專利名稱：一種應(yīng)用于wlan的小型化寬帶天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種應(yīng)用于無線局域網(wǎng)(Wireless Local AreaNetwork,簡稱WLAN)的小型化寬帶天線。
背景技術(shù)：
近年來，無線通信系統(tǒng)的不斷發(fā)展對天線提出了更高的要求。如個人通信終端模 塊日益趨向便攜輕、薄、短、小，因此迫切需要研制更加小型化且高性能的天線作為收發(fā)組 件。WLAN普及程度的不斷提高，要求系統(tǒng)模塊越來越小，這使得占據(jù)系統(tǒng)模塊大部分尺寸的 天線必須大幅度減小尺寸。隨著集成天線技術(shù)的發(fā)展，近年來人們將LTCC (Low-temperature cofired ceramics，簡稱LTCC)封裝技術(shù)應(yīng)用到了天線集成封裝研究中，將天線至于LTCC電路內(nèi)部 或者表面，通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計獲得良好的天線性能。帶地板天線能天然地屏蔽天線和地板下 面的電路耦合，然而由于射頻前端封裝載體有限的面積和超低剖面，帶地板天線Q值較高， 這將限制帶寬等性能的提高。為此，可以通過適當(dāng)破壞地板完整性以降低Q值等技術(shù)來擴 展帶地板電小天線的帶寬。基于LTCC技術(shù)的小型寬帶天線相較于傳統(tǒng)天線具有很大的優(yōu) 勢，如中國專利“WLAN模塊的小型倒F天線(專利號ZL200920278382. 9) ”，設(shè)計了一種用于 無線局域網(wǎng)技術(shù)等無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的小型倒F天線，然而在小型化集成化越來越普及的 今天，對小型化寬帶天線的要求越來越高，而上述發(fā)明中的天線較大的物理尺寸和高度勢 必影響其在某些系統(tǒng)中的應(yīng)用。目前，基于LTCC技術(shù)的天線在國內(nèi)發(fā)展相對緩慢，公開發(fā) 表的基于LTCC的片式天線的文獻和專利并不多，尤其是應(yīng)用于無線局域網(wǎng)的天線，其面積 大多超過10mm*10mm。因此，小型化寬帶天線設(shè)計是一項重要的工作和嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
發(fā)明內(nèi)容為了進一步提高現(xiàn)有應(yīng)用于WLAN的小型化天線的工作帶寬，減小其尺寸，本實用 新型提供一種應(yīng)用于WLAN的小型化寬帶天線，該天線突破了傳統(tǒng)PCB天線的尺寸，具有超 低剖面和極小的外形；另外，該天線采用LTCC工藝，使之更好地和特定功能有源電路進行 系統(tǒng)封裝設(shè)計，形成模塊化，從而使其用于便攜式設(shè)備成為可能。本實用新型的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)一種應(yīng)用于WLAN的小型化寬帶天線，如圖1至圖4所示，包括一個方形陶瓷基片 2、一個接地板1、一個信號輸入輸出微帶饋線3、一個金屬輻射貼片4、一個金屬輻射貼片4 的互補結(jié)構(gòu)貼片5和一個接地銷釘6。金屬輻射貼片4的外形為矩形，位于方形陶瓷基片2 表面右上部位，金屬輻射貼片4的左側(cè)具有一個倒“L”形開口槽。信號輸入輸出微帶饋線3 位于方形陶瓷基片2表面下邊緣，并與金屬輻射貼片4的下邊左側(cè)部分相連。