三頻微帶天線的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種三頻微帶天線，它包括有介質(zhì)基板、輻射貼片和矩形地板，輻射貼片沿介質(zhì)基板中心線對(duì)稱布置，矩形地板在介質(zhì)基板背面下方,所述輻射貼片由葵花環(huán)貼片、半圓貼片和條帶貼片組成，介質(zhì)基板正面上方設(shè)有葵花環(huán)貼片和半圓貼片，葵花環(huán)貼片內(nèi)部為空心圓、外邊四角有圓弧形缺口，葵花環(huán)貼片的空心圓內(nèi)有圓弧朝下的半圓貼片，半圓貼片圓心高于葵花環(huán)貼片空心圓圓心，條帶貼片從半圓貼片的圓弧底部向下連接葵花環(huán)貼片，并伸至介質(zhì)基板的下底邊緣。本實(shí)用新型的技術(shù)效果是：能降低回波損耗，增加了天線帶寬，天線具有三個(gè)工作頻段，能夠滿足RFID、WLAN、WiMAX【技術(shù)領(lǐng)域】使用。
【專利說(shuō)明】 三頻微帶天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及天線【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種微帶天線。

【背景技術(shù)】
[0002]微帶天線具有質(zhì)量輕、體積小、易于制作等優(yōu)點(diǎn)。但是普通微帶天線一般尺寸較大，頻帶較窄、損耗較高。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN203707326U于2014年7月9日公開(kāi)了一種墻垛形三頻微帶天線，其基板的上表面設(shè)有倒L形貼片、墻垛形貼片、S形貼片、勾形耦合貼片、阻抗匹配輸入傳輸線，S形貼片的左端與墻垛形貼片的左側(cè)頂端連接，墻垛形貼片的右側(cè)頂端與倒L形貼片的左端連接，倒L形貼片的底端與阻抗匹配輸入傳輸線的頂端連接，阻抗匹配輸入傳輸線的底端與基板的底端連接；基板的下表面設(shè)有矩形接地板，矩形接地板的底端與基板的底端連接。該專利實(shí)現(xiàn)了 1.578GHz?1.676GHz,3.094GHz?3.228GHz和3.602GHz?3.708GHz三個(gè)工作頻段，擴(kuò)大了微帶天線的適用范圍。但是，該專利的工作頻率偏低，帶寬偏窄，不能適用于RFID、WLAN、WiMAX【技術(shù)領(lǐng)域】。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題就是提供一種三頻微帶天線，它能降低回波損耗，增加天線帶寬，能滿足RFID、WLAN、WiMAX【技術(shù)領(lǐng)域】使用的三個(gè)工作頻段。
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，它包括有介質(zhì)基板、輻射貼片和矩形地板，輻射貼片沿介質(zhì)基板中心線對(duì)稱布置，矩形地板在介質(zhì)基板背面下方，所述輻射貼片由葵花環(huán)貼片、半圓貼片和條帶貼片組成，介質(zhì)基板正面上方設(shè)有葵花環(huán)貼片和半圓貼片，葵花環(huán)貼片內(nèi)部為空心圓、外邊四角有圓弧形缺口，葵花環(huán)貼片的空心圓內(nèi)有圓弧朝下的半圓貼片，半圓貼片圓心高于葵花環(huán)貼片空心圓圓心，條帶貼片從半圓貼片的圓弧底部向下連接葵花環(huán)貼片，并伸至介質(zhì)基板的下底邊緣。
[0005]介質(zhì)基板為環(huán)氧樹(shù)脂板(FR4)，相對(duì)介電常數(shù)￡1*=4.4，介質(zhì)損耗為0.02。條帶貼片為饋電傳輸線，特性阻抗為50 Ω。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)效果是:能降低回波損耗，增加了天線帶寬，天線具有三個(gè)工作頻段，能夠滿足RFID、WLAN、WiMAX【技術(shù)領(lǐng)域】使用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]本實(shí)用新型的【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】如下:
[0008]圖1為本實(shí)用新型的正面圖；
[0009]圖2為微帶天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程圖；
[0010]圖2a為天線I正面圖；
[0011]圖2b為天線II正面圖；
[0012]圖2c為本實(shí)用新型天線正面圖；
[0013]圖3為圖2中的三種天線所對(duì)應(yīng)的回波損耗圖；
[0014]圖4為實(shí)施例的天線在2.45GHz時(shí)的E面和H面輻射方向圖；
