双频全向天线的制作方法

本发明涉及天线领域，特别涉及一种双频全向天线。

背景技术：

在无线局域网(英文名为wirelesslocalareanetworks，简写为wlan)的网络覆盖中，为了满足较小的天线尺寸和防止其它电磁波的干扰，同时覆盖多个通信频段的要求，双频和多频天线应运而生。现有的无线局域网的双频全向天线大部分采用两幅不同频率的天线装在一个天线壳子里，这样的结构势必造成天线体积大，安装难度增大，成本高，不适合批量生产，且两幅天线之间易产生干扰，调试难，产品使用的效果差。少部分双频全向天线由于未能很好的解决低驻波、低损耗、高增益和良好的方向性的问题，存在着带宽不够、增益不高、辐射性能指标差等问题，难于满足无线局域网站台设备在无线网络覆盖中的应用。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种体积较小、增益较高、结构较为简单、安装方便、成本低廉、易于规模生产的同时又具有双频段覆盖及优良的辐射性能指标的双频全向天线。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种双频全向天线，包括高频双面覆铜pcb板、同轴电缆和射频连接器，所述高频双面覆铜pcb板的正面设有第一2.4ghz频段辐射振子、第一5ghz频段辐射振子、分频合一线路、馈电连接点、第一2.4ghz频段传输线路和第一5ghz频段传输线路，所述第一2.4ghz频段传输线路设有多节2.4ghz频段阻抗变换线，所述第一5ghz频段传输线路设有多节5ghz频段阻抗变换线，所述高频双面覆铜pcb板的背面设有第二2.4ghz频段辐射振子、第二5ghz频段辐射振子、平衡-不平衡转换器、第二2.4ghz频段传输线路和第二5ghz频段传输线路，所述平衡-不平衡转换器设置在所述高频双面覆铜pcb板的背面的中间位置；

所述同轴电缆一端的外导体与所述第一2.4ghz频段传输线路焊接导通，内导体与所述馈电连接点焊接连通后通过所述分频合一线路分别连通所述第一2.4ghz频段传输线路和第一5ghz频段传输线路，所述第一2.4ghz频段传输线路还与所述第一2.4ghz频段辐射振子连通，所述第一5ghz频段传输线路还与所述第一5ghz频段辐射振子连通，所述同轴电缆的另一端与所述射频连接器连接导通并通过焊接固定；

所述分频合一线路中靠近所述第一2.4ghz频段辐射振子的一端设有三组第一开路线匹配线路，靠近所述第一5ghz频段辐射振子的一端设有两组第二开路线匹配线路，所述分频合一线路中靠近所述第一5ghz频段辐射振子的一端设有一个阻抗匹配器。

在本发明所述的双频全向天线中，所述第一2.4ghz频段辐射振子、第一5ghz频段辐射振子、第二2.4ghz频段辐射振子和第二5ghz频段辐射振子的高度均为1/4λ0，其中，λ0为中心频点的空间自由波长，所述第一2.4ghz频段辐射振子、第一5ghz频段辐射振子、第二2.4ghz频段辐射振子和第二5ghz频段辐射振子馈电后为所述双频全向天线的半波辐射振子。

在本发明所述的双频全向天线中，所述第一2.4ghz频段辐射振子和第一5ghz频段辐射振子以微带线印制在所述高频双面覆铜pcb板的正面上，所述第二2.4ghz频段辐射振子和第二5ghz频段辐射振子以微带线印制在所述高频双面覆铜pcb板的背面上。

在本发明所述的双频全向天线中，所述高频双面覆铜pcb板的厚度为0.80mm～1.20mm，长度为297.85mm～299.25mm，宽度为26.46mm～27.55mm。

