一种中心工作频率为915MHz和2.44GHz的小型化双频天线的制作方法

本实用新型涉及一种中心工作频率为915MHz和2.44GHz的小型化双频天线，涉及天线领域。

背景技术：

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，其英文名“Internet of things（IoT）”，代表着物体相连的含义。其深层意义包括：利用各种智能传感设备采集到的信息与互联网结合，实现任意物品之间可以进行信息交换和通信。物联网在近几年已经得到迅速发展，受到各国政府，企业和学术界的广泛研究。

文献“林芳. NB-IoT物联网覆盖增强技术及其在远程抄表系统中应用[J]. 电子世界，2017，(14)：124-126.”和文献“陈立军，刘利彬等.基于物联网技术的智能抄表系统的方法研究[J].数字技术与应用，2014，(1)： 128-129.”中提出，基于窄带物联网（NB-IOT）的无线抄表系统是物联网成功的一种应用场合，无线抄表系统可实现电表抄收、付费管理、电量控制、远程监控等功能，已经得到政府和企业界的大量的推广和应用。

文献“赵庆平. 一种超高频视频识别天线的设计[J]. 电视技术，2013，( 37)：144-146.”， “汪仲清等. 一种应用于WLAN的左手材料微带线[J]. 电视技术,2013,( 37): 141-143.”和“周鑫. 适用于物联网多频段天线的矩形微带天线设计[J]. 电子器件，2017，(40)：152-156.”中提出，国内运营商已经在加速推进NB-IOT商用部署，中国联通已经在国内多个城市部署工作频率为900 MHz的NB-IOT试验网，在当前运营商的强力推动下，NB-IOT网络普及将不会太远。射频天线是物联网必不可少的一种器件。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种中心工作频率为915MHz和2.44GHz的小型化双频天线，具有既能满足NB-IOT的无线抄表系统天线需求，也适用于室内WiFi天线需求的特点。

根据本实用新型提供的一种中心工作频率为915MHz和2.44GHz的小型化双频天线，包括至少一组天线单元，每组天线单元包括两个轴对称的天线单元结构；所述天线单元结构包括偶极子和匹配枝节；

所述偶极子包括第一偶极子和第二偶极子；

所述第一偶极子包括第一直线臂、第二直线臂和第三直线臂；所述第一直线臂和第二直线臂平行，第三直线臂垂直连接于第一直线臂和第二直线臂同一侧的一端，且第一直线臂和第二直线臂构成第一“L” 形结构，第二直线臂和第三直线臂构成第二“L”形结构；

所述第二偶极子包括第四直线臂，与第一直线臂平行；还包括设置于第一直线臂与第四直线臂远离第二直线臂的一端的端部外侧对齐连接构成第五直线臂；所述第五直线臂垂直于第一直线臂和第四直线臂；

所述匹配枝节包括第六直线臂和第七直线臂；所述第六直线臂和第七直线臂垂直相接构成第三“L”形结构；所述第六直线臂和第四直线臂垂直相接构成第四“L”形结构；

两个天线单元结构关于靠近第六直线臂且与第六直线臂平行的对称轴轴对称；

所述第一直线臂的臂长Lp1为35mm~36mm，宽度W1为1.4mm~1.6mm；所述第二直线臂的臂长Lp2为15mm~16mm，宽度W1为1.4mm~1.6mm；所述第三直线臂的臂长Lp3为13mm~13.4mm，宽度W2为2.8mm~3.2mm；所述第四直线臂的臂长Lp4为30mm~31mm，宽度W3为0.9mm~1.1mm；所述第五直线臂的臂长L2为3.2mm~3.8mm，宽度W6为0.9mm~1.1mm；所述第六直线臂的臂长L4为5.8mm~6.2mm，宽度W4为3.8mm~4.2mm；所述第七直线臂的臂长L3为4.8mm~5.2mm，宽度W5为1.8mm~2.2mm；所述两个天线单元结构边缘之间的间距宽度Wg为1.8mm~2.2mm。

所述第一直线臂的臂长Lp1为35.5 mm，宽度W1为1.5mm；所述第二直线臂的臂长Lp2为15.8mm，宽度W1为1.5mm；所述第三直线臂的臂长Lp3为13.2mm，宽度W2为 3mm；所述第四直线臂的臂长Lp4为30.5mm，宽度W3为1mm；所述第五直线臂的臂长L2为3.5mm，宽度W6为1mm；所述第六直线臂的臂长L4为6mm，宽度W4为4mm；所述第七直线臂的臂长L3为5mm，宽度W5为2mm；所述两个天线单元结构边缘之间的间距宽度Wg为2mm。