[0015]圖5為實(shí)施例的天線在3.5 GHz時(shí)的E面和H面輻射方向圖；
[0016]圖6為實(shí)施例的天線在5.5 GHz時(shí)的E面和H面輻射方向圖。
[0017]圖中:1.介質(zhì)基板；2.矩形地板；3.葵花環(huán)貼片；4.半圓貼片；5.條帶貼片；a.天線I的回波損耗曲線；b.天線II的回波損耗曲線；c.本實(shí)用新型的回波損耗曲線。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0019]如圖1所示，本實(shí)用新型包括有介質(zhì)基板1、輻射貼片和矩形地板2，輻射貼片沿介質(zhì)基板中心線對(duì)稱布置，矩形地板2在介質(zhì)基板I背面下方，所述輻射貼片由葵花環(huán)貼片3、半圓貼片4和條帶貼片5組成，介質(zhì)基板正面上方設(shè)有葵花環(huán)貼片3和半圓貼片4，葵花環(huán)貼片3內(nèi)部為空心圓、外邊四角有圓弧形缺口，葵花環(huán)貼片3的空心圓內(nèi)有圓弧朝下的半圓貼片4，半圓貼片圓心高于葵花環(huán)貼片空心圓圓心，條帶貼片5從半圓貼片4的圓弧底部向下連接葵花環(huán)貼片3，并伸至介質(zhì)基板I的下底邊緣。
[0020]圖2為微帶天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程圖；圖2a為天線I正面圖，天線I為初始設(shè)計(jì)的天線結(jié)構(gòu)，它包括葵花環(huán)貼片、矩形地板和條帶貼片，條帶貼片從葵花環(huán)輻射貼片下底邊伸至介質(zhì)基板的下底邊緣。福射單元通過(guò)SMA接頭饋電后，電流從饋電點(diǎn)流經(jīng)條帶貼片直至葵花環(huán)貼片頂端，該電流流經(jīng)的路徑長(zhǎng)為42.72_，此時(shí)天線工作在兩個(gè)頻段，前一個(gè)可覆蓋RFID和WLAN的2.4GHz工作頻段，后一個(gè)完全沒(méi)有覆蓋RFID、WLAN和WiMAX的5.5GHz工作頻段。
[0021]圖2b為天線II正面圖，天線II是在圖2a所示的天線I基礎(chǔ)上，在葵花環(huán)貼片的空心圓內(nèi)增加一個(gè)圓弧朝下的半圓貼片，條帶貼片向上伸至半圓貼片的圓弧底部，能夠激發(fā)出另一個(gè)諧振頻率。此時(shí)電流從饋電點(diǎn)流經(jīng)條帶貼片至半圓貼片頂部，該電流流經(jīng)的路徑長(zhǎng)為28.51mm，可覆蓋RFID和WLAN的2.4GHz工作頻段，同時(shí)產(chǎn)生了接近WiMAX的3.5GHz工作頻段的第二頻段。
[0022]為了獲取第三個(gè)工作頻段，同時(shí)改善上面獲得的兩個(gè)工作頻段，如圖2c所示的正面圖，它是在圖2b所示的天線II的基礎(chǔ)上將矩形地板的高度增大了一倍，參見(jiàn)圖2c所示的虛線高度。仿真發(fā)現(xiàn):矩形地板的高度在一定程度上影響了天線的諧振頻率和阻抗帶寬，選擇一個(gè)合適的高度，天線出現(xiàn)了第三個(gè)頻段且?guī)捿^寬，匹配較好。此時(shí)電流從饋電點(diǎn)流經(jīng)條帶貼片至半圓貼片底端，該電流流經(jīng)的路徑長(zhǎng)為21.34_，由于矩形地板的高度改變，從而改變了此處的頻率特性，獲得了第三個(gè)頻段。這樣，在沒(méi)有增加整體體積的情況下得到覆蓋RFID，WLAN和WiMAX工作頻段的天線。
[0023]使用網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)天線的回波損耗參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，三種天線的回波損耗曲線如圖3所示。圖3中曲線a為天線I的回波損耗曲線，由曲線a看出:天線I工作在兩個(gè)頻段，分別為 2.23 ?2.53GHz，4.84GHz ?5.05GHz，諧振頻率分別為 2.36GHz，4.95GHz。天線 I在諧振點(diǎn)處的回波損耗分別為-21.15dB, -12.98dB。圖3中曲線b為天線II的回波損耗曲線，由曲線b看出:天線II的工作頻段分別為2.21?2.49GHz，3.25?3.33GHz，諧振頻率分別為2.34GHz，3.28GHzο天線II在諧振點(diǎn)處的回波損耗分別為-19.4IdB, -14.32dB。圖3中曲線c為本實(shí)用新型的回波損耗曲線，由曲線c看出:本實(shí)用新型的天線工作頻段分別為 2.38 ?2.67GHz、3.35 ?3.78GHZ 和 4.86 ?6.3GHz，完全覆蓋 RFID、WLAN 和 WiMAX 通信標(biāo)準(zhǔn)帶寬。諧振頻率分別為2.52GHz,3.46GHz和5.67GHz。本實(shí)用新型的天線在諧振點(diǎn)處的回波損耗分別為-36.3IdB, -29.44dB和-34.14dB，相比天線I和天線II，回波損耗很低，顯示出本實(shí)用新型的天線良好的匹配特性。
