三频微带天线的制作方法
三频微带天线的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种三频微带天线，它包括有介质基板、辐射贴片和矩形地板，辐射贴片沿介质基板中心线对称布置，矩形地板在介质基板背面下方,所述辐射贴片由葵花环贴片、半圆贴片和条带贴片组成，介质基板正面上方设有葵花环贴片和半圆贴片，葵花环贴片内部为空心圆、外边四角有圆弧形缺口，葵花环贴片的空心圆内有圆弧朝下的半圆贴片，半圆贴片圆心高于葵花环贴片空心圆圆心，条带贴片从半圆贴片的圆弧底部向下连接葵花环贴片，并伸至介质基板的下底边缘。本实用新型的技术效果是：能降低回波损耗，增加了天线带宽，天线具有三个工作频段，能够满足RFID、WLAN、WiMAX【技术领域】使用。
【专利说明】 三频微带天线
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及天线【技术领域】，具体涉及一种微带天线。
【背景技术】
[0002]微带天线具有质量轻、体积小、易于制作等优点。但是普通微带天线一般尺寸较大，频带较窄、损耗较高。中国专利文献CN203707326U于2014年7月9日公开了一种墙垛形三频微带天线，其基板的上表面设有倒L形贴片、墙垛形贴片、S形贴片、勾形耦合贴片、阻抗匹配输入传输线，S形贴片的左端与墙垛形贴片的左侧顶端连接，墙垛形贴片的右侧顶端与倒L形贴片的左端连接，倒L形贴片的底端与阻抗匹配输入传输线的顶端连接，阻抗匹配输入传输线的底端与基板的底端连接；基板的下表面设有矩形接地板，矩形接地板的底端与基板的底端连接。该专利实现了 1.578GHz?1.676GHz,3.094GHz?3.228GHz和3.602GHz?3.708GHz三个工作频段，扩大了微带天线的适用范围。但是，该专利的工作频率偏低，带宽偏窄，不能适用于RFID、WLAN、WiMAX【技术领域】。
实用新型内容
[0003]针对现有技术存在的问题，本实用新型所要解决的技术问题就是提供一种三频微带天线，它能降低回波损耗，增加天线带宽，能满足RFID、WLAN、WiMAX【技术领域】使用的三个工作频段。
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括有介质基板、辐射贴片和矩形地板，辐射贴片沿介质基板中心线对称布置，矩形地板在介质基板背面下方，所述辐射贴片由葵花环贴片、半圆贴片和条带贴片组成，介质基板正面上方设有葵花环贴片和半圆贴片，葵花环贴片内部为空心圆、外边四角有圆弧形缺口，葵花环贴片的空心圆内有圆弧朝下的半圆贴片，半圆贴片圆心高于葵花环贴片空心圆圆心，条带贴片从半圆贴片的圆弧底部向下连接葵花环贴片，并伸至介质基板的下底边缘。
[0005]介质基板为环氧树脂板(FR4)，相对介电常数￡1*=4.4，介质损耗为0.02。条带贴片为馈电传输线，特性阻抗为50 Ω。
[0006]本实用新型的技术效果是:能降低回波损耗，增加了天线带宽，天线具有三个工作频段，能够满足RFID、WLAN、WiMAX【技术领域】使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]本实用新型的【专利附图】
【附图说明】如下:
[0008]图1为本实用新型的正面图；
[0009]图2为微带天线结构设计过程图；
[0010]图2a为天线I正面图；
[0011]图2b为天线II正面图；
[0012]图2c为本实用新型天线正面图；
[0013]图3为图2中的三种天线所对应的回波损耗图；
[0014]图4为实施例的天线在2.45GHz时的E面和H面辐射方向图；
