电流必须是对称分布的。若是馈线采用双传输线结构，因为双传输线的电流为对称分布，所以天线的电流亦为对称分布。然而，若是馈线采用同轴线结构，因为同轴线内外导体并不对称，所以天线上的电流也不会对称分布，从而会影响天线的性能。为了保证偶极子天线上电流的平衡，通常在天线和同轴线之间***一个不平衡到平衡的转换器，即微带巴伦，它可以将不平衡的电流转换成平衡的电流，同时改善了阻抗匹配。

可选地，本申请实施例中，结合图1所示，上述双频无线局域网偶极子天线还包括：馈电接头7，该馈电接头7设置于介质基板1的下端，该馈电接头7包括第一导体7-1和第二导体7-2。

进一步地，上述馈电接头7可以为微型馈电接头(Sub Miniature version A，SMA)，SMA接头具体可以设置在介质基板1下端的侧表面的中间部位。其中，上述第一导体7-1具体可以为SMA接头内部的探针，上述第二导体7-2具体可以为SMA接头外部的底座。

本申请实施例中，第一导体7-1与第一微带巴伦6-1的第二端连接；第二导体7-2与第二微带巴伦6-2的第二端连接；双频无线局域网偶极子天线通过馈电接头7馈电。

可选地，第一导体7-1可以和第一微带巴伦6-1的第二端焊接在一起，第二导体7-2可以和第二微带巴伦6-2的第二端焊接在一起，从而通过馈电接头7对双频无线局域网偶极子天线进行馈电。

可以理解，偶极子天线可以通过SMA接头进行馈电，其外部的底座与第二微带巴伦的第二端相连接，内部的探针与第一微带巴伦的第二端相连接，馈入的能量场在经过微带巴伦单元后到达第一微带线和第二微带线，然后通过第一偶极子的第一弧形臂、第二弧形臂和第一矩形臂以及第二偶极子的第三弧形臂、第四弧形臂和第二矩形臂产生有效辐射。

本申请实施例中，上述第一微带线3和第二微带线5均为矩形金属带线，且该第一微带线3和该第二微带线5的形状和大小相同。

可选地，上述第一微带线3和第二微带线5具体可以为铜材料制成的具体预设宽度和预设厚度的金属薄层，且该预设宽度和预设厚度可以根据具体场景进行选择，本实用新型实施例不作限定。

可以理解，由于第一微带线和第二微带线的形状和大小相同，因此第一微带线和第二微带线在介质基板的上下两个表面上重合。

以下具体说明第一偶极子和第二偶极子的结构。

可选地，本申请实施例中，结合图1，如图2所示，上述第一弧形臂2-1和第三弧形臂4-1均为半径为R1的四分之一圆形金属带线；上述第二弧形臂2-2和第四弧形臂4-2均为半径为R2的四分之一圆形金属带线。

本申请实施例中，上述半径R1的值大于半径R2的值。

本申请实施例中，第一微带线3的第一端从下到上依次与第一弧形臂2-1的第一端、第二弧形臂2-2的第一端以及第一矩形臂2-3的第一端连接；第二微带线5的第一端从下到上依次与第三弧形臂4-1的第一端、第四弧形臂4-2第一端以及第二矩形臂4-3的第一端连接。上述第一弧形臂2-1为以第一矩形臂2-3的第一端和第一微带线3的交点为圆心，半径为R1的四分之一圆形金属带线；上述第三弧形臂4-1为以第二矩形臂4-3的第一端和第二微带线5的交点为圆心，半径为R1的四分之一圆形金属带线。

可选地，上述第一弧形臂2-1和第三弧形臂4-1具体可以为铜材料制成的具体预设宽度和预设厚度的金属薄层，且该预设宽度和预设厚度可以根据具体场景进行选择，本实用新型实施例不作限定。

