用于wlan和wimax的双频段mimo倒f天线的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于WLAN和WIMAX的双频段MIMO倒F天线,包括基板（1）、接地面（2）、两个辐射单元（4）、馈源（5），其中所述基板（1）由铜面所覆盖形成接地面（2）；在接地面（2）的两个平行面上分别去除铜面形成两个凹槽（3）；将两个辐射单元（4）分别放置在两个凹槽（3）内；所述每个辐射单元（4）一端连接有铜块（7），利用铜块（7）与凹槽（3）底部的接地面（2）接触实现接地；所述馈源（5）用于为每个辐射单元（4）提供馈电。本发明的天线工作频率在3.51-3.67GHz、5.72-5.86GHz范围内，谐振频率分别为3.6GHz和5.8GHz，在双频段均能同时接收和发射来自多个方向的信号，具有较好的MIMO功能。
【专利说明】用于WLAN和WIMAX的双频段MI MO倒F天线
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种MMO天线，具体涉及一种应用于WLAN和WIMAX的双频段MMO倒F天线，属于通信中倒F天线领域。
【背景技术】
[0002]随着无线电通讯行业飞速发展，无线通信装置已被大量地使用在人们日常生活的电子产品中，诸如笔记本电脑、智能手机、车载电子导航系统等。无线通信装置通常配置在电子产品内部，以内置型天线对外进行数据发送和接收。内置型天线主要包括微带天线、倒F天线、平面螺旋天线等，倒F天线具有体积小、结构简单、易于匹配和制作成本低等优点，因此被广泛应用于蓝牙、WLAN和WIMAX等无线通信领域。
[0003]近年来，无线局域网(WirelessLocalAreaNetworks, WLAN)得到了广泛的应用，WLAN是利用无线通信技术在空中传输数据、话音和视频信号，使用户可以灵活地交换信息，基于IEEE802.11标准的无线局域网，允许在局域网络环境中使用无需授权的ISM(IndustrialScientificMedical)频段中的 5.8GHz (5.725-5.825GHZ)射频波段，在此频段可进行免费无线连接，在诸如家庭、办公场所、宾馆及机场等众多场合得到广泛应用。
[0004]全球微波互联接入(WorldwidelnteroperabilityforMicrowaveAccess,WIMAX)也是一项新兴的宽带无线接入技术，该技术基于IEEE802.16标准，能提供面向互联网的高速连接，数据传输距离最大可达50公里，目前WIMAX主要工作在2.5-2.69GHZ、3.4-3.69GHZ和 5.25-5.85GHZ 频段。
[0005]MMO表示多输入多输出，在第四代移动通信技术标准中被广泛采用，在新一代WLAN标准中，通常用于IEEE802.1 In，但也可以用于其他802.11技术。MMO允许多个天线同时发送和接收多个空间流，并能够区分发往或来自不同空间方位的信号，从而使空间成为一种可以用于提高性能的资源，并能够增加无线系统的覆盖范围。
[0006]对于应用于WLAN和WIMAX领域的天线，要求具有电磁波辐射全向性、低损耗等特点，同时，由于应用背景的限制，无线通信设备的终端越来越向小型化、多功能化等方向发展，因此对于终端天线的设计也提出了小型化、多频带以及天线对不同方向的信号有良好的接收和发射功能等要求。
[0007]对于申请号为201010131036.5的专利申请文件中，公开了一种双频倒F型天线，通过双频倒F型天线的低频振子呈弯曲状，从而减小了天线的尺寸，达到了笔记本电脑机构设计的发展趋势的需求。但是，它结构单一，不易接收多个方向的信号。而在专利号为ZL200920118137.1的专利文件中，公开了一种二元平面倒F天线阵列，通过利用两个平面倒F天线的相邻内边与通槽共同构成一个λ /2槽天线，但是它存在中心工作频率单一、设计较为复杂及无MMO功能，且不易与当今灵活多变的通信设备相结合的缺点。
