一种宽带领结形对称折合振子天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及宽带或多频带无线通信以及射频能量收集技术领域，具体涉及一种宽带领结形对称折合振子天线。
【背景技术】
[0002]随着无线通信技术的发展，越来越多的通信频段被人们使用，如:2G、3G、WLAN等。因此，设计多频段无线通信的天线需求也越来越多，此类天线需要具有较宽的工作频段以及较稳定的增益。折合振子是较容易实现宽带特性的天线之一，近年来折合振子天线研究受到国内外关注[1]_[9]。文献[I]提出一款工作于27MHz-43MHz的小型化折合振子天线。文献[2]是针对WLAN和WiMAX双频段的高增益天线阵列，其阵列单元是双频段的折合振子天线，该阵列天线的两个工作频段分别为2.31GHz-2.56GHz以及3.lGHz-4.15GHz，且在两个工作频段的增益分别可达到14.3-15.1dBi和16.2-17.3dBi。文献[5]提出的新型宽带的磁偶极子，在1.65GHz-4.65GHz的频段范围内其驻波比SWR彡2，增益可达到7.9±0.9dBi。文献[7]提出了用于2.4 GHz和5GHz频段的折合振子阵列，该阵列天线在2.4GHz和5GHz两个频点增益可分别达到3.5-3.7dBi和4.5-5.0dBi0文献[8]提出了一款用于2G\3G\LTE的宽带平面天线，该天线的15dB的回波损耗的相对带宽为53%，增益可达到15.5dBi以上。
[0003]现有的基于折合振子的天线具有宽带特性或高增益的特点，但一般不具备紧凑的结构，不适合在室内固定安装。鉴于此，本发明构造一种新的宽带折合振子天线，一方面具有便于固定安装的紧凑结构，另一方面在整个宽带范围内可保持较稳定的增益和辐射性會K。
[0004]引用文献
[1]Sheikh, B."Miniaturizat1n of the folded dipole antenna.〃 MathematicalMethods in Electromagnetic Theory, 2008.MMET 2008.12th Internat1nalConference on.1EEE, 2008.[2]Wang, Zedong, et al.,,Design of a Dual-Band High-Gain Antenna Array forWLAN and WiMAX Base Stat1n.〃 Antennas and Wireless Propagat1n Letters, IEEE13 (2014): 1721-1724.[3]Wang, Zedong, et al.〃A broadband dual-element folded dipole antennawith a reflector.〃 Antennas and Wireless Propagat1n Letters, IEEE 13 (2014):750-753.[4]Wang, Zedong, et al.^Dual-element folded dipole design for broadbandmultilayered Yagi antenna for 2G/3G/LTE applicat1ns.Electronics Letters50.4(2014): 242-244.[5]Ge，Lefeij and Kwai Man Luk.〃A wideband magneto-electric dipoleantenna.,,Antennas and Propagat1n, IEEE Transact1ns on 60.11 (2012):4987-4991.[6]Ge, Lei, and Kwa1-Man Luk.〃A band-reconfigurabIe antenna based ondirected dipole.〃 Antennas and Propagat1n, IEEE Transact1ns on 62.1 (2014):64-71.[7]Lin, Chia-Ching, et al."Printed folded dipole array antenna withdirect1nal radiat1n for 2.4/5 GHz WLAN operat1n.〃 Electronics Letters 39.24(2003): 1698-1699.[8]Cui, YueHui, RongLin Li, and Peng Wang.〃A novel broadband planarantenna for 2G/3G/LTE base stat1ns.〃 Antennas and Propagat1n, IEEETransact1ns on 61.5 (2013): 2767-2774.[9]Y.Cui, R.Li, and P.Wang, “Novel dual-broadband planar antenna and itsarray for 2G/3G/LTE base stat1ns,，，IEEE Trans.Antennas Propag., vol.61, n0.3, pp.1132 - 1139, Mar.2013。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，主要为宽带或多频带无线通信以及射频能量收集提供一种性能良好且便于在室内墙体或天花板安装固定的天线。