可选地，上述R1的值为第一弧形臂2-1和第三弧形臂4-1所工作于的2.45GHz频段的中心频点对应电磁波长的四分之一。

可选地，上述第二弧形臂2-2为以第一矩形臂2-3的第一端和第一微带线3的交点为圆心，半径为R2的四分之一圆形金属带线；上述第四弧形臂4-2为以第二矩形臂4-3的第一端和第二微带线5的交点为圆心，半径为R2的四分之一圆形金属带线。

可选地，上述第二弧形臂2-2和第四弧形臂4-2具体可以为铜材料制成的具体预设宽度和预设厚度的金属薄层，且该预设宽度和预设厚度可以根据具体场景进行选择，本实用新型实施例不作限定。

可选地，上述R2的值为第二弧形臂2-2和第四弧形臂4-2所工作于的5GHz频段的中心频点对应电磁波长的四分之一。

需要说明的是，为了使该双频无线局域网偶极子天线满足WLAN的2.45GHz频段和5GHz频段双频辐射，大尺寸的第一弧形臂2-1和第三弧形4-1臂、小尺寸第二弧形臂2-2和第四弧形臂4-2以及第一矩形臂2-3和第二矩形臂4-3可以被设计工作于不同频率，即可以通过调整第一弧形臂2-1和第三弧形臂4-1两段圆形金属带线至合适的尺寸，使第一弧形臂2-1和第三弧形臂4-1工作于2.45GHz频段，还可以通过调整第二弧形臂2-2和第四弧形臂4-2两段圆形金属带线至合适的尺寸，使第二弧形臂2-2和第四弧形臂4-2工作于5GHz频段。

但是，由于IEEE802.11a标准规定的5GHz频段的宽频段覆盖要求，仅小尺寸的第二弧形臂和第四弧形臂不能完整覆盖WLAN通信的5GHz频段，因此引入了第一矩形臂和第二矩形臂。

可选地，本申请实施例中，结合图2所示，上述第一矩形臂和第二矩形臂均为矩形金属带线，且第一矩形臂和第二矩形臂的形状和大小相同，且均小于半径R2。

进一步可选地，上述第一矩形臂2-3和第二矩形臂4-3具体可以为铜材料制成的具体预设宽度和预设厚度的金属薄层，且该预设宽度和预设厚度可以根据具体场景进行选择，本实用新型实施例不作限定。

其中，第一矩形臂2-3和第二矩形臂4-3的臂长可以调整至合适的尺寸，使其工作于5GHz频段中的更高频率，具体地，第一矩形臂2-3和第二矩形臂4-3的臂长为所工作于的频段的中心频点对应电磁波长的四分之一。

因此在双频无线局域网偶极子天线工作的高频段额外增加了一个谐振点，展宽了阻抗带宽。

本申请实施例中，上述第一弧形臂2-1、第二弧形臂2-2以及第一矩形臂2-3相互不接触；上述第三弧形臂4-1、第四弧形臂4-2以及第二矩形臂4-3相互不接触。

可选地，本申请实施例中，上述第一偶极子2和第二偶极子4关于介质基板1的结构中心对称。

可以理解，上述第一弧形臂、第二弧形臂以及第一矩形臂为三个相互不接触的金属带线，上述第三弧形臂、第四弧形臂以及第二矩形臂为三个相互不接触的金属带线，即双频无线局域网偶极子天线的第一偶极子和第二偶极子组成了一个花朵形状的辐射振子，且第一偶极子和第二偶极子关于介质基板的结构中心对称。

由于小尺寸的第一矩形臂和第二矩形臂以及第二弧形臂和第四弧形臂可以依次嵌套进大尺寸的第一弧形臂和第三弧形臂内，因此减小了天线的整体尺寸，即工作于低频段的第一弧形臂和第三弧形臂的尺寸即为天线的整体尺寸，满足了天线小型化的设计要求。