[0008]因此，增加倒F天线的中心工作频率以及改变倒F天线的结构使其满足更多通信设备，并进一步扩大倒F天线的应用范围就成为了必须解决的关键问题。
【发明内容】
[0009]本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种用于WLAN和WIMAX的双频段MMO倒F天线，采用两个空间距离相近、激励电流相位分布相差180度的辐射单元天线技术，该天线工作频率在3.51-3.67GHz,5.72-5.86GHz范围内，谐振频率分别为3.6GHz和5.8GHz，天线在3.6GHz频段和5.8GHz频段均既能够同时接收来自多个方向的信号，也能够同时向多个方向发射信号，即具有较好的MMO功能。
[0010]本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题:
[0011]用于WLAN和WIMAX的双频段MMO倒F天线，包括基板、接地面、两个辐射单元、馈源，其中所述基板由铜面所覆盖形成接地面；在所述接地面的两个平行面上分别去除铜面形成两个凹槽，且两个凹槽呈中心对称设置；将两个辐射单元对称地分别放置在两个凹槽内；所述每个辐射单元一端连接有铜块，在凹槽上与铜块对应位置处设有第一开孔，所述铜块穿过第一开孔与凹槽底部的接地面接触实现接地；所述馈源用于为每个辐射单元提供馈电。
[0012]作为本发明的一种优选技术方案:将所述接地面的前表面切除，用于增加天线增益。
[0013]作为本发明的一种优选技术方案:还包括用于降低回波损耗的短路接线，所述短路接线的一端连接接地面，短路接线的另一端连接辐射单元；所述短路接线包括内短路接线和外短路接线。
[0014]作为本发明的一种优选技术方案:在所述两个凹槽上与辐射单元对应位置处设有第二开孔，所述馈源位于第二开孔内且与辐射单元连接提供馈电。
[0015]作为本发明的一种优选技术方案:所述第二开孔对应辐射单元馈点设置，所述馈源穿过第二开孔直接连接辐射单元馈点。
[0016]作为本发明的一种优选技术方案:所述天线的工作频率在3.51-3.67GHz和
5.72-5.86GHz范围内，谐振频率分别为3.6GHz和5.8GHz。
[0017]作为本发明的一种优选技术方案:所述两个辐射单元均由铜面组成的F形天线构成。
[0018]作为本发明的一种优选技术方案:所述基板用FR4材料制成。
[0019]作为本发明的一种优选技术方案:所述基板为长方体结构。
[0020]作为本发明的一种优选技术方案:所述第一开孔和第二开孔均为长方体孔。
[0021]本发明采用上述技术方案，能产生如下技术效果:
[0022]本发明的用于WLAN和WIMAX的双频段MMO倒F天线，采用两个空间距离相近的辐射单元，结合激励电流相位分布相差180度的辐射单元天线技术，使得该天线工作频率可以在3.51-3.67GHz,5.72-5.86GHz范围内，谐振频率分别为3.6GHz和5.8GHz，天线在3.6GHz频段和5.8GHz频段均既能够同时接收来自多个方向的信号，也能够同时向多个方向发射信号，即具有较好的MMO功能。并且，一定程度上提高了稳定性、降低天线的回波损耗，实现低损耗、全向性，可广泛用于蓝牙和无线局域网等无线通信领域。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是本发明的用于WLAN和WIMAX的双频段MMO倒F天线的结构示意图。[0024]图2是本发明的俯视图。
[0025]图3是本发明的天线辐射单元为端口的馈电情况下的S(l，I)参数的仿真曲线图。
[0026]图4是本发明的天线辐射单元为端口的馈电情况下的S(2，2)参数的仿真曲线图。