[0015]图5为实施例的天线在3.5 GHz时的E面和H面辐射方向图；
[0016]图6为实施例的天线在5.5 GHz时的E面和H面辐射方向图。
[0017]图中:1.介质基板；2.矩形地板；3.葵花环贴片；4.半圆贴片；5.条带贴片；a.天线I的回波损耗曲线；b.天线II的回波损耗曲线；c.本实用新型的回波损耗曲线。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明:
[0019]如图1所示，本实用新型包括有介质基板1、辐射贴片和矩形地板2，辐射贴片沿介质基板中心线对称布置，矩形地板2在介质基板I背面下方，所述辐射贴片由葵花环贴片3、半圆贴片4和条带贴片5组成，介质基板正面上方设有葵花环贴片3和半圆贴片4，葵花环贴片3内部为空心圆、外边四角有圆弧形缺口，葵花环贴片3的空心圆内有圆弧朝下的半圆贴片4，半圆贴片圆心高于葵花环贴片空心圆圆心，条带贴片5从半圆贴片4的圆弧底部向下连接葵花环贴片3，并伸至介质基板I的下底边缘。
[0020]图2为微带天线结构设计过程图；图2a为天线I正面图，天线I为初始设计的天线结构，它包括葵花环贴片、矩形地板和条带贴片，条带贴片从葵花环辐射贴片下底边伸至介质基板的下底边缘。福射单元通过SMA接头馈电后，电流从馈电点流经条带贴片直至葵花环贴片顶端，该电流流经的路径长为42.72_，此时天线工作在两个频段，前一个可覆盖RFID和WLAN的2.4GHz工作频段，后一个完全没有覆盖RFID、WLAN和WiMAX的5.5GHz工作频段。
[0021]图2b为天线II正面图，天线II是在图2a所示的天线I基础上，在葵花环贴片的空心圆内增加一个圆弧朝下的半圆贴片，条带贴片向上伸至半圆贴片的圆弧底部，能够激发出另一个谐振频率。此时电流从馈电点流经条带贴片至半圆贴片顶部，该电流流经的路径长为28.51mm，可覆盖RFID和WLAN的2.4GHz工作频段，同时产生了接近WiMAX的3.5GHz工作频段的第二频段。
[0022]为了获取第三个工作频段，同时改善上面获得的两个工作频段，如图2c所示的正面图，它是在图2b所示的天线II的基础上将矩形地板的高度增大了一倍，参见图2c所示的虚线高度。仿真发现:矩形地板的高度在一定程度上影响了天线的谐振频率和阻抗带宽，选择一个合适的高度，天线出现了第三个频段且带宽较宽，匹配较好。此时电流从馈电点流经条带贴片至半圆贴片底端，该电流流经的路径长为21.34_，由于矩形地板的高度改变，从而改变了此处的频率特性，获得了第三个频段。这样，在没有增加整体体积的情况下得到覆盖RFID，WLAN和WiMAX工作频段的天线。
[0023]使用网络分析仪对天线的回波损耗参数进行测试，三种天线的回波损耗曲线如图3所示。图3中曲线a为天线I的回波损耗曲线，由曲线a看出:天线I工作在两个频段，分别为 2.23 ?2.53GHz，4.84GHz ?5.05GHz，谐振频率分别为 2.36GHz，4.95GHz。天线 I在谐振点处的回波损耗分别为-21.15dB, -12.98dB。图3中曲线b为天线II的回波损耗曲线，由曲线b看出:天线II的工作频段分别为2.21?2.49GHz，3.25?3.33GHz，谐振频率分别为2.34GHz，3.28GHzο天线II在谐振点处的回波损耗分别为-19.4IdB, -14.32dB。图3中曲线c为本实用新型的回波损耗曲线，由曲线c看出:本实用新型的天线工作频段分别为 2.38 ?2.67GHz、3.35 ?3.78GHZ 和 4.86 ?6.3GHz，完全覆盖 RFID、WLAN 和 WiMAX 通信标准带宽。谐振频率分别为2.52GHz,3.46GHz和5.67GHz。本实用新型的天线在谐振点处的回波损耗分别为-36.3IdB, -29.44dB和-34.14dB，相比天线I和天线II，回波损耗很低，显示出本实用新型的天线良好的匹配特性。