接地板1的 形狀為矩形，位于方形陶瓷基片2表面左下角。金屬輻射貼片4的互補結(jié)構(gòu)貼片5位于方 形陶瓷基片2背面的左側(cè)和下側(cè)部位，由左側(cè)的一個“凹”字形金屬貼片和下側(cè)的一個矩形 金屬貼片連接而成。接地銷釘6通過方形陶瓷基片2中的通孔將金屬輻射貼片4的互補結(jié)構(gòu)貼片5和接地板1連接在一起。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的有益效果是本實用新型在陶瓷基片所決定的有限面積內(nèi)，通過在金屬輻射貼片上開槽的方式 改變了電流路徑，增加了電流路經(jīng)的有效長度，從而降低了天線的諧振頻率(也可理解為 同等諧振頻率下，本實用新型的尺寸可進一步減小)；由于采用金屬輻射貼片的互補結(jié)構(gòu) 貼片，雖然受到天線尺寸的限制，還是能在一定程度上展寬天線帶寬；另外，本實用新型采 用LTCC工藝制作，使之更好地和特定功能有源電路進行系統(tǒng)封裝設(shè)計，形成模塊化，從而 使其能夠應(yīng)用于便攜式WLAN通信設(shè)備。

圖1是本實用新型提供的應(yīng)用于WLAN的小型化寬帶天線的具有透視效果的結(jié)構(gòu) 示意圖。圖2是本實用新型提供的應(yīng)用于WLAN的小型化寬帶天線的側(cè)視圖。圖3是本實用新型提供的應(yīng)用于WLAN的小型化寬帶天線的俯視圖。圖4是本實用新型提供的應(yīng)用于WLAN的小型化寬帶天線的背視圖。圖5是本實用新型提供的應(yīng)用于WLAN的小型化寬帶天線的反射系數(shù)仿真曲線圖。圖6是本實用新型提供的應(yīng)用于WLAN的小型化寬帶天線在5. 93GHz的E面方向 圖。圖7是本實用新型提供的應(yīng)用于WLAN的小型化寬帶天線在5. 93GHz的H面方向 圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細描述。一種應(yīng)用于WLAN的小型化寬帶天線，如圖1所示，包括一個方形陶瓷基片2、一個 接地板1、一個信號輸入輸出微帶饋線3、一個金屬輻射貼片4、一個金屬輻射貼片4的互補 結(jié)構(gòu)貼片5和一個接地銷釘6。金屬輻射貼片4的外形為矩形，位于方形陶瓷基片2表面右 上部位，金屬輻射貼片4的左側(cè)具有一個倒“L”字形開口槽。信號輸入輸出微帶饋線3位 于方形陶瓷基片2表面下邊緣，并與金屬輻射貼片4的下邊左側(cè)部分相連。接地板1的形 狀為矩形，位于方形陶瓷基片2表面左下角。金屬輻射貼片4的互補結(jié)構(gòu)貼片5位于方形 陶瓷基片2背面的左側(cè)和下側(cè)部位，由左側(cè)的一個“凹”字形金屬貼片和下側(cè)的一個矩形金 屬貼片連接而成。接地銷釘6通過方形陶瓷基片2中的通孔將金屬輻射貼片4的互補結(jié)構(gòu) 貼片5和接地板1連接在一起。上述技術(shù)方案中，方形陶瓷基片2由多層LTCC陶瓷基片層疊而成，邊長為8 16 毫米，厚度為0. 3 3. 0毫米，介電常數(shù)為2 10 ；金屬輻射貼片4長度為6 14毫末，寬 度為4. 5 9毫米；金屬輻射貼片4中的倒“L”字形開口槽的水平部分長度為2 4毫米， 寬度為1 3毫米；金屬輻射貼片4中的倒“L”字形開口槽的垂直部分長度為2 5毫米， 寬度為0. 3 1毫米；信號輸入輸出微帶饋線3的長度為0. 5 1. 5毫米，寬度為0. 2 2. 5毫米；接地板1的長度為3. 1 6. 2毫米，寬度為2. 