本申请实施例中，如图3所示，对根据上述具体实施方式设计的双频无线局域网偶极子天线进行的S11仿真测试结果显示，该双频无线局域网偶极子天线在低频段，S11<-10dB带宽仿真结果为2.31-2.69GHz，在高频段，S11<-10dB带宽的仿真结果为4.72-6.03GHz，可以满足IEEE802.11b/g(2400-2484MHz)和IEEE802.11a(5150-5350MHz，5725-5825MHz)标准所需的带宽。

本申请实施例中，在2.45GHz和5.5GHz频段，对该双频无线局域网偶极子天线进行的辐射方向性的测试结果如图4所示，可以看出，该双频无线局域网偶极子天线在2.45GHz和5.5GHz均具有良好的全向辐射特性，H面的不圆度分别为0.3dB和0.49dB。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本实用新型的保护之内。

Claims (10)

1.一种双频无线局域网偶极子天线，其特征在于，所述双频无线局域网偶极子天线包括：

介质基板，所述介质基板的第一表面上设置有第一偶极子，所述第一偶极子由第一弧形臂、第二弧形臂、第一矩形臂以及第一微带线组成；所述介质基板的第二表面上设置有第二偶极子，所述第二偶极子由第三弧形臂、第四弧形臂、第二矩形臂以及第二微带线组成；

微带巴伦单元，所述微带巴伦单元包括第一微带巴伦和第二微带巴伦；

其中，所述第一微带线的第一端依次与所述第一弧形臂、所述第二弧形臂以及所述第一矩形臂连接，所述第一微带线的第二端和所述第一微带巴伦的第一端连接；所述第二微带线的第一端依次与所述第三弧形臂、所述第四弧形臂以及所述第二矩形臂连接，所述第二微带线的第二端和所述第二微带巴伦的第一端连接。

2.根据权利要求1所述的双频无线局域网偶极子天线，其特征在于，所述双频无线局域网偶极子天线还包括：

馈电接头，所述馈电接头设置于介质基板的下端，所述馈电接头包括第一导体和第二导体；

其中，所述第一导体与所述第一微带巴伦的第二端连接；所述第二导体与所述第二微带巴伦的第二端连接；所述双频无线局域网偶极子天线通过所述馈电接头馈电。

3.根据权利要求1所述的双频无线局域网偶极子天线，其特征在于，

所述第一弧形臂和第三弧形臂均为半径为R1的四分之一圆形金属带线；所述第二弧形臂和第四弧形臂均为半径为R2的四分之一圆形金属带线；

其中，所述半径R1的值大于所述半径R2的值。

4.根据权利要求3所述的双频无线局域网偶极子天线，其特征在于，

所述第一矩形臂和所述第二矩形臂均为矩形金属带线，且所述第一矩形臂和所述第二矩形臂的形状和大小相同，且均小于所述半径R2。

5.根据权利要求1所述的双频无线局域网偶极子天线，其特征在于，

所述第一弧形臂、所述第二弧形臂以及所述第一矩形臂相互不接触；所述第三弧形臂、所述第四弧形臂以及所述第二矩形臂相互不接触。

6.根据权利要求1所述的双频无线局域网偶极子天线，其特征在于，

所述第一微带线和所述第二微带线均为矩形金属带线，且所述第一微带线和所述第二微带线的形状和大小相同。

7.根据权利要求1所述的双频无线局域网偶极子天线，其特征在于，

所述第一偶极子和所述第二偶极子关于所述介质基板的结构中心对称。

8.根据权利要求1所述的双频无线局域网偶极子天线，其特征在于，

所述第一微带巴伦和所述第二微带巴伦均为矩形金属带线。

9.根据权利要求8所述的双频无线局域网偶极子天线，其特征在于，

所述第一微带巴伦的宽度和所述第一微带线的宽度相同；所述第二微带巴伦的宽度大于所述第一微带巴伦，所述第二微带巴伦的长度和所述第一微带巴伦的长度相同。

10.根据权利要求1所述的双频无线局域网偶极子天线，其特征在于，所述介质基板为环氧树脂介质基板。