低剖面双频带全向天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微带天线，尤其是具有低剖面特性的双频带全向天线，广泛应用在移动通信、卫星通信、雷达等无线通信系统，特别适合于需要多频带工作，360°方向上信号覆盖，并对天线剖面严格要求的应用场合。
【背景技术】
[0002]目前，全向辐射的天线已在无线通信系统中广泛使用。在移动通信的室内分布系统中，广泛使用单极子天线来进行覆盖，这是因为单极子天线具有水平面全向辐射，垂直面锥形覆盖的特点，非常有利于信号的覆盖。然而，单极子天线的结构采用垂直于地面或导电平面架设的竖直的具有四分之一波长的导体来构成。因此，这种天线在短波频段应用时，其剖面过高，容易暴露；即使在移动通信系统中，因移动台需要紧凑型、超薄设计，这种天线也无法达到设计需要。
[0003]移动通信已经进入迅猛发展时期，从人们熟知的移动通信领域就有2G(GSM、CDMA、PCS)通信系统、3G(TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000)通信系统与4G(TD-LTE)通信系统等;而在无线覆盖方面，还存在着WLAN，蓝牙，无线充电，WiFi等等不同标准的无线通信系统。因为不同的通信标准被划定了不同的通信频段，因此，造成了天线站址资源的巨大浪费。不同的通信系统均需要具有自己的天线，以向客户提供优质的服务与信息交流。为了节省天线的站址资源，共站址的思路被提出并被国家通信主管部门所提倡。而作为无线通信最前端的天线，则可以通过采用多频带或宽频带天线来代替原有的单频段天线的方式，实现网络技术的融合，从而解决站址资源稀缺，有效提尚通?目网络品质的最有效的方法。
[0004]在原有天线的基础上增加额外的谐振单元，从而实现天线可以工作在多个频段，实现多网络的融合。而这在一定程度上增加了原有天线的尺寸，并使天线的整体结构复杂化，非常不利于控制天线整体剖面的高度，造成了这种天线的应用场景受限等问题的产生。利用微带形式实现的低剖面定向天线，一般其工作频率较窄，无法满足实际应用的需求。而且这种方式的天线，因受到背面反射板的原因，传统设计方法无法实现360°的均匀信号覆盖，只能实现定向辐射。
【发明内容】
[0005]为了克服传统单极子天线的剖面过高以及实现多频段工作的目的，本发明提供了一种结构简单，馈电简洁的低剖面双频带全向天线。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:所述的低剖面双频带全向天线，包括一个介质基板，一个印制在介质基板一侧的金属底板，印刷在介质基板另一侧的一个福射金属贴片和围绕在其周围的至少三个蘑菇型谐振单元结构;每个蘑菇型单元结构由谐振型金属贴片和至少一个金属过孔构成，其中蘑菇型即为扇环形;所述的金属过孔通过介质基板连接金属底板和谐振型金属贴片；同轴电缆或者射频同轴连接器的内芯和外壁，分别连接到辐射金属贴片和金属底板，作为天线电磁波信号的馈入接口。
[0007]所述的低剖面双频带全向天线，辐射金属贴片的外轮廓形状可以为圆形或者方形，或者任意形状。
[0008]所述的低剖面双频带全向天线，其蘑燕型单元结构包含谐振型金属贴片和金属过孔;而蘑菇型单元结构与辐射金属贴片之间具有一条缝隙。
[0009]所述的低剖面双频带全向天线，各蘑菇型单元结构之间具有缝隙将其隔开。
[0010]蘑菇型单元结构中金属过孔的位置可以根据所需要的谐振频率进行调整，同时，也可以采用多个金属过孔来实现。作为本发明的一种优化方案，金属过孔位于谐振金属贴片中心的位置。
[0011]作为本发明的另一种优化方案，辐射金属贴片的形状为圆形，且其馈电点位于圆心位置。
[0012]改变介质基板的介电常数和基板厚度，辐射金属贴片的形状与大小以及谐振型金属贴片的尺寸与金属过孔的位置，可以控制亚波长谐振产生的谐振频率以及形成工作在TM02模式下的电磁波，从而对两个工作频段进行调节。
[0013]本发明辐射金属贴片采用圆形贴片可以激励起TM02模式，场在Φ方向上是没有变化的。而圆形贴片天线与蘑菇型单元结构的结合，可以产生零阶谐振特性。对于单扇区模型与等效电路进行分析，将其两扇区的界面等效为理想磁壁。因此串联的电感和并联的电容，主要由贴片的右手分量决定；而串联的电容和并联的电感，则分别由贴片间的缝隙和短路通孔引入。由复合左右手传输线理论可以知道，这种等效电路可以支持在某一特定频率电波具有零传播常数，即模型零阶谐振。
[0014]本发明所述的低剖面双频带全向天线则有三个谐振点。第一个谐振点是引入蘑菇型结构后天线的零阶谐振，它形成了第一个工作频段。在零阶谐振模式下，电场是统一垂直于贴片，这等效于沿着圆边界的磁流环。因此它可以在水平面上产生全向辐射方向图。第二和第三谐振点的谐振模式都是TM02模式，它们分别由圆形贴片以及蘑菇型结构组成的圆环所产生。二者相互耦合，形成了第二个工作频带。
[0015]本发明的有益效果是，天线的整体剖面高度为0.02λ，远低于常规的0.25λ。同时天线可以工作在两个频段，并同时都具有类似单极子天线的辐射方向图，即在垂直面方向图具有一个较深的零陷，而水平面方向图则保持着全向辐射的特性。
【附图说明】
[0016]图1是本发明的低剖面双频带全向天线总体结构示意图。
[0017]图2是本发明的低剖面双频带全向天线贴片层结构示意图。
[0018]图3是本发明的低剖面双频带全向天线侧视图。
[0019]图4是图1中单扇区的结构示意图。
[0020]图5是图4中结构的等效电路图。
[0021 ]图6是本发明的低剖面双频带全向天线散射参数图。
[0022]图7是本发明的低剖面双频带全向天线E面辐射方向图。
[0023]图8是本发明的低剖面双频带全向天线H面辐射方向图。
[0024]图9是本发明的低剖面双频带全向天线增益图。
【具体实施方式】
[0025]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0026]本发明所述的低剖面双频带全向天线，由介质基板(I)、金属底板(2)、福射金属贴片(3)、谐振型金属贴片(5)和金属过孔(6)构成。
[0027]福射金属贴片(3)和谐振型金属贴片(5)位于介质基板(I)的同一侧，他们与金属底板(2)分别被印制在介质基板(I)的两侧。
[0028]作为本发明的实施例的一优化方案，天线的馈电位置位于辐射金属贴片的中心，同轴电缆(8)或者接头的内芯(7)通过过孔(4)与辐射金属贴片(3)相连，而同轴电缆(8)或者接头的外壁则与金属底板(2)相连。信号便可以由外部馈入到天线的辐射金属贴片(3)。
[0029]图2是本发明实施例的贴