5 5毫米；金屬輻射貼片4的互 補結(jié)構(gòu)貼片5中左側(cè)的“凹”字形金屬貼片長度為6 14毫米，寬度為2. 5 5毫米；金屬輻射貼片4的互補結(jié)構(gòu)貼片5中左側(cè)的“凹”字形金屬貼片中的凹陷部分長度為1 4毫 米，寬度為0. 5 2. 5毫米；金屬輻射貼片4的互補結(jié)構(gòu)貼片5中下側(cè)的矩形金屬貼片長度 為5. 0 11毫米，寬度為0. 5 2毫米。圖5至圖7為在上述技術(shù)方案中一種具體的應(yīng)用于WLAN的小型化寬帶天線的性 能仿真測試圖。借助目前已成熟的LTCC電路加工工藝技術(shù)制作此天線，相關(guān)參數(shù)為方形 陶瓷基片2邊長為8毫米，厚度為1. 2毫米，介電常數(shù)為5. 9，損耗角正切值是0. 002 ；金屬 輻射貼片4長度為7毫末，寬度為4. 5毫米；金屬輻射貼片4中的倒“L”字形開口槽的水平 部分長度為2. 5毫米，寬度為2毫米；金屬輻射貼片4中的倒“L”字形開口槽的垂直部分 長度為4毫米，寬度為0. 5毫米；信號輸入輸出微帶饋線3的長度為1. 5毫米，寬度為1. 5 毫米；接地板1的長度為3. 1毫米，寬度為2. 5毫米；金屬輻射貼片4的互補結(jié)構(gòu)貼片5中 左側(cè)的“凹”字形金屬貼片長度為7毫米，寬度為3毫米；金屬輻射貼片4的互補結(jié)構(gòu)貼片 5中左側(cè)的“凹”字形金屬貼片中的凹陷部分長度為3毫米，寬度為1.5毫米；金屬輻射貼 片4的互補結(jié)構(gòu)貼片5中下側(cè)的矩形金屬貼片長度為5毫米，寬度為1. 5毫米。圖5是由 三維電磁仿真軟件HFSS仿真得到的反射系數(shù)Sll圖，可見從5. 41GHz 6. 22GHz范圍內(nèi)， 電壓駐波比VSffR < 3，即Sll < _6dB，帶寬達至Ij 810MHz，相對帶寬是13. 9%0在5. 7GHz 6. IGHz范圍內(nèi)，電壓駐波比VSffR < 2，即Sll < _10dB，帶寬達到400MHz。天線的總高度是 1.2mm，實現(xiàn)了很小的外形尺寸和超低剖面，更利于和半導(dǎo)體芯片或集成電路實現(xiàn)系統(tǒng)級封 裝。圖6和圖7分別是天線在諧振點5. 93GHz的E面和H面方向圖，由圖可見該天線是全 向性天線且在整個工作頻率范圍內(nèi)可以獲得極好的線極化，天線的增益是-3. 5dBi。以上各部分的尺寸也可以根據(jù)不同的使用頻段選用其他長度，比如同比例放大或 縮小，這對相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。
權(quán)利要求1.一種應(yīng)用于WLAN的小型化寬帶天線，包括一個方形陶瓷基片O)、一個接地板(1)、 一個信號輸入輸出微帶饋線(3)、一個金屬輻射貼片G)、一個金屬輻射貼片(4)的互補結(jié) 構(gòu)貼片(5)和一個接地銷釘(6)；金屬輻射貼片(4)的外形為矩形，位于方形陶瓷基片(2) 表面右上部位，金屬輻射貼片的左側(cè)具有一個倒“L”形開口槽；信號輸入輸出微帶饋線(3)位于方形陶瓷基片( 表面下邊緣，并與金屬輻射貼片(4)的下邊左側(cè)部分相連；接地 板(1)的形狀為矩形，位于方形陶瓷基片(2)表面左下角；金屬輻射貼片(4)的互補結(jié)構(gòu)貼 片( 位于方形陶瓷基片( 背面的左側(cè)和下側(cè)部位，由左側(cè)的一個“凹”字形金屬貼片和 下側(cè)的一個矩形金屬貼片連接而成；接地銷釘(6)通過方形陶瓷基片O)中的通孔將金屬 輻射貼片的互補結(jié)構(gòu)貼片( 和接地板(1)連接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于WLAN的小型化寬帶天線，其特征在于方形陶瓷基片 (2)由多層LTCC陶瓷基片層疊而成，邊長為8 16毫米，厚度為0. 