一种共面波导馈电的屋形多频天线的制作方法

本发明属于通信设备领域，具体涉及一种共面波导馈电的屋形多频天线。

背景技术：

近年来,无线通信技术飞速进步,出现了wpan(无线个人局域网通讯技术)。wpan是一种采用无线连接的个人局域网，工作范围一般是在10米以内。它被用在诸如手机、计算机等个人设备之间的通讯。无线个人局域网中有各种不同的无线通讯技术,例如：蓝牙、zigbee等，它们有规定的频率标准。这些频率标准中有符合ieee802.15.4/4g标准的sub-ghz频段，也有2.4ghz频段。由于有各种频率标准同时存在，常规单频段天线，不能满足某些多频段wpan通信应用领域的要求。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出一种共面波导馈电的屋形多频天线。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种共面波导馈电的屋形多频天线，包括辐射不同频段信号的屋形辐射单元、右微带线辐射单元、左微带线辐射单元和独立微带线辐射单元，还包括匹配各频段的共面波导馈电部分；所述的共面波导馈电部分接地放置，所述的屋形辐射单元通过微带线连接所述的共面波导馈电部分的顶端，所述的右微带线辐射单元与所述的屋形辐射单元底部的右侧相连，所述的左微带线辐射单元与所述的屋形辐射单元底部的左侧相连，所述的独立微带线辐射单元靠近所述的屋形辐射单元设置；所述的共面波导馈电部分的长度与天线的长度相同。

作为本发明的进一步改进，所述的共面波导馈电部分的包括位于中心的导体带和位于两侧接地的金属面。

作为本发明的进一步改进，所述的共面波导馈电部分的通过导体带与所述屋形辐射单元的底部相连。

作为本发明的进一步改进，所述的屋形辐射单元包括设于下方的屋形主体和顶部对称设置的两个触角，在所述屋形辐射单元的左右两边对称的刻蚀一条与水平面平行的窄缝。

作为本发明的进一步改进，所述屋形主体包括下端的长方体和上方的三角状的屋顶，所述的窄缝位于长方体中。

作为本发明的进一步改进，所述左微带线辐射单元由两个相连的l形微带线构成，包括与所述的屋形辐射单元底部的左的l形微带线和一端靠近所述的屋形辐射单元顶部的倒l形微带线，两个l形微带线通过垂直方向上的微带线相互连接。

作为本发明的进一步改进，所述的独立微带线辐射单元的水平端靠近所述屋形辐射单元的屋形主体与触角连接处的倒l型微带。

作为本发明的进一步改进，所述。

本发明的有益效果：本发明中的天线能够满足从500m频段起多频段wpan通信的技术要求，同时采用共面波导馈电，便于和平面电路集成、结构简单。

附图说明

图1为本发明的共面波导馈电的屋形多频天线的正视图；

图2为天线的反射系数s11参数的仿真结果；

图3为共面波导馈电的屋形多频天线的500mhz归一化辐射方向图；

图4为共面波导馈电的屋形多频天线的900mhz归一化辐射方向图；

图5为共面波导馈电的屋形多频天线的1500mhz归一化辐射方向图；

图6为共面波导馈电的屋形多频天线的2400mhz归一化辐射方向图；

其中：1-共面波导馈电部分，2-屋形辐射单元，3-右微带线辐射单元，4-左微带线辐射单元，5-独立微带线辐射单元。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

如图1所示的共面波导馈电的屋形多频天线，包括辐射不同频段信号的屋形辐射单元2、右微带线辐射单元3、左微带线辐射单元4和独立微带线辐射单元5，还包括匹配各频段的共面波导馈电部分1；所述的共面波导馈电部分1接地放置，所述的屋形辐射单元2通过微带线连接所述的共面波导馈电部分1的顶端，所述的右微带线辐射单元3与所述的屋形辐射单元2底部的右侧相连，所述的左微带线辐射单元4与所述的屋形辐射单元2底部的左侧相连，所述的独立微带线辐射单元5靠近所述的屋形辐射单元2设置；所述的共面波导馈电部分1的长度与天线的长度相同。

具体的，所述的共面波导馈电部分1的包括位于中心的导体带和位于两侧接地的金属面。共面波导馈电部分1中心导体带的宽度会影响各个频段匹配，不能超过共面波导馈电部分两侧金属地之间的间距。所述的共面波导馈电部分1的通过导体带与所述屋形辐射单元2的底部相连。所述导体带的宽度为w5，所述金属面的高度为l5，宽度为w3.

