專利名稱：一種雙頻天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種天線，更具體地說，涉及一種雙頻天線。
背景技術(shù)：
目前，手持終端設(shè)備通常有多個頻段以實現(xiàn)多個功能或輔助功能，如手機的全球 移動通信系統(tǒng)(GSM)及數(shù)字蜂窩系統(tǒng)(DCS)所需頻段，對講機的超高頻(UHF)及全球定位 系統(tǒng)頻率(GPS)等，對應(yīng)的其天線也是雙頻或者多頻的，現(xiàn)有技術(shù)中的雙頻天線多采用雙 陣子結(jié)構(gòu)或部分諧振結(jié)構(gòu)的雙頻天線。采用雙陣子結(jié)構(gòu)的雙頻天線將兩個天線合并，置于 一個饋電點之下，兩個天線有各自的諧振且互不影響。通常是螺旋結(jié)構(gòu)構(gòu)成低頻諧振，鞭結(jié) 構(gòu)實現(xiàn)高頻部分。螺旋結(jié)構(gòu)的長度為半波長(低頻諧振頻率)，鞭結(jié)構(gòu)的長度為四分之一波 長(高頻諧振頻率)，兩個頻率下的天線性能與半波振子的性能相似。部分諧振結(jié)構(gòu)的雙頻天線，將螺旋的部分結(jié)構(gòu)節(jié)距改變即可實現(xiàn)雙頻的諧振，改 變節(jié)距的部分是所需要的另一頻率的一個諧振長度，兩個頻率下的天線性能與半波振子的 性能相似。目前的外置雙頻天線大多采用部分諧振的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，采用螺旋結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，將 高頻諧振部分放在線圈的底部，它和另一部分共同構(gòu)成較低頻率的諧振。具體結(jié)構(gòu)可參見 圖1所示。上述兩種外置螺旋雙頻天線，是UHF/VHF (甚高頻)+GPS頻段的工作模式，將部分 線圈的節(jié)距改變或者加入一個四分之一的鞭天線放在螺旋的底部，形成諧振。這種設(shè)計相 對簡單，凡是對于GPS頻段來講，天線的性能更多的集中于下半球面，在GPS所需要的上半 球面(指向天空的部分)，有一個很大的凹陷，性能比較差，不利于GPS信號的接收。另外如果在VHF頻段設(shè)計雙頻天線，那么兩個頻率的差距巨大，約為10倍頻，VHF 頻率的少許偏差均會造成GPS信號的巨大差異。
實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述現(xiàn)有技術(shù)中雙頻天線在 上半球面(指向天空的方向)上性能不理想、GPS接收性能不好的缺陷，提供一種雙頻天線。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種雙頻天線，包括螺旋 線圈，所述螺旋線圈的下端設(shè)置為具有第一節(jié)距的第一諧振線圈，產(chǎn)生第一諧振頻率，所述 螺旋線圈的上端設(shè)置為具有第二節(jié)距且用于產(chǎn)生比所述第一諧振頻率更低諧振的第二諧 振線圈，所述第一節(jié)距大于所述第二節(jié)距；還包括設(shè)置于第一諧振線圈內(nèi)且與第一諧振線圈電隔離的用于穩(wěn)定第一諧振線圈諧振 頻率性能的第一耦合單元；設(shè)置于螺旋線圈外且與螺旋線圈電隔離的用于增加第一諧振線圈等效電長度以 及提高第一線圈諧振頻率增益的第二耦合單元。本實用新型的有益效果是，通過在部分諧振結(jié)構(gòu)的高頻部分中增加第一耦合單 元，從而得到較好的第一諧振線圈諧振頻率的性能，且并不影響第二諧振線圈的性能。使得第一諧振線圈諧振頻率的性能更多的集中于上半球面。加入的兩個耦合單元增大了第一諧 振線圈的分布電流，同時增加了第一諧振線圈的電長度。
下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中圖1是現(xiàn)有技術(shù)中將高頻諧振置于螺旋線圈底部的部分諧振雙頻天線結(jié)構(gòu)示意 圖；圖2是依據(jù)本實用新型一實施例的雙頻天線結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是依據(jù)本實用新型另一實施例的雙頻天線結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3所示的雙頻天線的GPS頻帶指標示意圖；圖5是圖3所示的雙頻天線的GPS增益仿真方向圖；圖6是圖3所示的雙頻天線的VHF頻帶指標示意圖；圖7是圖3所示的雙頻天線的VHF增益仿真方向圖；圖8是圖3所示的雙頻天線樣品的VHF頻段輻射方向圖；圖9是圖3所示的雙頻天線樣品的GPS頻段輻射方向圖。
具體實施方式