实施例
[0024]参见图1，介质基板长度L=37mm，宽度W=25mm，厚度0.8mm。
[0025]应用高频仿真软件HFSS对不同天线结构参数进行仿真计算和优化设计，得以下结构尺寸:
[0026]参见图1，葵花环贴片的边界尺寸的长度Ll=21mm、宽度Wl=19.0mm，葵花环贴片空心圆半径Rl=8.8mm，葵花环贴片外边四角的圆弧形缺口半径R3=5.0mm ;半圆贴片的半径R2=5.2mm ;条带贴片的宽度Wf=2.0mm，矩形地板的高度L5=13.0mm、宽W=25.0mm ;葵花环贴片空心圆圆心与半圆贴片圆心在介质基板中心线上的距离L2=0.5mm ;葵花环贴片底边到介质基板下底边缘的距离Lf=16mm，葵花环贴片下边角空白圆弧的圆心到介质基板下底边缘的距离L4=15.5mm，葵花环贴片上边角空白圆弧的圆心到介质基板下底边缘的距离L3=35.5mm0
[0027]图4、图5、图6分别为本实施例的天线在2.45GHz、3.5 GHz、5.5 GHz时的E面和H面辐射方向图。从图4、图5、图6看出:本实施例的天线的方向图特性在2.38?2.67GHz、3.35?3.78GHZ和4.86?6.3GHz工作频段内相对稳定，具有良好的方向性。所以，本实用新型天线具有了三个工作频段，能够满足RFID、WLAN、WiMAX【技术领域】使用。
【权利要求】
1.三频微带天线，包括有介质基板(1)、辐射贴片和矩形地板(2)，辐射贴片沿介质基板中心线对称布置，矩形地板(2)在介质基板(I)背面下方，其特征是:所述辐射贴片由葵花环贴片(3)、半圆贴片(4)和条带贴片(5)组成，介质基板(I)正面上方设有葵花环贴片(3)和半圆贴片(4)，葵花环贴片(3)内部为空心圆、外边四角有圆弧形缺口，葵花环贴片(3)的空心圆内有圆弧朝下的半圆贴片(4)，半圆贴片圆心高于葵花环贴片空心圆圆心，条带贴片(5)从半圆贴片(4)的圆弧底部向下连接葵花环贴片(3)，并伸至介质基板(I)的下底边缘。
2.根据权利要求1所述的三频微带天线，其特征是:所述介质基板(I)的长度L=37mm，宽度 W=25mm，厚度 0.8mm。
3.根据权利要求2所述的三频微带天线，其特征是:所述的葵花环贴片(3)的边界尺寸的长度Ll=21mm、宽度Wl=19.0mm,葵花环贴片(3)空心圆半径Rl=8.8mm，葵花环贴片(3)外边四角的圆弧形缺口半径R3=5.0mm。
4.根据权利要求3所述的三频微带天线，其特征是:所述的半圆贴片(4)的半径R2=5.2mm ;所述的条带贴片(5)的宽度Wf=2.0mm。
5.根据权利要求4所述的三频微带天线，其特征是:所述的矩形地板(2)的高度L5=13.0mm、宽 W=25.0mm。
6.根据权利要求5所述的三频微带天线，其特征是:葵花环贴片空心圆圆心与半圆贴片圆心在介质基板中心线上的距离L2=0.5mm，葵花环贴片底边到介质基板下底边缘的距离Lf=16mm，葵花环贴片下边角空白圆弧的圆心到介质基板下底边缘的距离L4=15.5mm，葵花环贴片上边角空白圆弧的圆心到介质基板下底边缘的距离L3=35.5mm。
【文档编号】H01Q5/10GK204257816SQ201420757565
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月5日 优先权日:2014年12月5日
【发明者】潘勇, 熊江, 侯梓叶, 高子林, 彭雪艳 申请人:重庆三峡学院
