一种GPS/WiMax五频段天线的制作方法

本发明涉及贴片天线设计领域，尤其涉及一种gps/wimax五频段天线。

背景技术：

天线是任何无线电系统必不可少的组件。它的功能是辐射或接收无线电波。换句话说，它把由传输线传输的导行波转化为自由空间的无线电波(在接收系统中，做相反转化)。从而，实现信息在任意位置间传播。微带天线是在带有导体接地板的介质基片上贴加导体薄片而形成的天线，它利用微带线或同轴线等馈电。微带天线的辐射是：在导体贴片与接地板之间激励起电磁场，并通过贴片四周与接地板之间的缝隙向外辐射，辐射场是贴片边沿与接地板之间的缝隙场产生的。因此，微带天线可以看成是一种缝隙天线。微带天线由于其低剖面、低成本；并可制成多功能、可共形的天线；可集成到无线电设备内部；尺寸也可大可小等明显优势，己经广泛应用于空间技术、可移动卫星通信、环境测控设备、共形相控阵以及手持通信设备等，由于微带天线便于集成化，它在毫米波段的优势是明显的。

近年来，伴随无线通信系统的高速率，大容量，多功能的发展趋势，天线作为无线通信系统中的重要组成部分，其设计技术的发展也在诸多方面得到体现。例如：天线的小型化，宽频化，智能化等等。微带天线因为具有许多优点和广泛的应用，也受到了普遍的关注。但是较窄的带宽是它的缺点，所以在微带天线的设计过程中如何延展带宽并且进一步微型化是移动终端设备宽带天线设计技术的难点之一。

技术实现要素：

本发明为了克服现有技术不足，提供一种gps/wimax五频段天线。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种gps/wimax五频段天线，其特征在于包括辐射贴片、微带馈线(4)、介质基板(5)、接地板(6)。辐射贴片由一个矩形贴片(2)以及与矩形贴片相连的两个行波偶极子贴片(3)和长矩形偶极子贴(1)片组成，微带馈线(4)与矩形贴片(2)的底端相连，辐射贴片与微带馈线(4)置于fr4介质基板(5)上，“山”型接地板(6)置于fr4介质基板(5)下方，天线馈电点位于微带馈线底端。fr4介质基板(5)长度为14~18mm，宽度为17~21mm，厚度为1.6~2.4mm。较宽的矩形贴片(4)的长度为6~10mm，宽度为4~7mm。较窄的矩形贴片(2)的长度为4~8mm，宽度为2~5mm。长矩形贴片(1)的长度为1~3mm，宽为14~18mm。行波贴片(3)的宽度为0.6~1mm，且垂直方向上的行波贴片的长度为4~6mm，在水平方向的行波贴片的长度为0.7~1.2mm，且行波贴片和其他贴片的缝隙宽度g1为0.3~0.5mm，g2为0.4~0.7mm，g3为0.5~0.7mm。fr4介质基板(5)下方的“山”型接地板(6)每个长条矩形的长为7~12mm，宽为1~3mm。

附图说明

图1是gps/wimax五频段天线结构示意图；

图2是gps/wimax五频段天线结构仰视图；

图3是gps/wimax五频段天线的s11性能曲线；

图4是1.5ghz频率时天线的电流分布；

图5是4ghz频率时天线的电流分布；

图6是5.4ghz频率时天线的电流分布；

图7是1.5ghz频率时天线的方向图；

图8是4ghz频率时天线的方向图；

图9是5.4ghz频率时天线的方向图。

具体实施方式

天线包括馈电点、辐射贴片、介质基板和接地板。辐射贴片由两个尺寸不同的矩形贴片以及与矩形贴片相连的两个行波偶极子和长矩形偶极子贴片组成。介质基板为fr4，馈电方式为微带馈线，特性阻抗为50，天线结构如图1和图2所示。

采用多种间距的缝隙偶极子贴片的方法进一步实现多频段，提高天线辐射效率的目的，由图三可知此天线具有三个频段且每个频段的带宽都大于1ghz，完美覆盖了gps的中心频率为1.227ghz和1.575ghz的两个频段，以及wimax中心频率为2.6ghz、3.5ghz和5.5ghz的三个频段。

通过对天线进行设计和分析，得到天线的尺寸。其中fr4介质基板(5)长度为14~18mm，宽度为17~21mm，厚度为1.6~2.4mm。较宽的矩形贴片(4)的长度为6~10mm，宽度为4~7mm。较窄的矩形贴片(2)的长度为4~8mm，宽度为2~5mm。长矩形贴片(1)的长度为1~3mm，宽为14~18mm。行波贴片(3)的宽度为0.6~1mm，且垂直方向上的行波贴片的长度为4~6mm，在水平方向的行波贴片的长度为0.7~1.2mm，且行波贴片和其他贴片的缝隙宽度g1为0.3~0.5mm，g2为0.4~0.7mm，g3为0.5~0.7mm。fr4介质基板(5)下方的“山”型接地板(6)每个长条矩形的长为7~12mm，宽为1~3mm。

实施例1

一种gps/wimax五频段天线：

天线包括馈电点、辐射贴片、介质基板和接地板。辐射贴片由两个尺寸不同的矩形贴片以及与矩形贴片相连的两个行波偶极子和长矩形偶极子贴片组成。介质基板为fr4，馈电方式为微带馈线，特性阻抗为50，天线结构图如图1和图2所示。

通过仿真软件cst对天线进行优化设计和仿真分析，最后得到天线的优化尺寸。其中fr4介质基板(5)长度为16mm，宽度为16mm，厚度为2mm。较宽的矩形贴片(4)的长度为8mm，宽度为6.5mm。较窄的矩形贴片(2)的长度为6mm，宽度为4mm。长矩形贴片(1)的长度为2mm，宽为16mm。行波贴片(3)的宽度为0.8mm，且垂直方向上的行波贴片的长度为5mm，在水平方向的行波贴片的长度为0.9mm，且行波贴片和其他贴片的缝隙宽度g1为0.425mm，g2为0.55mm，g3为0.7mm。fr4介质基板(5)下方的“山”型接地板(6)每个长条矩形的长为10mm，宽为3mm。

采用多种间距的缝隙偶极子贴片的方法进一步实现多频段，提高天线辐射效率的目的，由图3可知此天线具有三个频段且每个频段的带宽都大于1ghz，完美覆盖了gps的中心频率为1.227ghz和1.575ghz的两个频段，以及wimax中心频率为2.6ghz、3.5ghz和5.5ghz的三个频段。

其中图4表示1.5ghz频率时天线的电流分布，图5表示4ghz频率时天线的电流分布，图6表示5.4ghz频率时天线的电流分布，图7表示1.5ghz频率时天线的方向图，图8表示4ghz频率时天线的方向图，图9表示5.4ghz频率时天线的方向图。

技术特征：

技术总结
本发明公开发明了一种GPS/WiMax五频段天线。它包括辐射贴片、微带馈线、介质基板、接地板。辐射贴片由一个矩形贴片以及与矩形贴片相连的两个行波偶极子贴片和长矩形偶极子贴片组成，微带馈线与矩形贴片的底端相连，辐射贴片与微带馈线置于FR4介质基板上，“山”型接地板置于FR4介质基板下方，天线馈电点位于微带馈线底端。本发明的GPS和WiMax五频段天线具有结构简单紧凑，制作方便特点，满足无线通信应用需要。

技术研发人员：李绍和;李九生
受保护的技术使用者：中国计量大学
技术研发日：2018.07.26
技术公布日：2018.12.11