圖2是依據(jù)本實用新型一實施例的雙頻天線結(jié)構(gòu)示意圖。圖2所示的雙頻天線 200，包括螺旋線圈201、第一耦合單元202。螺旋線圈201的下端設(shè)置為具有第一節(jié)距的第 一諧振線圈201A，所述螺旋線圈201的上端設(shè)置為具有第二節(jié)距且用于產(chǎn)生比所述第一諧 振線圈201A諧振頻率更低的諧振的第二諧振線圈201B，其中第一節(jié)距大于第二節(jié)距。第一 耦合單元202設(shè)置于第一諧振線圈內(nèi)且與第一諧振線圈電隔離的用于穩(wěn)定第一諧振線圈 諧振頻率的性能。通過增加第一耦合單元202，從而得到較好的第一諧振線圈諧振頻率的性 能，且并不影響第二諧振線圈的性能。使得第一諧振線圈諧振頻率的性能更多的集中于上 半球面。寄生阻抗是關(guān)乎GPS性能能不能穩(wěn)定下來的重要因素，增加第一耦合單元202可 以提高第一諧振線圈201A的寄生阻抗。圖3是依據(jù)本實用新型另一實施例的雙頻天線結(jié)構(gòu)示意圖。與圖2的區(qū)別在于，圖 3所示的雙頻天線還包括第二耦合單元203，第二耦合單元203設(shè)置于螺旋線圈外且與螺旋 線圈電隔離的用于增加第一諧振線圈等效電長度以及提高第一諧振線圈的諧振頻率增益。 第二耦合單元203實質(zhì)上增加了第二諧振線圈的高度。圖2和圖3中的兩個耦合單元增大 了第一諧振線圈的分布電流，同時增加了第一諧振線圈的電長度。圖2和圖3所示的螺旋線圈201是一個完整的線圈，上部和下部具有不同的節(jié)距。 為了描述上的方便，將上部的具有第一節(jié)距的線圈稱作第一諧振線圈201A，將下部的具有 第二節(jié)距的線圈稱作第二諧振線圈201B。通常情況下，圖2和圖3所示雙頻天線工作在GPS 和VHF頻段，其中第一諧振線圈201A工作在GPS頻段，第二諧振線圈201B工作在VHF頻 段。關(guān)于第一節(jié)距和第二節(jié)距的大小關(guān)系由變節(jié)距螺旋線圈201來定，只要變節(jié)距螺旋線 圈201能夠?qū)崿F(xiàn)雙頻接收就可以。一般情況下，第一節(jié)距的大小是第二節(jié)距的兩倍以上，保 證GPS頻段的基礎(chǔ)性能。在本實用新型一實施例中，第一諧振線圈201A的長度約為第一諧振線圈201A工作頻段(GPS頻段)的半個波長，第二諧振線圈201B的長度約為第二諧振線圈201B工作頻 段(VHF頻段)的半個波長。圖2所示為雙頻天線200的平面示意圖，圖中顯示的第一耦合單元202為矩形，實 際上是其剖面為矩形，第一耦合單元202為金屬材料制成的圓柱體，其半徑接近于(略小 于)螺旋線圈的內(nèi)徑，第一耦合單元202的高度約為第一諧振線圈工作頻段的八分之一波 長。圖3中的第二耦合單元203為金屬絲，長度小于等于第一諧振線圈工作頻段(GPS頻 段)的半個波長(9. 5mm)。在本實用新型一實施例中，第一耦合單元202為金屬材料制成的倒立的圓臺體， 底部在上，靠近第二諧振線圈201B，底部的半徑接近于螺旋線圈的內(nèi)徑。該方案可作為實施 本實用新型的優(yōu)選方案。在本實用新型另一實施例中，第一耦合單元202為金屬材料制成 的圓錐體。在本實用新型一實施例中，第二耦合單元203為金屬絲，一端為環(huán)繞第一諧振線 圈201A且具有固定作用的圓環(huán)，例如可以是具有開口的圓環(huán)(也即該圓環(huán)是非封閉的)。 第二耦合單元203的圓環(huán)端設(shè)置在第一諧振線圈201A的外部，另一端延伸至第二諧振線圈 20IB的某一部分。具有開口的圓環(huán)可以設(shè)置于第一諧振線圈201A的靠近兩端的位置，這種情況下 可實現(xiàn)電壓耦合，使得電壓最大。第二耦合單元203的長度小于等于GPS頻段的半個波長。在本實用新型又一實施例中，第二耦合單元203的一端為設(shè)置于所述第一諧振線 圈中部且環(huán)繞所述第一諧振線圈的封閉圓環(huán)，這種情況下可實現(xiàn)最大電流耦合。圖2和圖3中，第一耦合單元202和第二耦合單元203與螺旋線圈電隔離，也就是 說與螺旋線圈沒有電接觸。雙頻天線200使得GPS性能更多的集中于上半球面。采用的第一耦合單元202使 GPS諧振線圈的性能穩(wěn)定。第二耦合單元203能夠增加GPS的等效電長度，提升GPS諧振頻 率的增益。本實用新型的雙頻天線200可應(yīng)用于專業(yè)對講機或者其他的電子設(shè)備上。通過電 子設(shè)備的饋電點與電子設(shè)備電連接，從而可以將接收到的信號傳送至電子設(shè)備。為了能夠更清晰地表述本實用新型給出的雙頻天線的性能，下面介紹雙頻天線 200的仿真結(jié)果。圖4是圖3所示的雙頻天線的GPS頻帶指標示意圖，圖5是圖3所示的雙頻天線 的GPS增益仿真方向圖。由圖4-5可知，GPS頻段的性能較好，天線的性能有一半集中于上 半球面，天線增益約OdBi左右，并且有較高的最大增益角度(peak gain angle，簡稱PGA) (此仿真的增益數(shù)據(jù)為不加天線外套和主機外殼，不計PCB損耗的理想值)。圖5中m3、m4、 m5、m6位置示出了 PGA，m7指示了兩個波瓣的增益最小值的位置。圖6是圖3所示的雙頻天線的VHF頻帶指標示意圖；圖7是圖3所示的雙頻天線 的VHF增益仿真方向圖。由圖6-7可知，本實用新型的雙頻天線在提高GPS性能的同時，不 影響VHF的性能。為了能夠驗證本實用新型提供的雙頻天線性能，使用網(wǎng)絡(luò)分析儀以及微波暗室對 依據(jù)本實用新型設(shè)計的雙頻天線樣品進行了測試。圖8是圖3所示的雙頻天線的VHF頻段 輻射方向圖；圖9是圖3所示的雙頻天線的GPS頻段輻射方向圖。