在本发明所述的双频全向天线中，所述阻抗匹配器的长度为4.30mm～5.20mm，宽度为3.80mm～4.40mm。

在本发明所述的双频全向天线中，所述平衡-不平衡转换器的形状呈凸字形。

实施本发明的双频全向天线，具有以下有益效果：由于高频双面覆铜pcb板的正面的第一2.4ghz频段辐射振子11、第一5ghz频段辐射振子12和背面的第二2.4ghz频段辐射振子、第二5ghz频段辐射振子馈电后，则构成双频全向天线的半波辐射振子，同时由于高频双面覆铜pcb板的正面设有一组分频合一线路，可以把2.4ghz频段和5ghz频段通过分频合一线路连起来，可大大拓展天线频带的带宽，从而实现频段的多频和宽频特性；在传输线路阻抗匹配中，高频双面覆铜pcb板的正面设有多节阻抗变换线、开路线匹配线路和阻抗匹配器，高频双面覆铜pcb板的背面设有平衡-不平衡转换器，从而达到天线阻抗的完美匹配，使得该双频全向天线体积较小、增益较高、结构较为简单、安装方便、成本低廉、易于规模生产的同时又具有双频段覆盖及优良的辐射性能指标。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明双频全向天线一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中高频双面覆铜pcb板的正面结构示意图；

图3为所述实施例中高频双面覆铜pcb板的背面结构示意图；

图4为所述实施例中分频合一线路的结构示意图；

图5为所述实施例中平衡-不平衡转换器的结构示意图；

图6为所述实施例中实测的驻波图；

图7为所述实施例中双频全向天线在低频2450mhz实测的方向图示意图；

图8为所述实施例中双频全向天线在高频5500mhz实测的方向图示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了实现天线的双频特性和在高频段的宽频特性，以及减少高频段的损耗，并实现良好的驻波、增益和方向图，本发明提供了一种全新的双频全向天线，即适合于无线局域网的2.4ghz频段和5.0ghz频段站台设备使用的双频全向天线。在本发明双频全向天线实施例中，该双频全向天线的结构示意图如图1所示。图1中，该双频全向天线包括高频双面覆铜pcb板1、同轴电缆2和射频连接器3。本实施例中，该高频双面覆铜pcb板1的厚度为0.80mm～1.20mm，长度为297.85mm～299.25mm，宽度为26.46mm～27.55mm，高频双面覆铜pcb板1的厚度优选为1.0mm。阻抗匹配器133的长度为4.30mm～5.20mm，宽度为3.80mm～4.40mm。

图2为本实施例中高频双面覆铜pcb板的正面结构示意图。本实施例中，高频双面覆铜pcb板1的正面设有第一2.4ghz频段辐射振子11、第一5ghz频段辐射振子12、分频合一线路13、馈电连接点14、第一2.4ghz频段传输线路15和第一5ghz频段传输线路16，第一2.4ghz频段传输线路15设有多节2.4ghz频段阻抗变换线(参见图2中的第一2.4ghz频段阻抗变换线151和第二2.4ghz频段阻抗变换线152)，第一5ghz频段传输线路16设有多节5ghz频段阻抗变换线(参见图2中的第一5ghz频段阻抗变换线161和第二5ghz频段阻抗变换线162)。在传输线路的阻抗匹配中设计成有多节阻抗变换线，能在阻抗匹配方面起到耦合谐振的作用，从而达到天线阻抗的共轭匹配。

同轴电缆2一端的外导体与第一2.4ghz频段传输线路15焊接导通，内导体与馈电连接点14焊接连通后通过分频合一线路13分别连通第一2.4ghz频段传输线路15和第一5ghz频段传输线路16，第一2.4ghz频段传输线路15还与第一2.4ghz频段辐射振子11连通，第一5ghz频段传输线路16还与第一5ghz频段辐射振子12连通，同轴电缆2的另一端与射频连接器3连接导通并通过焊接固定。

图3为本实施例中高频双面覆铜pcb板的背面结构示意图。图3中，该高频双面覆铜pcb板1的背面设有第二2.4ghz频段辐射振子21、第二5ghz频段辐射振子22、平衡-不平衡转换器23、第二2.4ghz频段传输线路24和第二5ghz频段传输线路25，平衡-不平衡转换23器设置在高频双面覆铜pcb板1的背面的中间位置。

高频双面覆铜pcb板1的正面和背面的辐射振子的高度为1/4λ0(λ0为中心频点的空间自由波长)，高频双面覆铜pcb板1的正面和背面辐射振子馈电后则构成双频全向天线的半波辐射振子。具体而言，第一2.4ghz频段辐射振子11、第一5ghz频段辐射振子12、第二2.4ghz频段辐射振子21和第二5ghz频段辐射振子22的高度均为1/4λ0，其中，λ0为中心频点的空间自由波长，第一2.4ghz频段辐射振子11、第一5ghz频段辐射振子12、第二2.4ghz频段辐射振子21和第二5ghz频段辐射振子22馈电后为双频全向天线的半波辐射振子。