[0027]图5是本发明天线辐射单元为端口的馈电情况下的驻波比参数的仿真曲线图。
[0028]其中标号解释:1-基板，2-接地面，3-凹槽，4-辐射单元，5-馈源，6_第二开孔，7-铜块，8-第一开孔，9-内短路接线，10-外短路接线。
【具体实施方式】
[0029]下面结合说明书附图对本发明的实施方式进行描述。
[0030]参照图1，本发明设计了 一种用于WLAN和WIMAX的双频段MMO倒F天线，包括基板1、接地面2、两个辐射单元4、馈源5，其中所述基板I由铜面所覆盖形成接地面2 ;在所述接地面2的两个平行面上分别去除铜面形成两个凹槽3，且两个凹槽3呈中心对称设置；即在接地面2的上、下表面中心对称地切除部分铜面，得到两个凹槽3。将两个辐射单元4对称地分别放置在两个凹槽3内；两个辐射单元4的形状相同，即均由铜面组成的F形天线构成。所述每个辐射单元4 一端连接有铜块7，通过铜块7使得辐射单元能够实现接地，为了实现铜块7接地，在凹槽3上与铜块7对应位置处设有第一开孔8，所述铜块7穿过第一开孔8与凹槽3底部的接地面2接触实现接地；所述馈源5用于为每个辐射单元4提供馈电；通过两个辐射单元4的分部并结合电磁波辐射相位分布相差180度得到双频段天线。
[0031]基板I可以为长方体结构，基板I的两侧具有相同的结构，且呈中心称地分设置，两个辐射单元4在分别位于上、下表面不相交，但是其两个馈源提供的电流相位差为180度，使得两个辐射单元的电磁波辐射方向正交。
[0032]将所述接地面2的前表面切除，切除前表面可以减少铜面对天线所发射和接收电磁波的吸收作用，从而增加天线的增益。前表面从图1中看是基板I面对观看者所能见的面。
[0033]在每个凹槽3上切去两个大小不等的长方体，得到长方体的用于接地的第一开孔8和用于放置馈源5的第二开孔6，但孔不限于长方体结构，其剖面矩形如图2所示。
[0034]每个辐射单元4的一端连接铜块7，其属于天线辐射单元的一部分，第一开孔8设置在凹槽3上与铜块7对应位置处，使得铜块7可以放置在第一开孔8内，铜块7可以穿过第一开孔8与接地面5接触提供更好的接地。
[0035]第二开孔6用于放置馈源5，其是在每个凹槽3上与辐射单元4对应位置处设置，实现馈电供应。若第二开孔6位于辐射单元4馈点处，馈源5穿过第二开孔6直接连接辐射单元4馈点，缩短馈源5与辐射单元馈点距离，可以更好地提高供电稳定性。
[0036]天线还包括用于降低回波损耗的短路接线，短路接线的一端连接接地面2，短路接线的另一端连接辐射单元4 ;短路接线包括内短路接线9和外短路接线10，均为铜面，作用为降低天线的回波损耗。
[0037]本发明采用两个空间距离相近的辐射单元，结合现有技术中公知的激励电流相位分布相差180度技术组建天线，该天线的工作频率在3.51-3.67GHz和5.72-5.86GHz范围内，谐振频率分别为3.6GHz和5.8GHz ο
[0038]为了验证本发明的天线能够在双频段同时接收来自多个方向的信号，也能够同时向多个方向发射信号，特以实验进行证明。
[0039]按照图1所示结构组建天线，上述天线基板I采用长方体结构，可以用普通的FR4材料制成，厚度为2.6mm,长度为53.0mm,宽度为9.15mm,长方体第一开孔8的剖面矩形长度为2.1mm,宽度为1.8mm,长方体第二开孔6的剖面矩形长度为1.8mm,宽度为1.8mm,基板I为铜面所覆盖，作为接地面2,厚度为0.018_。
[0040]参照图3给出了天线两个辐射单元为端口的馈电情况下的S (I, I)参数的仿真曲线图，参照图4，给出了天线辐射单元为端口的馈电情况下的S (2，2)参数的仿真曲线图，从图中可以看到天线辐射单元4频率带宽分别为3.51-3.67GHz,5.72-5.86GHz，天线的谐振频率分别为3.6GHz和5.8GHz。
