一种全向性的宽带单极子天线的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种全向性的宽带单极子天线，包括接地板、介质基板、馈电网络和辐射贴片，所述介质基板的厚度为1.6mm，接地板设于介质基板一侧，介质基板另一侧设有馈电网络和辐射贴片，所述辐射贴片的上部的左右两侧相对称设有倒角，辐射贴边的中部刻蚀有T形槽，辐射贴片的下部的左右两侧相对称地设有梯形结构，所述接地板与所述介质基板的宽度相等。本发明天线具有在3.2?10.2GHz频段的工作带宽，并在每个频段都能保持天线的全向辐射特性，可满足多个频段的工作需求，实现多副天线集成化。该天线尺寸小、结构简单、易于制作，适于无线通信系统及设备，是最近电磁领域、可穿戴设备领域研究的热点，有极大的发展前景。
【专利说明】
一种全向性的宽带单极子天线
技术领域
[0001]本发明涉及天线技术领域，具体的说，是涉及一种全向性的宽带单极子天线。
【背景技术】
[0002]近年来，无线通信发展十分迅速，与之相关的无线通信技术、通信系统、通信设备等也成为研究的焦点。其中全向天线可与水平面360各个方向的目标进行通信，广泛应用于广播电视、卫星通信、射频识别、移动通信、无线传感器以及空间飞行器等场合。此外，在现代无线通信系统中，宽带天线能够满足人与人之间大量信息高速传递的需求，且可以使一副天线工作于多个通信系统，从而减少载体上天线数目，实现通信设备小型化。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种全向性的宽带单极子天线，该天线具有在3.2-10.2GHz频段的工作带宽，并在每个频段都能保持天线的全向辐射特性，可满足多个频段的工作需求，实现多副天线集成化。该天线尺寸小、结构简单、易于制作，适于无线通信系统及设备，是最近电磁领域、可穿戴设备领域研究的热点，有极大的发展前景。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0005]—种全向性的宽带单极子天线，包括接地板、介质基板、馈电网络和辐射贴片，所述介质基板的厚度为1.6mm，接地板设于介质基板一侧，介质基板另一侧设有馈电网络和福射贴片，所述辐射贴片的上部的左右两侧相对称设有倒角，辐射贴边的中部刻蚀有T形槽，辐射贴片的下部的左右两侧相对称地设有梯形结构，所述接地板与所述介质基板的宽度相等。
[0006]所述T形槽的槽宽为3mm。
[0007]所述介质基板由环氧树脂板材料做成。
[0008]所述介质基板的相对介电常数为4.4，损耗正切值为0.02。
[0009]所述介质基板的规格尺寸为30_X35mm。
[0010]所述接地板的宽度为35mm。
[0011]与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是:
[0012]1.本发明天线在带宽为4GHz和6.5GHz频段工作时的E面和H面的辐射方向图分别呈近似“8”字形及接近全向辐射的特性，满足全向天线的设计要求。
[0013]2.本发明天线具有明显的带宽展宽效果，回波损耗低于-1OdB的可用带宽由之前3.09GHz—9GHz增加至3.09GHz—10.5GHz，并大幅度降低了中频时的回波损耗，提升了天线在中频频段的性能，从而提高了该天线的实用性，满足超宽带系统对天线设计的要求。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的结构示意图。
[0015]图2是是本发明的侧视结构示意图。
[0016]图3是本发明具体实施例的结构尺寸示意图。
[0017]图4是本发明天线中辐射贴片在有无T形槽状态下的回波损耗仿真结果。
[0018]图5(a)和图5(b)是本发明天线分别在4GHz和6.5GHz两个频率处的辐射方向图。
[0019]附图标记:1_接地板2-介质基板3-馈电网络4-辐射贴片5-T形槽6-梯形结构7-倒角
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明作进一步的描述:
[0021]如图1至图3所示，一种全向性的宽带单极子天线，包括接地板1、介质基板2、馈电网络3和辐射贴片4，介质基板2由常用的FR4(环氧树脂)板材料做成，相对介电常数为4.4，损耗正切值为0.02，厚度为1.6mm，天线的形状如图1所示，天线采用侧馈方式，输入阻抗为50 Ω。
[0022]本实施例中的天线是通过蚀刻方法制作在规格尺寸为30mmX35mmX1.6mm的介质基板2上，接地板I刻蚀于介质基板2—侧，介质基板2的另一侧刻蚀有馈电网络3和辐射贴片4，馈电网络3由微带线构成，接地板I为矩形结构并与介质基板等宽，宽度均为35mm，辐射贴片4上刻蚀有T形槽5，本实施例中T形槽5的槽宽为3mm。此外在辐射贴片4的上部的左右两侧相对称设有倒角7，在辐射贴片4的下部的左右两侧相对称地设有梯形结构6。
[0023]如图3所示为本发明天线经过优化设计后的具体的尺寸，参数如下:W = 30mm，Wl =2.5mm,W2 = 13.5mm, a =Imm,b = 2mm, aI = 3mm,bI = 4mm,a2 = 1mm,b 2 = 3mm,ff3 = 5mm,W4 =3.75mm，L = 35mm，LI = 14.5mm,L2 = 13.5mm,L3 = 12.5mm,L4 = 2.85mm，L5 = 1.6mm，介质基板2厚度为1.6mm，介质基板下面是矩形接地板。
[0024]图4中为所设计的天线的回波损耗及与不带T形槽的5天线仿真结果比较图。为了研究天线的全向辐射特性，运用全波三维电磁仿真，对天线在3.2、6.5GHz频率处进行仿真优化，得到天线在不同频率处的方向图(图5(a)和图5(b))，并对仿真结果进行了分析。
[0025]由图4可知天线在通过设置T形槽5进行优化过后，具有明显的带宽展宽效果，回波损耗低于-1OdB的可用带宽由之前3.09GHz—9GHz增加至3.09GHz—10.5GHz，并大幅度降低了中频时的回波损耗，提升了天线在中频频段的性能，从而提高了该天线的实用性，满足超宽带系统对天线设计的要求。经过仿真分析，在图5(a)和图5(b)中可以看出，天线在带宽为4GHz和6.5GHz频段工作时的E面和H面的辐射方向图分别呈近似“8”字形及接近全向辐射的特性，满足全向天线的设计要求。
[0026]本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对【具体实施方式】的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种全向性的宽带单极子天线，包括接地板、介质基板、馈电网络和辐射贴片，其特征在于，所述介质基板的厚度为1.6mm，接地板设于介质基板一侧，介质基板另一侧设有馈电网络和辐射贴片，所述辐射贴片的上部的左右两侧相对称设有倒角，辐射贴边的中部刻蚀有T形槽，辐射贴片的下部的左右两侧相对称地设有梯形结构，所述接地板与所述介质基板的宽度相等。2.根据权利要求1所述一种全向性的宽带单极子天线，其特征在于，所述T形槽的槽宽为 3mm。3.根据权利要求1所述一种全向性的宽带单极子天线，其特征在于，所述介质基板由环氧树脂板材料做成。4.根据权利要求1或3所述一种全向性的宽带单极子天线，其特征在于，所述介质基板的相对介电常数为4.4，损耗正切值为0.02。5.根据权利要求1或3所述一种全向性的宽带单极子天线，其特征在于，所述介质基板的规格尺寸为30_X 35_。6.根据权利要求1所述一种全向性的宽带单极子天线，其特征在于，所述接地板的宽度为35mm。
【文档编号】H01Q1/36GK106099329SQ201610519848
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月1日
【发明人】张明振, 金杰, 李茜
【申请人】天津大学