5[0037]從圖8-9可以看出，天線的增益指標很好，VHF頻段(圖示為160MHz)的增益 有_5dBi左右，GPS頻段(圖示為1575MHz)的增益約為OdBi左右，有接近對稱的方向圖參 數(shù)，GPS增益方向圖與仿真的基本一致。因此，應(yīng)用本實用新型的雙頻天線，可以有較好的 GPS性能，而且并不影響VHF的性能。在專業(yè)的對講機使用，GPS可以有很好的接收效果。以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用 新型的精神和原則內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護 范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種雙頻天線，包括螺旋線圈，所述螺旋線圈的下端設(shè)置為具有第一節(jié)距的第一諧振線圈，所述螺旋線圈的上端設(shè)置為具有第二節(jié)距且用于產(chǎn)生比所述第一諧振線圈諧振頻率更低的諧振的第二諧振線圈，所述第一節(jié)距大于所述第二節(jié)距；其特征在于，還包括設(shè)置于第一諧振線圈內(nèi)且與第一諧振線圈電隔離的用于穩(wěn)定第一諧振線圈諧振頻率性能的第一耦合單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙頻天線，其特征在于，還包括設(shè)置于螺旋線圈外且與螺旋 線圈電隔離的用于增加第一諧振線圈等效電長度以及提高第一線圈諧振頻率增益的第二 耦合單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙頻天線，其特征在于，所述第一諧振線圈的長度約為第一 諧振線圈工作頻段的半個波長，所述第二諧振線圈的長度約為第二諧振線圈工作頻段的半 個波長。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙頻天線，其特征在于，所述第一耦合單元為金屬材料制成 的圓柱體或倒立的圓臺。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙頻天線，其特征在于，所述第一耦合單元的高度約為第一 諧振線圈工作頻段的八分之一波長。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙頻天線，其特征在于，所述第二耦合單元為金屬絲，長度小 于等于第一諧振線圈工作頻段的半個波長。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙頻天線，其特征在于，所述第二耦合單元的一端為環(huán)繞所 述第一諧振線圈且具有固定作用的圓環(huán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙頻天線，其特征在于，所述第二耦合單元的一端為設(shè)置于 所述第一諧振線圈中部且環(huán)繞所述第一諧振線圈的封閉圓環(huán)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙頻天線，其特征在于，所述第一耦合單元的直徑略小于第 一諧振線圈的內(nèi)徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙頻天線，其特征在于，所述螺旋線圈的第一諧振線圈工作 在GPS頻段，所述螺旋線圈的第二諧振線圈工作在VHF頻段。
專利摘要本實用新型涉及一種雙頻天線，包括螺旋線圈，螺旋線圈的下端設(shè)置為具有第一節(jié)距的第一諧振線圈，螺旋線圈的上端設(shè)置為具有第二節(jié)距且用于產(chǎn)生比第一諧振線圈諧振頻率更低的諧振的第二諧振線圈，第一節(jié)距大于第二節(jié)距；設(shè)置于第一諧振線圈內(nèi)且與第一諧振線圈電隔離的用于穩(wěn)定第一諧振線圈諧振頻率性能的第一耦合單元；設(shè)置于螺旋線圈外且與螺旋線圈電隔離的用于增加第一諧振線圈等效電長度以及提高第一線圈諧振頻率增益的第二耦合單元。本實用新型通過兩個耦合單元對部分諧振結(jié)構(gòu)的高頻部分進行改進，得到較好的第一諧振線圈諧振頻率性能，使得第一諧振線圈的性能更多的集中于上半球面，增大了第一諧振線圈的分布電流，同時增加了第一諧振線圈的電長度。
文檔編號H01Q7/00GK201749953SQ20102025834
公開日2011年2月16日 申請日期2010年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月14日
發(fā)明者劉朋, 郭羲祥 申請人:海能達通信股份有限公司