图4为本实施例中分频合一线路的结构示意图，图4中，分频合一线路13中靠近第一2.4ghz频段辐射振子11的一端设有三组第一开路线匹配线路131，靠近第一5ghz频段辐射振子12的一端设有两组第二开路线匹配线路132，分频合一线路13中靠近第一5ghz频段辐射振子12的一端设有一个阻抗匹配器133。在分频合一线路13中设置多组开路线匹配线路和阻抗匹配器133能实现多频合一和获得较大的带宽及改善辐射性能指标的效果，能获得良好的宽频特性，在电压驻波比比较低的前提下，能获得相对较宽的频带宽度和方向图特性，能够很好的满足运营商通信系统的要求。

图5为本实施例中平衡-不平衡转换器的结构示意图，本实施例中，平衡-不平衡转换器23的形状呈凸字形。采用平衡-不平衡转换器23的设计，既可增加带宽，同时在阻抗的匹配方面也起到了耦合谐振的作用，使得电流的不平衡变为平衡，形成宽频带和低驻波的特性，从而达到天线阻抗的共轭匹配。

本发明的双频全向天线是一款应用在无线局域网覆盖的站台设备上，利用介质微带技术、多频和宽频带技术、分频合一技术和阻抗匹配技术，使无线局域网的设备，工作于中心频率为2.4ghz(2400mhz～2500mhz)及5.0ghz(5150mhz～5850mhz)两个频段，使得设备可发射和接收的中心频率为2.4ghz和5.0ghz两个频段的信号，并达到在一个端口上实现双频谐振的功效，实现双频段的通信用途。本发明的双频全向天线的体积较小、增益较高、结构较为简单、安装方便、成本低廉、易于规模生产的同时又具有双频段覆盖及优良的辐射性能指标。

值得一提的是，本实施例中，第一2.4ghz频段辐射振子11和第一5ghz频段辐射振子12以微带线印制在高频双面覆铜pcb板1的正面上，第二24ghz频段辐射振子21和第二5ghz频段辐射振子22以微带线印制在高频双面覆铜pcb板1的背面上。

本发明的双频全向天线的样品经多次改进和完善，最后经仪器的检测验证，实现在一个端口里面双频的谐振，频率范围为2400mhz～2500mhz/5150mhz-5850mhz，驻波比在1.7以下(行业标准要求2.0以下)，低频段2400mhz～2500mhz增益达5dbi(行业标准要求4dbi)，高频段5150mhz～5850mhz增益达6dbi(行业标准要求5dbi)，且水平面方向图的不圆度在±1db之内(行业标准要求水平面方向图的不圆度在±2db之内)，如图6、图7和图8所示，图6为本实施例中实测的驻波图；图7为本实施例中双频全向天线在低频2450mhz实测的方向图示意图；图8为本实施例中双频全向天线在高频5500mhz实测的方向图示意图。

本发明的双频全向天线的性能指标远远好于同类型天线；该双频全向天线不但性能指标优良，而且体积较小，重量较轻，安装方便，且成本较低，易于规模化生产，能满足在无线局域网同时覆盖两个通信频段的需求，同时也能满足设备运营商低成本和高性能的要求，且具有结构简单和高性能等特点。

总之，与现有技术比较，本发明的双频全向天线的优点如下：1)突破传统全向天线单一频段系统辐射的局限性，能解决传统双频全向天线难加工、难调试、成本高和性能差的问题，能实现多频段和宽频带的全向辐射。2)成本低廉，制作简单，易于规模生产。3)体积较小，重量较轻，便于天线的安装。4)损耗较小，增益较高，方向图不圆度较好，驻波比低，能减少天线的调试时间，提高生产效率。5)天线双频段覆盖，能弥补同类型天线频带窄的不足，满足电信设备商对多个通信频段覆盖的需求，同时也能满足设备运营商低成本和高性能的要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。