【专利摘要】本实用新型公开了一种三频微带天线，它包括有介质基板、辐射贴片和矩形地板，辐射贴片沿介质基板中心线对称布置，矩形地板在介质基板背面下方,所述辐射贴片由葵花环贴片、半圆贴片和条带贴片组成，介质基板正面上方设有葵花环贴片和半圆贴片，葵花环贴片内部为空心圆、外边四角有圆弧形缺口，葵花环贴片的空心圆内有圆弧朝下的半圆贴片，半圆贴片圆心高于葵花环贴片空心圆圆心，条带贴片从半圆贴片的圆弧底部向下连接葵花环贴片，并伸至介质基板的下底边缘。本实用新型的技术效果是：能降低回波损耗，增加了天线带宽，天线具有三个工作频段，能够满足RFID、WLAN、WiMAX【技术领域】使用。
【专利说明】 三频微带天线
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及天线【技术领域】，具体涉及一种微带天线。
【背景技术】
[0002]微带天线具有质量轻、体积小、易于制作等优点。但是普通微带天线一般尺寸较大，频带较窄、损耗较高。中国专利文献CN203707326U于2014年7月9日公开了一种墙垛形三频微带天线，其基板的上表面设有倒L形贴片、墙垛形贴片、S形贴片、勾形耦合贴片、阻抗匹配输入传输线，S形贴片的左端与墙垛形贴片的左侧顶端连接，墙垛形贴片的右侧顶端与倒L形贴片的左端连接，倒L形贴片的底端与阻抗匹配输入传输线的顶端连接，阻抗匹配输入传输线的底端与基板的底端连接；基板的下表面设有矩形接地板，矩形接地板的底端与基板的底端连接。该专利实现了 1.578GHz?1.676GHz,3.094GHz?3.228GHz和3.602GHz?3.708GHz三个工作频段，扩大了微带天线的适用范围。但是，该专利的工作频率偏低，带宽偏窄，不能适用于RFID、WLAN、WiMAX【技术领域】。
实用新型内容
[0003]针对现有技术存在的问题，本实用新型所要解决的技术问题就是提供一种三频微带天线，它能降低回波损耗，增加天线带宽，能满足RFID、WLAN、WiMAX【技术领域】使用的三个工作频段。
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括有介质基板、辐射贴片和矩形地板，辐射贴片沿介质基板中心线对称布置，矩形地板在介质基板背面下方，所述辐射贴片由葵花环贴片、半圆贴片和条带贴片组成，介质基板正面上方设有葵花环贴片和半圆贴片，葵花环贴片内部为空心圆、外边四角有圆弧形缺口，葵花环贴片的空心圆内有圆弧朝下的半圆贴片，半圆贴片圆心高于葵花环贴片空心圆圆心，条带贴片从半圆贴片的圆弧底部向下连接葵花环贴片，并伸至介质基板的下底边缘。
[0005]介质基板为环氧树脂板(FR4)，相对介电常数￡1*=4.4，介质损耗为0.02。条带贴片为馈电传输线，特性阻抗为50 Ω。
[0006]本实用新型的技术效果是:能降低回波损耗，增加了天线带宽，天线具有三个工作频段，能够满足RFID、WLAN、WiMAX【技术领域】使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]本实用新型的【专利附图】
【附图说明】如下:
[0008]图1为本实用新型的正面图；
[0009]图2为微带天线结构设计过程图；
[0010]图2a为天线I正面图；
[0011]图2b为天线II正面图；
[0012]图2c为本实用新型天线正面图；
[0013]图3为图2中的三种天线所对应的回波损耗图；
[0014]图4为实施例的天线在2.45GHz时的E面和H面辐射方向图；
[0015]图5为实施例的天线在3.5 GHz时的E面和H面辐射方向图；
[0016]图6为实施例的天线在5.5 GHz时的E面和H面辐射方向图。
