一种多频领结型印刷天线的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基站用的多频领结型天线，通过对领结形印刷天线的改进，改变了领结形印刷贴片的形状和增加对称的4个椭圆形贴片，使得该天线的工作频率范围0.8GHz-0.96GHz、1.7GHz-2.89和5.15GHz-5.83GHz。本发明不仅具有体积小、重量轻、结构简单、生产、安装和调试非常方便等优点，并且还具有宽频带、高增益等特性，可以能确保GSM/CDMA/3G/4G和WLAN网络协同工作。
【专利说明】一种多频领结型印刷天线
【技术领域】
[0001]本发明属于无线通信领域，具体涉及一种多频领结型印刷天线。
【背景技术】
[0002]天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波，或者进行相反的变换。在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。
[0003]随着无线通信技术的飞速发展，天线作为无线通信设备的重要组成部分，是影响通信系统整体性能的关键部件，在全球定位系统、卫星通信和个人移动终端等系统中有广泛的应用。人们对于移动通信的要求越来越高，需要能够同时工作在多个频段且性能优异的通信设备，比如个人移动设备应用从GSM、DCS、PCS到3G，从GPS到W1-Fi和WiMax，通信频段被划分给各种应用，且频段相互之间不连续。
[0004]在4G时代，由于GSM和CDMA系统不会立即淘汰，我国的移动通信市场将是2G与3G并存，GSM、CDMA, WCDMA, TD-SCDMA, LTE等多种移动通信制式兼有的状况，并且将持续很长一段时间。这就使得移动业务运营商在对现有设备进行更新维护的同时，还必须增加新的通信制式的设备，增加了运营商的运营成本，提高了通信网络维护的复杂性，同时也在无形之中增加了整个社会的通信成本。如果增加通信设备的共用性，使用宽频带基站、直放站天线则可以避免不必要的重复投资，尽可能维护国家利益。
[0005]尽管许多传统的无线通信天线都可以工作在多个无线频段，但它们的工作的频带都很窄且只能覆盖一个工作频段，仍存在形式尺寸大、加工成本高、剖面高或机械加工精度要求高等缺陷。随着无线通信的高速发展，第二代移动系统(2G)、第三代移动系统(3G)、第四代移动系统(4G)、W1-Fi和WiMax技术日益成熟，为了减少无线网的成本，亟需天线具有覆盖多频段的功能。因此覆盖多频段和工作带宽的小型化天线成为无线通信系统中迫切的需求。
[0006]微带贴片天线是由介质基片、在基片一面上有任意平面几何形状的导电贴片和基片另一面上的地板所构成。实际能计算的辐射特性的贴片图形是有限的。贴片的形状可以是矩形、圆形、三角形、蝴蝶结形或其它形状，这种天线的优点是效率高，但是通常带宽比较窄。领结型微带天线可实现天线的小型化、宽频化、多频化等。多频领结型天线结构不具有常规的形状，仅仅依靠其自身形状的改变就可以使天线单元的面积大为减小。领结型微带天线的辐射特性与矩形微带天线相似，但与矩形微带天线相比，领结型天线的总面积大幅度减小。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供多频领结型天线，本发明设计的天线采用改进的领结形印刷天线形式来实现，能确保GSM/CDMA/3G/4G和WLAN网络协同工作，具有体积小、重量轻、结构简单、生产、安装和调试非常方便等优点，并且具有宽频带、高增益等特性。
[0008]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下:
一种多频领结型印刷天线，天线由两个不对称的贴片2和3组成，分别位于介质板I的上下两层，上层包括微带线5、阻抗变换器10和领结形天线的一个臂印刷贴片2 ;介质板I的下层的印刷贴片3形成天线的另一个臂，印刷贴片2和印刷贴片3组成了领结形天线的两个臂，两臂长度形状不同。矩形贴片4和矩形贴片5位于印刷贴片3的右侧，矩形贴片6和矩形贴片7位于印刷贴片3的左侧，椭圆形贴片4、椭圆形贴片5、椭圆形贴片6和椭圆形贴片7形状完全相同，是关于中心轴对称的。
[0009]天线馈电由同轴馈线8构成，同轴馈线8的接地与介质板I下层的印刷贴片2相连，同轴馈线8和介质板I上层的印刷贴片3通过阶梯形阻抗变换器10由微带线5相连。
[0010]在印刷贴片3与馈线8之间设置有阶梯状匹配线10，通过调整阶梯状匹配线7可以优化天线的匹配性能。
[0011]与现代技术相比本发明的优点是:
(I)能尽可能利用已建成的基站、直放站，保证移动通信系统从第二代向第三代的平稳过渡，同时确保GSM/CDMA、3G与4G网络的协同工作，互不影响，同时兼顾WLAN的工作频段，只需将原来GSM或CDMA基站天线换成设计的新型天线，就可使天线对不同频段信号收发自如，节省大量的物力、财力。
[0012](2)所采用的先进天线技术能确保辐射信号能量在规定区域内的理想覆盖，减少小区天线使用数量，在节约成本的同时提供更优质的无线服务。
[0013](3)采用平面天线设计，体积小，重量轻，和任何其他同类产品相比，生产、调试工艺简单，非常易于用户现场的安装使用，可有效降低生产成本，便于进行产业化生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本设计天线结构的正面示意图。
[0015]图2为本设计天线结构的反面示意图。
[0016]图3为本设计天线的Sll参数图。
[0017]图4为本设计天线0.88GHz时的方向图。
[0018]图5为本设计天线2GHz时的方向图。
[0019]图6为本设计天线2.45GHz时的方向图。
[0020]图7为本设计天线5.5GHz时的方向图。
[0021]图中:1介质板、2印刷贴片、3印刷贴片、4椭圆形贴片5椭圆形贴片、6椭圆形贴片、7椭圆形贴片、8同轴馈线、9微带线、10阶梯形阻抗变换器。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本发明进行进一步的说明。
[0023]一种多频领结型印刷天线，天线由两个不对称的贴片2和3组成，分别位于介质板I的上下两层，上层包括微带线5、阻抗变换器10和领结形天线的一个臂印刷贴片2 ;介质板I的下层的印刷贴片3形成天线的另一个臂，印刷贴片2和印刷贴片3组成了领结形天线的两个臂，两臂长度形状不同。矩形贴片4和矩形贴片5位于印刷贴片3的右侧，矩形贴片6和矩形贴片7位于印刷贴片3的左侧，椭圆形贴片4、椭圆形贴片5、椭圆形贴片6和椭圆形贴片7形状完全相同，是关于中心轴左右对称的。
[0024]天线馈电由同轴馈线8构成，同轴馈线8的接地与介质板I下层的印刷贴片2相连，同轴馈线8和介质板I上层的印刷贴片3通过阶梯形阻抗变换器10由微带线5相连。
[0025]在印刷贴片3与馈线8之间设置有阶梯状匹配线10，通过调整阶梯状匹配线7可以优化天线的匹配性能。
[0026]印刷贴片2和印刷贴片3组成了领结形天线的两个臂，是天线的主辐射单元。椭圆形贴片4、椭圆形贴片5、椭圆形贴片6和椭圆形贴片7是天线的次辐射单元，主要作用是增加在WLAN的高频处方向性。
[0027]本发明天线介质板采用介电常数2.2，损耗角正切为0.0009，厚度为2毫米的Rogers 5880板。天线的Sll参数如图3所示，该天线在0.8GHz_0.96GHz、l.7GHz_2.89和5.15GHz-5.83GHz等工作频率范围回波损耗大于10dB，满足了 2G、3G、4G和WLAN的要求。
[0028]图4至图7所示分别为频率为0.88GHz、2GHz、2.45GHz和5.5GHz等四个频点时天线E面和H面方向图。从图中可以看出天线在H面上基本能够实现全向辐射，而在E面上频率较低时方向图与振子天线有一定相似性。
【权利要求】
1.一种多频领结型印刷天线，天线由两个不对称的印刷贴片(2)和印刷(3)组成，分别位于介质板(1)的上下两层，上层包括微带线(5)、阻抗变换器(10)和领结形天线的一个臂印刷贴片(2);介质板(1)的下层的印刷贴片(3)形成天线的另一个臂；印刷贴片(2)和印刷贴片(3)组成了领结形天线的两个臂，两臂长度形状不同；椭圆形贴片(4)和椭圆形贴片(5)位于印刷贴片(3)的右侧，椭圆形贴片(6)和椭圆形贴片(7)位于印刷贴片(3)的左侧，沿馈线(8)轴向对称的。
2.一种如权利要求1所述的多频领结型印刷天线，其特征在于:所述天线的主辐射单元的印刷贴片(2)和印刷贴片(3)为改进型的领结。
3.一种如权利要求1所述的多频领结型印刷天线，其特征在于:所述天线的次辐射单元椭圆形贴片(4)、椭圆形贴片(5)、椭圆形贴片(6)和椭圆形贴片(7);椭圆形贴片馈线(8)轴向左右对称。
4.一种如权利要求1所述的多频领结型印刷天线，其特征在于:所述天线的次辐射单元的形状为椭圆形、矩形、三角形或半圆形。
5.一种如权利要求1所述的多频领结型印刷天线，其特征在于:所述天线的次辐射单元的数量为2、4、6、8个。
【文档编号】H01Q5/28GK104485510SQ201410799772
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月19日 优先权日:2014年12月19日
【发明者】郑召文, 杨利霞, 鲍煦, 周祥, 夏景, 宋巍, 孙苏焕, 冯蓉 申请人:郑召文