實(shí)施例
[0024]參見(jiàn)圖1，介質(zhì)基板長(zhǎng)度L=37mm，寬度W=25mm，厚度0.8mm。
[0025]應(yīng)用高頻仿真軟件HFSS對(duì)不同天線結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行仿真計(jì)算和優(yōu)化設(shè)計(jì)，得以下結(jié)構(gòu)尺寸:
[0026]參見(jiàn)圖1，葵花環(huán)貼片的邊界尺寸的長(zhǎng)度Ll=21mm、寬度Wl=19.0mm，葵花環(huán)貼片空心圓半徑Rl=8.8mm，葵花環(huán)貼片外邊四角的圓弧形缺口半徑R3=5.0mm ;半圓貼片的半徑R2=5.2mm ;條帶貼片的寬度Wf=2.0mm，矩形地板的高度L5=13.0mm、寬W=25.0mm ;葵花環(huán)貼片空心圓圓心與半圓貼片圓心在介質(zhì)基板中心線上的距離L2=0.5mm ;葵花環(huán)貼片底邊到介質(zhì)基板下底邊緣的距離Lf=16mm，葵花環(huán)貼片下邊角空白圓弧的圓心到介質(zhì)基板下底邊緣的距離L4=15.5mm，葵花環(huán)貼片上邊角空白圓弧的圓心到介質(zhì)基板下底邊緣的距離L3=35.5mm0
[0027]圖4、圖5、圖6分別為本實(shí)施例的天線在2.45GHz、3.5 GHz、5.5 GHz時(shí)的E面和H面輻射方向圖。從圖4、圖5、圖6看出:本實(shí)施例的天線的方向圖特性在2.38?2.67GHz、3.35?3.78GHZ和4.86?6.3GHz工作頻段內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定，具有良好的方向性。所以，本實(shí)用新型天線具有了三個(gè)工作頻段，能夠滿足RFID、WLAN、WiMAX【技術(shù)領(lǐng)域】使用。
【權(quán)利要求】
1.三頻微帶天線，包括有介質(zhì)基板(1)、輻射貼片和矩形地板(2)，輻射貼片沿介質(zhì)基板中心線對(duì)稱布置，矩形地板(2)在介質(zhì)基板(I)背面下方，其特征是:所述輻射貼片由葵花環(huán)貼片(3)、半圓貼片(4)和條帶貼片(5)組成，介質(zhì)基板(I)正面上方設(shè)有葵花環(huán)貼片(3)和半圓貼片(4)，葵花環(huán)貼片(3)內(nèi)部為空心圓、外邊四角有圓弧形缺口，葵花環(huán)貼片(3)的空心圓內(nèi)有圓弧朝下的半圓貼片(4)，半圓貼片圓心高于葵花環(huán)貼片空心圓圓心，條帶貼片(5)從半圓貼片(4)的圓弧底部向下連接葵花環(huán)貼片(3)，并伸至介質(zhì)基板(I)的下底邊緣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三頻微帶天線，其特征是:所述介質(zhì)基板(I)的長(zhǎng)度L=37mm，寬度 W=25mm，厚度 0.8mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三頻微帶天線，其特征是:所述的葵花環(huán)貼片(3)的邊界尺寸的長(zhǎng)度Ll=21mm、寬度Wl=19.0mm,葵花環(huán)貼片(3)空心圓半徑Rl=8.8mm，葵花環(huán)貼片(3)外邊四角的圓弧形缺口半徑R3=5.0mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三頻微帶天線，其特征是:所述的半圓貼片(4)的半徑R2=5.2mm ;所述的條帶貼片(5)的寬度Wf=2.0mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三頻微帶天線，其特征是:所述的矩形地板(2)的高度L5=13.0mm、寬 W=25.0mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三頻微帶天線，其特征是:葵花環(huán)貼片空心圓圓心與半圓貼片圓心在介質(zhì)基板中心線上的距離L2=0.5mm，葵花環(huán)貼片底邊到介質(zhì)基板下底邊緣的距離Lf=16mm，葵花環(huán)貼片下邊角空白圓弧的圓心到介質(zhì)基板下底邊緣的距離L4=15.5mm，葵花環(huán)貼片上邊角空白圓弧的圓心到介質(zhì)基板下底邊緣的距離L3=35.5mm。
【文檔編號(hào)】H01Q5/10GK204257816SQ201420757565
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月5日
【發(fā)明者】潘勇, 熊江, 侯梓葉, 高子林, 彭雪艷 申請(qǐng)人:重慶三峽學(xué)院