[0017]图中:1.介质基板；2.矩形地板；3.葵花环贴片；4.半圆贴片；5.条带贴片；a.天线I的回波损耗曲线；b.天线II的回波损耗曲线；c.本实用新型的回波损耗曲线。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明:
[0019]如图1所示，本实用新型包括有介质基板1、辐射贴片和矩形地板2，辐射贴片沿介质基板中心线对称布置，矩形地板2在介质基板I背面下方，所述辐射贴片由葵花环贴片3、半圆贴片4和条带贴片5组成，介质基板正面上方设有葵花环贴片3和半圆贴片4，葵花环贴片3内部为空心圆、外边四角有圆弧形缺口，葵花环贴片3的空心圆内有圆弧朝下的半圆贴片4，半圆贴片圆心高于葵花环贴片空心圆圆心，条带贴片5从半圆贴片4的圆弧底部向下连接葵花环贴片3，并伸至介质基板I的下底边缘。
[0020]图2为微带天线结构设计过程图；图2a为天线I正面图，天线I为初始设计的天线结构，它包括葵花环贴片、矩形地板和条带贴片，条带贴片从葵花环辐射贴片下底边伸至介质基板的下底边缘。福射单元通过SMA接头馈电后，电流从馈电点流经条带贴片直至葵花环贴片顶端，该电流流经的路径长为42.72_，此时天线工作在两个频段，前一个可覆盖RFID和WLAN的2.4GHz工作频段，后一个完全没有覆盖RFID、WLAN和WiMAX的5.5GHz工作频段。
[0021]图2b为天线II正面图，天线II是在图2a所示的天线I基础上，在葵花环贴片的空心圆内增加一个圆弧朝下的半圆贴片，条带贴片向上伸至半圆贴片的圆弧底部，能够激发出另一个谐振频率。此时电流从馈电点流经条带贴片至半圆贴片顶部，该电流流经的路径长为28.51mm，可覆盖RFID和WLAN的2.4GHz工作频段，同时产生了接近WiMAX的3.5GHz工作频段的第二频段。
[0022]为了获取第三个工作频段，同时改善上面获得的两个工作频段，如图2c所示的正面图，它是在图2b所示的天线II的基础上将矩形地板的高度增大了一倍，参见图2c所示的虚线高度。仿真发现:矩形地板的高度在一定程度上影响了天线的谐振频率和阻抗带宽，选择一个合适的高度，天线出现了第三个频段且带宽较宽，匹配较好。此时电流从馈电点流经条带贴片至半圆贴片底端，该电流流经的路径长为21.34_，由于矩形地板的高度改变，从而改变了此处的频率特性，获得了第三个频段。这样，在没有增加整体体积的情况下得到覆盖RFID，WLAN和WiMAX工作频段的天线。
[0023]使用网络分析仪对天线的回波损耗参数进行测试，三种天线的回波损耗曲线如图3所示。图3中曲线a为天线I的回波损耗曲线，由曲线a看出:天线I工作在两个频段，分别为 2.23 ?2.53GHz，4.84GHz ?5.05GHz，谐振频率分别为 2.36GHz，4.95GHz。天线 I在谐振点处的回波损耗分别为-21.15dB, -12.98dB。图3中曲线b为天线II的回波损耗曲线，由曲线b看出:天线II的工作频段分别为2.21?2.49GHz，3.25?3.33GHz，谐振频率分别为2.34GHz，3.28GHzο天线II在谐振点处的回波损耗分别为-19.4IdB, -14.32dB。图3中曲线c为本实用新型的回波损耗曲线，由曲线c看出:本实用新型的天线工作频段分别为 2.38 ?2.67GHz、3.35 ?3.78GHZ 和 4.86 ?6.3GHz，完全覆盖 RFID、WLAN 和 WiMAX 通信标准带宽。谐振频率分别为2.52GHz,3.46GHz和5.67GHz。本实用新型的天线在谐振点处的回波损耗分别为-36.3IdB, -29.44dB和-34.14dB，相比天线I和天线II，回波损耗很低，显示出本实用新型的天线良好的匹配特性。