3 3. 0毫米，介電常 數(shù)為2 10 ；金屬輻射貼片(4)長度為6 14毫末，寬度為4. 5 9毫米；金屬輻射貼片(4)中的倒“L”字形開口槽的水平部分長度為2 4毫米，寬度為1 3毫米；金屬輻射貼 片中的倒“L”字形開口槽的垂直部分長度為2 5毫米，寬度為0.3 1毫米；信號輸 入輸出微帶饋線(3)的長度為0. 5 1. 5毫米，寬度為0. 2 2. 5毫米；接地板(1)的長 度為3. 1 6. 2毫米，寬度為2. 5 5毫米；金屬輻射貼片⑷的互補結(jié)構(gòu)貼片(5)中左側(cè) 的“凹”字形金屬貼片長度為6 14毫米，寬度為2. 5 5毫米；金屬輻射貼片的互補 結(jié)構(gòu)貼片(5)中左側(cè)的“凹”字形金屬貼片中的凹陷部分長度為1 4毫米，寬度為0.5 2. 5毫米；金屬輻射貼片的互補結(jié)構(gòu)貼片(5)中下側(cè)的矩形金屬貼片長度為5. 0 11 毫米，寬度為0.5 2毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于WLAN的小型化寬帶天線，其特征在于方形陶瓷基片 (2)邊長為8毫米，厚度為1. 2毫米，介電常數(shù)為5. 9，損耗角正切值是0. 002 ；金屬輻射貼 片(4)長度為7毫末，寬度為4. 5毫米；金屬輻射貼片中的倒“L”字形開口槽的水平部 分長度為2. 5毫米，寬度為2毫米；金屬輻射貼片中的倒“L”字形開口槽的垂直部分長 度為4毫米，寬度為0. 5毫米；信號輸入輸出微帶饋線(3)的長度為1. 5毫米，寬度為1. 5 毫米；接地板(1)的長度為3. 1毫米，寬度為2. 5毫米；金屬輻射貼片的互補結(jié)構(gòu)貼片(5)中左側(cè)的“凹”字形金屬貼片長度為7毫米，寬度為3毫米；金屬輻射貼片的互補結(jié) 構(gòu)貼片(5)中左側(cè)的“凹”字形金屬貼片中的凹陷部分長度為3毫米，寬度為1.5毫米；金 屬輻射貼片的互補結(jié)構(gòu)貼片(5)中下側(cè)的矩形金屬貼片長度為5毫米，寬度為1.5毫 米。
專利摘要一種應(yīng)用于WLAN的小型化寬帶天線，屬于天線技術(shù)領(lǐng)域。輻射貼片位于陶瓷基片表面右上部位，其左側(cè)具有一個倒“L”形開口槽；信號輸入輸出微帶饋線位于陶瓷基片表面下邊緣，并與輻射貼片的下邊左側(cè)部分相連；接地板位于陶瓷基片表面左下角；輻射貼片的互補結(jié)構(gòu)貼片位于陶瓷基片背面的左側(cè)和下側(cè)部位，由左側(cè)的一個“凹”字形貼片和下側(cè)的一個矩形貼片連接而成；接地銷釘通過陶瓷基片中的通孔將輻射貼片的互補結(jié)構(gòu)貼片和接地板連接在一起。本實用新型采用LTCC工藝制作，具有超低剖面和極小的外形，一方面通過在輻射貼片上開槽的方式增加電流路經(jīng)的有效長度，從而降低了諧振頻率；另一方面采用輻射貼片的互補結(jié)構(gòu)貼片，一定程度上展寬了帶寬。
文檔編號H01Q1/48GK201868569SQ201020656210
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月13日
發(fā)明者王秉中, 肖紹球, 金大鵬 申請人:電子科技大學(xué)