所有的直线臂均为微带线直线臂。

采用介电常数εr=4.5的板材为介质基板。

所述介质基板的厚度h为1.6mm。

所述介质基板的为聚四氟乙烯FR4板材。

与现有技术相比，本实用新型实现了中心工作频率为915MHz和2.44GHz的小型化双频天线结构，面向物联网无线抄表天线，既能满足NB-IOT的无线抄表系统天线需求，也适用于室内WiFi天线需求，对于将电表系统与室内家居用品互连，构建智能家居网络有重大意义。

附图说明

图1为本实用新型其中一实施例的一组天线单元结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本说明书（包括任何摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1所示，一种中心工作频率为915MHz和2.44GHz的小型化双频天线，包括至少一组天线单元，每组天线单元包括两个轴对称的天线单元结构；所述天线单元结构包括偶极子和匹配枝节；

所述偶极子包括第一偶极子和第二偶极子；

所述第一偶极子包括第一直线臂、第二直线臂和第三直线臂；所述第一直线臂和第二直线臂平行，第三直线臂垂直连接于第一直线臂和第二直线臂同一侧的一端，且第一直线臂和第二直线臂构成第一“L” 形结构，第二直线臂和第三直线臂构成第二“L”形结构；

所述第二偶极子包括第四直线臂，与第一直线臂平行；还包括设置于第一直线臂与第四直线臂远离第二直线臂的一端的端部外侧对齐连接构成第五直线臂；所述第五直线臂垂直于第一直线臂和第四直线臂；

所述匹配枝节包括第六直线臂和第七直线臂；所述第六直线臂和第七直线臂垂直相接构成第三“L”形结构；所述第六直线臂和第四直线臂垂直相接构成第四“L”形结构；

两个天线单元结构关于靠近第六直线臂且与第六直线臂平行的对称轴轴对称；

所述第一直线臂的臂长Lp1为35mm~36mm，宽度W1为1.4mm~1.6mm；所述第二直线臂的臂长Lp2为15mm~16mm，宽度W1为1.4mm~1.6mm；所述第三直线臂的臂长Lp3为13mm~13.4mm，宽度W2为2.8mm~3.2mm；所述第四直线臂的臂长Lp4为30mm~31mm，宽度W3为0.9mm~1.1mm；所述第五直线臂的臂长L2为3.2mm~3.8mm，宽度W6为0.9mm~1.1mm；所述第六直线臂的臂长L4为5.8mm~6.2mm，宽度W4为3.8mm~4.2mm；所述第七直线臂的臂长L3为4.8mm~5.2mm，宽度W5为1.8mm~2.2mm；所述两个天线单元结构边缘之间的间距宽度Wg为1.8mm~2.2mm。

该小型化双频天线面向物联网无线抄表系统，为一种全向小型化双频天线，通过软件Microwave Studio CST的仿真优化下，得到天线的最优结构尺寸。在图1所示的具体实施例中，所设计天线以y轴为对称轴，对称设置在介质基板上表面，其对称的结构间距为Wg。

所述第一直线臂的臂长Lp1为35. 5mm，宽度W1为1.5mm；所述第二直线臂的臂长Lp2为15.8mm，宽度W1为1.5mm；所述第三直线臂的臂长Lp3为13.2mm，宽度W2为 3mm；所述第四直线臂的臂长Lp4为30.5mm，宽度W3为1mm；所述第五直线臂的臂长L2为3.5mm，宽度W6为1mm；所述第六直线臂的臂长L4为6mm，宽度W4为4mm；所述第七直线臂的臂长L3为5mm，宽度W5为2mm；所述两个天线单元结构边缘之间的间距宽度Wg为2mm。

本实用新型天线结构使用微波仿真软件Microwave Studio CST来优化参数，天线的馈电位置设于最长偶极子的始端，馈电方法为离散端口馈电。本方案结构通过优化长臂偶极子的尺寸来获得中心频率为915 MHz的工作带宽，通过优化短偶极子的臂长来获得2.44GHz的工作带宽，这种设计方法简单并且易于调节阻抗匹配。L型匹配枝节的作用是协调天线的阻抗匹配，当在优化长臂偶极子以及短臂偶极子的过程中，适当改变匹配枝节的尺寸可以有效的达到设计目的。

作为本实用新型的一种实施方式，所有的直线臂均为微带线直线臂。

作为本实用新型的一种实施方式，采用介电常数εr=4.5的板材为介质基板。

作为本实用新型的一种实施方式，所述介质基板的厚度h为1.6mm。

作为本实用新型的一种实施方式，所述介质基板的为聚四氟乙烯FR4板材。

在图1所示的具体实施方式中，为节省成本，选取相对介电常数εr=4.5，厚度h=1.6mm的聚四氟乙烯FR4板材为介质基板。