所述的屋形辐射单元2用于产生2400mhz辐射，包括设于下方的屋形主体和顶部对称设置的两个触角，在所述屋形辐射单元2的左右两边对称的刻蚀一条与水平面平行的窄缝，用于改变了电流传播路径，从而调节窄缝长度和宽度有利于调节各个频段匹配。所述的屋形主体包括下端的长方体和上方的三角状的屋顶，所述的窄缝位于长方体中。长方体的宽度为w1，高度为l4；屋顶斜面对应的水平宽度为w4，斜面底部到触角顶部的高度为l6；窄缝的长度为w2。

所述右微带线辐射单元3用于产生1500mhz的辐射，由两个相互垂直且相连的宽度为w9的微带线构成，形状为l形，其水平长度为w8，垂直高度为l1。

所述左微带线辐射单元4用于产生500mhz辐射，由两个相连的l形微带线构成，从而起到延长电流路径作用。包括与所述的屋形辐射单元2底部的左的l形微带线和一端靠近所述的屋形辐射单元2顶部的倒l形微带线，两个l形微带线通过垂直方向上的微带线相互连接，其水平右端靠近所述屋形辐射单元2的屋形主体与触角连接处。其中倒l形微带线由两条宽度为w12的微带线垂直连接而成，其水平长度为w10，垂直高度为l3。连接到屋形辐射单元2底部的l形微带线由位于水平方向长w6、宽w13的微带线和位于垂直方向宽w7、高l8的微带线连接而成。两个l形微带线相接位置的底部到左微带线辐射单元4最低点的高度为l7，两个l形微带线相接位置的最上方到倒l形微带线的垂直角的高度为l9。

所述的独立微带线辐射单元5用于产生900mhz辐射，其水平左端靠近所述屋形辐射单元2的屋形主体与触角连接处，由两条宽度为w12的微带线构成的倒l形微带，其水平长度为w11，垂直高度为l2。

在本发明的实施例中，当天线基板为厚度为0.6mm的rogersro4350基板(εr＝3.66，tanδ＝0.004)时，应用仿真软件hfss对该天线结构尺寸进行优化设计后，天线整体的长度和宽度分别为108mm、128mm。则该天线各尺寸采用如下的参数：

w1＝50mm、w2＝15mm、w3＝60.8mm、w4＝19.7mm、w5＝3.8mm、w6＝33mm、w7＝5mm、w8＝7mm、w9＝5mm、w10＝51.8mm、w11＝51.8mm、w12＝3.3mm、w13＝4.3mm、l1＝7mm、l2＝80mm、l3＝83.3mm、l4＝45.1mm、l5＝20mm、l6＝24.8mm、l7＝19mm、l8＝7mm、l9＝54mm。此外，屋形辐射单元2上的窄缝宽度为1mm。

图2为得到的天线反射系数s11参数仿真结果。由图2可见，满足天线反射系数s11<-10db(对应驻波比vswr≤2)时，天线能同时工作在487～500/883～932/883～932/1290～1650/2150～2535mhz。表1列出了天线在各个频率谐振点的反射系数、天线效率、增益等参数。各谐振点增益为6.9dbi(500mhz)、4.8dbi(900mhz)、4.1dbi(1500mhz)、4.6dbi(1500mhz)，能满足常规应用需求。

表1天线的参数

图3至图6为各频点归一化辐射方向图，其中图3为共面波导馈电的屋形多频天线的500mhz归一化辐射方向图；图4为共面波导馈电的屋形多频天线的900mhz归一化辐射方向图；图5为共面波导馈电的屋形多频天线的1500mhz归一化辐射方向图；图6为共面波导馈电的屋形多频天线的2400mhz归一化辐射方向图。各频点归一化辐射方向图显示该天线在方向性上能满足无线个人局域网通讯要求，可以用于通信领域。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。