[0006]为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现:
一种宽带领结形对称折合振子天线，该折合振子天线为相互平行的上下两层平面结构，上层平面结构为第一辐射部，下层平面结构为第二辐射部，所述第一辐射部和第二辐射部之间设有支撑部，所述第一辐射部由半径为R的介质板及其表面覆盖的覆铜面组成，所述覆铜面外沿呈中部窄两边宽的领结形的折合振子结构且在横向和竖向分别对称，在覆铜面中部沿横向对称线设有一段长度为S1、间距为w3的矩形空槽，在矩形空槽的两个长边中部断槽面上分别成型有激励焊盘和接地焊盘，所述激励焊盘和接地焊盘共同构成第一信号馈入部，所述矩形空槽两末端的长边分别向外开口张开至靠近覆铜面再聚拢成细弧线形成两个对称的扇形空槽，两个扇形空槽的细弧线与覆铜面的外沿形成宽度为《4并相对称的左覆铜细弧段和右覆铜细弧段。
[0007]进一步的，所述第二辐射部为一块边长为L的正方形金属接地板，在金属接地板中心开孔形成第二信号馈入部的入口，第二辐射部和第一辐射部之间的距离H等于2.5GHz时四分之一自由空间波长的长度并通过支撑部连接支撑，所述支撑部为四个塑料圆柱(3a、3b、3c、3d)0
[0008]进一步的，所述第二信号馈入部以一头连接同轴线缆的SM接头的形式连接第一信号馈入部。
[0009]进一步的，所述覆铜面上开槽的方式为蚀刻。
[0010]进一步的，所述介质板的介电常数为4.4，损耗角正切为0.02，半径R为40mm，厚度t为0.6mm，介质板上的单面覆铜的厚度为0.035mm。
[0011]进一步的，所述覆铜面中部窄边内凹点到左覆铜细弧段或右覆铜细弧段外沿渐变点的距离11为29mm，所述左覆铜细弧段或右覆铜细弧段的宽度w4为3mm。
[0012]进一步的，所述矩形空槽的长度si为30mm，间距w3为5mm，矩形空槽的长边与同侧边的覆铜面中部窄边内凹点的距离wl为18mm。
[0013]进一步的，该折合振子天线还包括一种加工方法，该方法包括如下步骤:
步骤I)加工天线上层平面结构，绘制天线上层平面结构的平面加工版图，选用单面覆铜的FR-4板材，根据平面加工版图，利用印刷电路板工艺在FR-4覆铜板材上加工出上层平面结构，即第一辐射部；
步骤2)在加工出的第一辐射部上打四个固定孔，用来后续安装四个塑料圆柱(3a、3b、3c、3d)，在第一辐射部的激励焊盘和接地焊盘位置分别打焊接孔用以后续焊接馈电用SMA接头;
步骤3)切割一块长宽为L的平面金属地板，将其平行放置于第一辐射部下方，构成第二辐射部，第一辐射部正对第二辐射部的中央区域；
步骤4)在第二辐射部上打四个固定孔，并且使这四个孔的位置恰好与第一辐射部的四个固定孔位置正对，并且，在第二辐射部中间正对第一辐射部上的第一信号馈入部的位置打一布线孔，该布线孔用于馈电用SMA接头及其连接的同轴线缆穿过；
步骤5)将一头连接同轴线缆的SMA接头，即第二信号馈入部，穿过第二辐射部的布线孔到达第一辐射部的底部，然后通过焊接将SMA接头的内芯和接地引脚分别固定到第一辐射部的激励焊盘和接地焊盘上；
步骤6)将四个塑料圆柱(3a、3b、3c、3d)依次穿过第一辐射部和第二辐射部的四对固定孔，并用塑料螺钉旋紧，使第一辐射部、第二辐射部和塑料圆柱紧密固定在一起，至此整个天线加工完成。
[0014]本发明的有益效果是:
本发明一方面具有便于固定安装的紧凑结构，另一方面在整个宽带范围内可保持稳定的增益和辐射性能。
【附图说明】
[0015]图1为本发明折合振子天线立体结构示意图；
图2a为图1中第一辐射部顶部尺寸定义视图；
图2b为图1中第一辐射部顶部结构视图；
图3b为图1中侧面尺寸定义视图；
图3a为图1中侧面结构视图；
图4为本发明折合振子天线的实测反射系数；
图5为本发明折合振子天线的实测增益曲线；
图6a为本发明折折合振子1.SGHz处实测的主极化方向图；
图6b为本发明折折合振子2.4GHz处实测的主极化方向图；
图7a为本发明折折合振子1.SGHz处实测的交叉极化方向图；
图7b为本发明折折合振子2.4GHz处实测的交叉极化方向图。
[0016]图中标号说明:1、第一辐射部，11、覆铜面，111、激励焊盘，112、接地焊盘，12、介质板，13、矩形空槽，14、扇形空槽，15、左覆铜细弧段，16、右覆铜细弧段，2、第二辐射部，3、支撑部，3a-3d、塑料圆柱。
【具体实施方式】
[0017]下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
[0018]如图1、图2a、图2b、图3a和图3b所示，一种宽带领结形对称折合振子天线，该折合振子天线为相互平行的上下两层平面结构，上层平面结构为第一辐射部1，下层平面结构为第二辐射部2，所述第一辐射部I和第二辐射部2