实施例
[0024]参见图1，介质基板长度L=37mm，宽度W=25mm，厚度0.8mm。
[0025]应用高频仿真软件HFSS对不同天线结构参数进行仿真计算和优化设计，得以下结构尺寸:
[0026]参见图1，葵花环贴片的边界尺寸的长度Ll=21mm、宽度Wl=19.0mm，葵花环贴片空心圆半径Rl=8.8mm，葵花环贴片外边四角的圆弧形缺口半径R3=5.0mm ;半圆贴片的半径R2=5.2mm ;条带贴片的宽度Wf=2.0mm，矩形地板的高度L5=13.0mm、宽W=25.0mm ;葵花环贴片空心圆圆心与半圆贴片圆心在介质基板中心线上的距离L2=0.5mm ;葵花环贴片底边到介质基板下底边缘的距离Lf=16mm，葵花环贴片下边角空白圆弧的圆心到介质基板下底边缘的距离L4=15.5mm，葵花环贴片上边角空白圆弧的圆心到介质基板下底边缘的距离L3=35.5mm0
[0027]图4、图5、图6分别为本实施例的天线在2.45GHz、3.5 GHz、5.5 GHz时的E面和H面辐射方向图。从图4、图5、图6看出:本实施例的天线的方向图特性在2.38?2.67GHz、3.35?3.78GHZ和4.86?6.3GHz工作频段内相对稳定，具有良好的方向性。所以，本实用新型天线具有了三个工作频段，能够满足RFID、WLAN、WiMAX【技术领域】使用。
【权利要求】
1.三频微带天线，包括有介质基板(1)、辐射贴片和矩形地板(2)，辐射贴片沿介质基板中心线对称布置，矩形地板(2)在介质基板(I)背面下方，其特征是:所述辐射贴片由葵花环贴片(3)、半圆贴片(4)和条带贴片(5)组成，介质基板(I)正面上方设有葵花环贴片(3)和半圆贴片(4)，葵花环贴片(3)内部为空心圆、外边四角有圆弧形缺口，葵花环贴片(3)的空心圆内有圆弧朝下的半圆贴片(4)，半圆贴片圆心高于葵花环贴片空心圆圆心，条带贴片(5)从半圆贴片(4)的圆弧底部向下连接葵花环贴片(3)，并伸至介质基板(I)的下底边缘。
2.根据权利要求1所述的三频微带天线，其特征是:所述介质基板(I)的长度L=37mm，宽度 W=25mm，厚度 0.8mm。
3.根据权利要求2所述的三频微带天线，其特征是:所述的葵花环贴片(3)的边界尺寸的长度Ll=21mm、宽度Wl=19.0mm,葵花环贴片(3)空心圆半径Rl=8.8mm，葵花环贴片(3)外边四角的圆弧形缺口半径R3=5.0mm。
4.根据权利要求3所述的三频微带天线，其特征是:所述的半圆贴片(4)的半径R2=5.2mm ;所述的条带贴片(5)的宽度Wf=2.0mm。
5.根据权利要求4所述的三频微带天线，其特征是:所述的矩形地板(2)的高度L5=13.0mm、宽 W=25.0mm。
6.根据权利要求5所述的三频微带天线，其特征是:葵花环贴片空心圆圆心与半圆贴片圆心在介质基板中心线上的距离L2=0.5mm，葵花环贴片底边到介质基板下底边缘的距离Lf=16mm，葵花环贴片下边角空白圆弧的圆心到介质基板下底边缘的距离L4=15.5mm，葵花环贴片上边角空白圆弧的圆心到介质基板下底边缘的距离L3=35.5mm。
【文档编号】H01Q5/10GK204257816SQ201420757565
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月5日 优先权日:2014年12月5日
【发明者】潘勇, 熊江, 侯梓叶, 高子林, 彭雪艳 申请人:重庆三峡学院
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