专利名称：应用于无线局域网的三频段微带天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于无线局域网的三频段微带天线，属于无线技术领域。
背景技术：
随着人们对高速无线数据传输的需求日益增加，频谱资源不足的矛盾日益加剧， 因此这大大激发了人们对有效利用频谱资源的研究兴趣。在无线局域网中，开发多频段的微带天线能有效利用传播环境中的频谱资源，提高系统的传输速率和工作效率。现代无线通信系统中，多频段天线已经成为电路元件中最重要的一个，并且引起了广泛关注。为了满足IEEE 802. IlWLAN通信标准，所设计的天线需要覆盖 2. 4/5. 2/5. 8GHz (2. 4-2. 484GHz,5. 15-5. 35GHz,5. 725-5. 825GHz)三个频段，同时多频段的天线需要具备以下特点低成本，尺寸小，易制造，高性能。无线局域网终端的单频段天线形式很多，但是适用于无线局域网终端的多频段天线结构很少。已有的单频段天线结构主要集中在2. 4-2. 484GHz的工作范围，双频段天线主要集中在2. 4/5. 2GHz两个频段，而且采用三个频段的天线大多不利于系统集成。对于无线局域网移动终端，如果采用多天线结构来来实现多频段，则天线之间的互耦会降低天线的工作效率，从而降低通信系统的容量。因此，如果能设计出结构紧凑、易集成、宽频带并适用于无线局域网终端的多频段单天线结构，将使多频段天线技术应用于无线局域网终端成为可能。
发明内容
本发明的目的在于克服复杂无线多径传播环境下已有的无线局域网终端中采用单频段天线的性能之不足，提供一种应用于无线局域网的三频段微带天线。本发明通过介质板上两路弯曲的金属带，实现无线局域网的三频段覆盖。本发明采用平面结构，使天线与通信系统易于集成；采用普通的印刷电路板制造工艺，使天线成本很低。本发明应用于无线局域网的三频段微带天线，包括微带馈线(1)，左侧金属带(2、 7、8)，右侧金属带(3、5、6)，介质板(4)，金属地(9)；其中a.介质板(4)呈矩形，是一块双面覆铜介质板；b.辐射天线单元，包括左侧金属带(2、7、8)和右侧金属带(3、5、6)，分布于所述介质板的正面上侧；c.微带馈线(1)，共一条，紧贴所述介质基板的正面；d.金属地(9)，位于所述介质基板背面下侧。本发明是应用于无线局域网的三频段微带天线，其中a.微带馈线⑴与金属地(9)平行；金属地的尺寸与介质基板⑷尺寸相比部分被切除；b.辐射天线单元，平行于上述金属地(9)，且具有两个开路端；辐射天线单元的两个开路端与馈电处之间的长度为士四分之一波长；且两路金属带之间间隔不同距离，弯曲方向也不相同。本发明是应用于无线局域网的三频段微带天线，微带馈线(1)的位置在弯曲金属带的一侧，馈电方式为非对称方式，能得到三个频段的工作带宽。本发明具有结构紧凑、易集成、宽频带、多频段，适用于移动通信终端特别是小尺寸移动终端的多频段天线结构的特点，而且采用普通的电路制造工艺，制造工艺简单，成本低。
图1为本发明“应用于无线局域网的三频段微带天线”的三维结构图。图2为图1的A向视图即纵向剖面图。图3为图1的B向视图即天线单元和馈线的结构图(图中实线部分为PCB背面金属地面结构在这个面上的投影)。图4为图1的C向视图即金属地面的结构图(图中虚线部分为被切除的金属地面结构)。图5为本发明天线的实施实例尺寸图(B向视图)，单位均为毫米(mm)(图中实线框部分为背面金属地面在这个面上的投影，虚线框为介质板的边缘)。图6为图2、图3、图4实施实例天线单元的测量的S参数(回波损耗)图，其中 Sll为回波损耗。图7为天线单元接2. 442GHz (WLAN2. 4GHz频段的中心频率)激励时，图2、图3、 图4的实施实例的天线单元的软件仿真增益方向图(a)为x-z平面的功率增益方向图 (~B~ Φ分量功率增益方向图；^_ θ分量功率增益方向图)，(b)为y-z平面的功率增益方向图(分量功率增益方向图；^__ θ分量功率增益方向图)。图8为天线单元接5. 25GHz (WLAN5. 2GHz频段的中心频率)激励时，图2、图3、 图4的实施实例的天线单元的软件仿真增益方向图(a)为x-z平面的功率增益方向图 (^B Φ分量功率增益方向图；^~ θ分量功率增益方向图)，(b)为y-z平面的功率增益方向图(~:Φ分量功率增益方向图；^^ θ分量功率增益方向图)。图9为天线单元接5. 775GHz (WLAN5. 8GHz频段的中心频率)激励时，图2、图3、 图4的实施实例的天线单元的软件仿真增益方向图(a)为x-z平面的功率增益方向图 (B"一 Φ分量功率增益方向图；^_ θ分量功率增益方向图)，(b)为y-z平面的功率增益方向图(一^l·—:Φ分量功率增益方向图 θ分量功率增益方向图)。附图中序号说明1为微带馈线，2、3、5、6、7及8为金属带，4为介质板，9为金属地。