[0041]参照图5给出了天线辐射单元4为端口的馈电情况下的驻波比参数的仿真曲线图，从图中可以看到天线的驻波比系数VSWR1、VSWR2在3.51-3.67GHz、5.72-5.86GHz波段均小于2.0:1，均能满足WLAN和WIMAX的指标需求。
[0042]本发明的设计参数是在一定的理论分析的基础上选择的，实验结果表明效果良好。此实施例实验结果表明，天线在中心工作频率为3.6GHz处工作频段为3.51GHz至
3.67GHz，S11回波损耗为-18.49dB, S22回波损耗为-19.96dB，在中心工作频率为5.8GHz处工作频段为5.71GHz至5.86GHz，S11回波损耗为-18.53dB, S22回波损耗为-18.45dB,因此，在3.6GHz频段和5.8GHz频段均既能够同时接收来自多个方向的信号，也能够同时向多个方向发射信号，实现低损耗、全向性，可用于蓝牙和无线局域网等无线通信领域。
[0043]上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
【权利要求】
1.用于WLAN和WIMAX的双频段MMO倒F天线，其特征在于:包括基板(I)、接地面(2)、两个辐射单元(4)、馈源(5)，其中所述基板(I)由铜面所覆盖形成接地面(2);在所述接地面(2)的两个平行面上分别去除铜面形成两个凹槽(3)，且两个凹槽(3)呈中心对称设置；将两个辐射单元(4)对称地分别放置在两个凹槽(3)内；所述每个辐射单元(4) 一端连接有铜块(7)，在凹槽(3)上与铜块(7)对应位置处设有第一开孔(8)，所述铜块(7)穿过第一开孔(8)与凹槽(3)底部的接地面(2)接触实现接地；所述馈源(5)用于为每个辐射单元(4)提供馈电。
2.根据权利要求1所述用于WLAN和WIMAX的双频段MIMO倒F天线，其特征在于:将所述接地面(2)的前表面切除，用于增加天线增益。
3.根据权利要求1所述用于WLAN和WIMAX的双频段MMO倒F天线，其特征在于:还包括用于降低回波损耗的短路接线，所述短路接线的一端连接接地面(2)，短路接线的另一端连接辐射单元(4);所述短路接线包括内短路接线(9)和外短路接线(10)。
4.根据权利要求1或2所述用于WLAN和WIMAX的双频段MIMO倒F天线，其特征在于:在所述两个凹槽(3)上与辐射单元(4)对应位置处设有第二开孔(6)，所述馈源(5)位于第二开孔(6)内且与辐射单元(4)连接提供馈电。
5.根据权利要求4所述用于WLAN和WIMAX的双频段MIMO倒F天线，其特征在于:所述第二开孔(6)对应辐射单元(4)馈点设置，所述馈源(5)穿过第二开孔(6)直接连接辐射单元(4)馈点。
6.根据权利要求1所述用于WLAN和WIMAX的双频段MIMO倒F天线，其特征在于:所述天线的工作频率在3.51-3.67GHz和5.72-5.86GHz范围内，谐振频率分别为3.6GHz和5.8GHz。
7.根据权利要求1所述用于WLAN和WIMAX的双频段MIMO倒F天线，其特征在于:所述两个辐射单元(4)均由铜面组成的F形天线构成。
8.根据权利要求1所述用于WLAN和WIMAX的双频段MIMO倒F天线，其特征在于:所述基板(I)用FR4材料制成。
9.根据权利要求1所述用于WLAN和WIMAX的双频段MIMO倒F天线，其特征在于:所述基板(I)为长方体结构。
10.根据权利要求4所述用于WLAN和WIMAX的双频段MIMO倒F天线，其特征在于:所述第一开孔(8)和第二开孔(6)均为长方体孔。
【文档编号】H01Q21/30GK103647142SQ201310593675
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月21日 优先权日:2013年11月21日
【发明者】李家强, 游小龙, 李垚, 朱勇安, 丁清源, 唐於烽 申请人:南京信息工程大学