具体实施例方式本发明的应用于无线局域网的三频段微带天线，其三维结构示意图如图1所示。 整个天线结构印制在电路板的两个面上，包括微带馈线1，左侧金属带2、7、8，右侧金属带 3、5、6，介质板4，金属地9。本发明的两个弯曲的金属带位于印刷电路板的正面上部的中间，尺寸不同。两个弯曲的金属带由横跨在其上方的微带线(阻抗应为50欧姆)进行馈电。调节金属带5的宽度能起到调节匹配，增加带宽的作用。金属地9，位于印刷电路板的背面，用于模拟无线通信系统移动终端中除天线外的其他部分。本发明的技术方案是这样实现的首先天线单元为1/4波长谐振模式，因此能够根据工作频段选取合适的天线单元尺寸；然后调整两路金属带的间距来调节两路金属带之间的耦合；最后将两路金属带的尺寸进行一定的调整和联合设计以满足设计要求。为了说明本发明提供的一种应用于无线局域网的三频段微带天线的性能，下面给出一个具体实例。本例中，采用介质基片4厚度为1. 6mm、相对介电常数为4. 4，各部分尺寸如图5所示，图中所有尺寸的单位均为毫米(mm)。以图5所示尺寸实测的平面型三频段天线系统的单元反射系数Sll如图6所示。 由图6看出，天线单元的-IOdB阻抗频带为AB (2. 36 2. 96GHz)和CD (4. 16 6. 02GHz)。 另外，图7、图8、图9为软件仿真的天线单元的功率增益方向图，其中，图7为天线工作在 2. 442GHz时的功率增益方向图，图8和图9分别为天线工作在5. 25GHz和5. 775GHz时的功率增益方向图，从三个图中可以看出，天线在三个频带内工作时，其方向图近似全向辐射特性，满足无线局域网通信系统对无线移动终端的要求。
权利要求
1.一种应用于无线局域网的三频段微带天线，其特征该三频段微带天线包括包括微带馈线(1)，左侧金属带0、7、8)，右侧金属带(3、5、6)，介质板0)，金属地(9)；其中a.介质板(4)呈矩形，是一块双面覆铜介质板；b.辐射天线单元，包括左侧金属带(2、7、8)和右侧金属带(3、5、6)，分布于所述介质基板的正面；c.微带馈线(1)，共一条，紧贴所述介质基板的正面；d.金属地(9)，位于所述介质基板背面下侧。
2.如权利要求1所述的应用于无线局域网的三频段微带天线系统，其特征在于a.微带馈线(1)与金属地(9)平行；金属地的尺寸与介质基板(4)尺寸相比部分被切除；b.辐射天线单元，平行于上述金属地(9)，且具有两个开路端；辐射天线单元的两个开路端与馈电处之间的长度为士四分之一波长；且两路金属带之间间隔不同距离，弯曲方向也不相同。
3.如权利要求2所述的应用于无线局域网的三频段微带天线系统，其特征在于微带馈线(1)所设置的位置在弯曲金属带的一侧，馈电方式为非对称方式，能得到三个频段的工作带宽。
全文摘要
本发明涉及一种应用于无线局域网的三频段微带天线，属于无线技术领域。本发明包括微带馈线(1)，左侧金属带(2、7、8)，右侧金属带(3、5、6)，介质板(4)，金属地(9)；其中a.介质板(4)是一块呈矩形的印刷电路板；b.辐射天线单元，包括两个弯曲的金属带，纵向分布于所述印刷电路板背面的上方；c.微带馈线(1)，共一条，纵向紧贴所述电路板正面；d.金属地面(9)，位于所述印刷电路板背面，以模拟无线通信系统移动终端中除天线外的其他部分。本发明具有结构紧凑、易集成、宽频带、多频段，适用于移动通信终端特别是小尺寸移动终端的多频段天线结构的特点，而且采用普通的电路制造工艺，制造工艺简单，成本低。
文档编号H01Q1/22GK102176541SQ201110059560
公开日2011年9月7日 申请日期2011年3月14日 优先权日2011年3月14日
发明者任文平, 况富强, 张兴辉, 王光韬, 申东娅, 郭腾 申请人:云南大学